Doświadczenie 20:

Wyznaczanie sprawności grzałki elektrycznej.

Przyrządy: grzałka elektryczna o znanej mocy P, naczynie, waga, woda, termometr, stoper.

Przebieg czynności

1. Wyznaczamy masę pustego naczynia.

2. Wyznaczamy masę wody m_w.

3. Wyznaczamy temperaturę początkową wody t₁.

4. Zamykamy obwód prądu z grzałką rozpoczynając równocześnie pomiar czasu T.

5. Otwieramy obwód prądu mierząc równocześnie temperaturę końcową wody (może to być np. temperatura wrzenia wody 100˚C i mierzymy czas przepływu prądu T.

Zasada pomiaru:

Miarą sprawności grzałki jest iloraz pracy użytecznej, czyli otrzymanej, do pracy włożonej.

W naszym przypadku praca włożona, to praca prądu elektrycznego, którą znając moc grzałki obliczymy ze wzoru:

W_w = PT

a praca użyteczna jest równoważna ciepłu pobranemu przez wodę (lub wodę i naczynie) i wyraża się wzorem:

W_u = m_wc_w(t₂-t₁) lub W_u = m_wc_w(t₂-t₁)+m_Nc_N(t₂-t₁).

gdzie c_w i c_N to ciepła właściwe wody i naczynia wyrażone w

Sprawność obliczamy z definicji:

η = 100% =

lub

η = 100% =.

To, czy brać pod uwagę ciepło pobrane przez naczynie, czy też nie, zależy od interpretacji sprawności, a dokładniej od tego, jak rozumiemy pracę użyteczną.

W przypadku, gdy dysponujemy grzałką o nieznanej mocy, należy tę moc obliczyć, mierząc natężenie i napięcie skuteczne prądu ze wzoru P = UI, i tę wartość podstawić do jednego z powyższych wzorów.

1