Opracowanie wyników

a) Wykresy charakterystyki:

I) chłodniczej dla każdego natężenia

Współczynnik nachylenia z błędem dla prostoliniowego odcinka charakterystyki:

a = -0,460 [K/min] Δa= 0,132 [K/min]

Współczynnik nachylenia z błędem dla prostoliniowego odcinka charakterystyki:

a= -0,37 [K/min] Δa=0,284 [K/min]

Zgodnie z zaleceniami w instrukcji do wyznaczania współczynnika nachylenia dla charakterystyki chłodniczej metodą najmniejszych kwadratów odrzuciliśmy 3 pierwsze punkty wykresu oraz te na których temperatura nie zmieniała się lub zaczynała rosnąć

II) grzewczej

Współczynnik nachylenia z błędem dla prostoliniowego odcinka charakterystyki

Dla I = 2 A a=0,044[K/min] Δa=0,02[K/min]

Dla I = 4A a=0,14 [K/min] Δa=0,13 [K/min]

b) Wyznaczenie mocy chłodniczej i mocy grzewczej oraz ich błędu

Pchł = achł  C

Pgrz = agrz  C

Gdzie achł to współczynnik nachylenia prostej (do obliczeń używamy jego wartości bezwzględnej), a C= 1100(±100) J/K -jest to całkowita pojemność cieplna elementów przyłączonych do każdej z dwóch stron modułu Peltiera

Przykładowe wyznaczenie błędu Pchł dla I=2A

I = 2 A Pchł = 0,460 [K/min]*1100 [J/K] = 506 [J/min] = 8,56±0,33 [W]

Pgrz = 0,044 [K/min]*1100 [J/K] = 48,4 [J/min] = 13,5 ±0,74 [W]

I = 4 A Pchł = 0,37 [K/min]*1100 [J/K] = 407 [J/min] = 7,78 ±0,67 [W]

Pgrz = 0,14 [K/min]*1100 [J/K] = 154 [J/min] = 8,6 ±0,87 [W]

c) Obliczenie średniej mocy prądu przepływającego przez moduł

Pel = Uśr I

gdzie Uśr jest średnim napięciem przyłożonym do modułu (liczonym jako średnia arytmetyczna z wartości U dla punktów branych do metody najmniejszych kwadratów)

=0,5V
=0,1A

dla I = 2 A Uśr = 11,5 [V] Pel = 11,5V*2A = 23 ±2 [W]

dla I = 4 A Uśr = 20,5 [V] Pel= 20,5V*4A = 82 ±4 [W]

d) Obliczenie współczynników wydajności chłodniczej i grzewczej

chł= Pchł / Pel

grz= Pgrz / Pel

dla I = 2 [A] chł=8,56W/23W= ,±0,5 grz=13,5W/23W=0,59±0,20

dla I = 4 [A] chł=7,78W/82W= ,±0,3 grz=8,6W/82W=0,11±0,14

e) zebranie wyników

I [A]	Pel [W]	Pchł [W]	ηchł [-]	Pgrz [W]	ηgrz [-]
2	23	-8,56	-0,37	13,5	0,56
4	83	-7,78	-0,09	8,6	0,10

f) wykresy zależności Pchł i ηchł oraz Pgrz i ηgrz w funkcji natężenia prądu zasilającego

g)Odczytanie z wykresu Pchł =f(I) optymalnej wartości zasilania

Optymalna wartość natężenia prądu I wynosi 4 A

Wnioski:

Z otrzymanego na podstawie doświadczeń wykresu zależności mocy chłodniczej od natężenia odczytaliśmy, że optymalną wartością zasilania jest 4A. Z przebiegu wykresu można wywnioskować, ze wraz z dalszym wzrostem natężenia moc chłodnicza albo się nie zmieni, albo, co jest bardziej prawdopodobne zacznie spadać, gdyż wraz ze wzrostem natężenia prądu zwiększa się wydzielanie ciepła (efekt Joule'a). Na spadek wydajności chłodniczej wraz ze wzrostem natężenia również miałoby wpływ zjawisko termodynamicznego przewodzenia ciepła.

---