Определение кпд нагревателя и удельной теплоты сгорания топлива Оборудование: штатив с муфтой, лапкой и кольцом, шприц, тигель, спирт, алюминиевый стаканчик, термометр, спички, сухое горючее, весы с разновесами, сосуд с водой. Установка для определения КПД нагревателя приведена на рисунке справа. Она состоит из штатива, на основании которого находится тигель с топливом. На штативе с помощью муфты закреплено кольцо, на котором располагается алюминиевый стаканчик с водой. В воду погружен термометр, закрепленный на нити в лапке штатива. Расстояние между фитилем и дном стакана должно составлять примерно 2 см. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вносите в нее все получаемые данные. При проведении расчетов используйте следующие табличные данные: удельная теплота сгорания спирта - 29 МДж/кг, удельная теплоемкость воды - 4200 Дж/кг К, плотность спирта – 790 кг/м3 . Задание № 1. Определение КПД нагревателя Определите массу пустого алюминиевого стаканчика. Затем налейте в алюминиевый стаканчик 70 — 100 г воды и найдите массу стаканчика с водой. Рассчитайте массу воды, налитой в стаканчик. После этого аккуратно поставьте алюминиевый стаканчик с водой на кольцо. Опустите в воду термометр. Проследите за тем, чтобы он не касался стенок и дна алюминиевого стаканчика. Определите начальную температуру воды. Наберите в шприц 0,7-1,0 см3 спирта. Аккуратно вылейте весь спирт в тигель на фитиль. Занесите в таблицу значение объема налитого спирта и рассчитайте его массу. Поставьте тигель под кольцо со стаканом. Не забудьте проверить - расстояние между фитилем и дном стакана должно составлять примерно 2 см. Подожгите спирт. Внимательно следите за показаниями термометра. После того, как спирт сгорит, температура воды перестанет возрастать и ее значение можно будет измерить как конечную температуру воды в алюминиевом стаканчике. Ничего не изменяя в установке, оставьте воду остывать до тех пор, пока не установится температура, близкая к начальной. Пока вода остывает, рассчитайте количество теплоты, выделившееся при сгорании спирта (затраченное). А потом найдите полезное количество теплоты, полученное водой (сначала без учета потерь энергии на нагревание стаканчика, а потом с учетом этих потерь). После этого можно найти значения КПД нагревателя для обоих случаев. Сравните полученные результаты. Результаты измерений и вычислений Без учета потерь на нагревание стаканчика С учетом потерь на нагревание стаканчика Масса алюминиевого стаканчика Масса алюминиевого стаканчика с водой Масса налитой воды Начальная температура воды Конечная температура воды Объем спирта Масса спирта и формула для ее вычисления Количество теплоты, выделившееся при сгорании спирта, формула для ее вычисления Количество теплоты, полученное водой, формула для ее вычисления КПД нагревателя и формула для его вычисления Подсчитайте погрешность определения КПД нагревателя. При подсчете погрешности следует учесть, что плотность спирта, удельная теплота сгорания спирта и удельная теплоемкость воды – константы. Результат запишите в виде: пр , Как только вода в стаканчике остынет до температуры, близкой к начальной, можно будет приступить к выполнению второго задания. Задание 2. Определение удельной теплоты сгорания сухого горючего Важно, чтобы параметры установки были точно такими же: как и в первом эксперименте: расстояние от тигля до дна стакана, масса воды в стакане и, по возможности, начальная температура воды такими же, как и в первом опыте. В этом случае КПД установки с сухим горючим в качестве топлива будет таким же, как и при использовании спирта. Если теперь с помощью сухого горючего нагреть воду и определить, сколько энергии пошло на нагревание воды, то зная КПД установки и массу сгоревшего топлива, можно определить удельную теплоту сгорания сухого горючего. Взвесьте сухое горючее, m горючего = …. Переверните тигель фитилем вниз. На его дно (теперь оно будет находиться верху) положите сухое горючее. Зажгите сухое горючее и следите за показаниями термометра. После того, как сухое горючее сгорит, температура воды перестанет возрастать и ее значение можно будет измерить как конечную температуру воды в алюминиевом стаканчике. Если вам удалось соблюсти все условия выполнения второго задания, то КПД установки вам известен по результатам выполнения задания №1. Количество теплоты, полученное водой во втором опыте, вы можете рассчитать, зная массу воды, ее удельную теплоемкость, начальную и конечную температуру. Поскольку формула для расчета количества теплоты, отданного сухим горючим вам тоже известна, можно составить уравнение для нахождения удельной теплоты сгорания сухого горючего. Все использованные при расчете формулы, уравнение и его решение запишите в тетрадь. Найдите погрешности измерения удельной теплоты сгорания топлива, полученный результат запишите в виде: q qпр q,