Урок 116 (осн). Экспериментальное определение КПД нагревателя

Введение в тему

0:08

Обсуждение эффективности нагревателя и введение понятия коэффициента полезного действия.
Объявление темы урока: экспериментальное определение КПД газовой горелки.

Домашнее задание и лабораторная работа

1:19

Домашнее задание: решить задачи по задачнику Генденштейна.
Подготовка к лабораторной работе по определению удельной теплоемкости материала.

Подготовка к лабораторной работе

2:40

Указание на необходимость учета количества теплоты, полученного калориметром.
Решение вспомогательной задачи для подготовки к лабораторной работе.

Измерение КПД газовой горелки

3:35

Выбор объекта для нагревания: кастрюлька с водой.
Определение массы воды и начальной температуры.

Подготовка к эксперименту

4:48

Взвешивание баллона с газом до и после эксперимента.
Измерение массы воды и начальной температуры.

Проведение эксперимента

7:42

Кипячение воды и наблюдение за процессом.
Определение конечной температуры воды.

Вычисление КПД

9:52

Договоренность считать КПД отношением количества теплоты, полученного водой, к количеству теплоты, выделившемуся при сгорании.
Вывод рабочей формулы для расчета КПД.

Завершение эксперимента

13:37

Измерение удельной теплоемкости воды и удельной теплоты сгорания газа.
Выключение горелки после закипания воды.

Финальные измерения

15:15

Взвешивание баллона с газом после эксперимента.
Подготовка к вычислениям по рабочей формуле.

Расчет коэффициента полезного действия

16:26

Коэффициент полезного действия равен отношению удельной теплоемкости воды к изменению температуры.
Удельная теплоемкость воды составляет 4.2 кДж/кг*°C.
Изменение температуры составляет 79°C.
Удельная теплота сгорания газа составляет 46 кДж/г.
Масса воды и газа в граммах, изменение температуры в градусах Цельсия.
Ответ безразмерный, коэффициент полезного действия равен 41%.

Подготовка к лабораторной работе

20:38

Задача 29-8 по не нашему.
В медном калориметре массой 50 г находится 200 г воды при 11.5°C.
В воду погрузили металлический цилиндр массой 100 г, который был в кипятке.
В результате теплообмена температура в калориметре установилась на 14°C.
Нужно определить удельную теплоемкость материала цилиндра.

Уравнение теплового баланса

23:33

В теплообмене участвуют три тела: вода, калориметр и цилиндр.
Уравнение теплового баланса: количество теплоты, полученное водой, калориметром и цилиндром, равно нулю.
Количество теплоты, полученное водой, равно удельной теплоемкости воды на массу воды на разность температур.
Количество теплоты, полученное калориметром, равно удельной теплоемкости меди на массу калориметра на разность температур.
Количество теплоты, полученное цилиндром, равно удельной теплоемкости материала цилиндра на массу цилиндра на разность температур.

Решение уравнения

27:09

Подставляем значения в уравнение теплового баланса.
Выражаем удельную теплоемкость цилиндра.
Формула для удельной теплоемкости цилиндра: дробь в числителе удельная теплоемкость воды на массу воды плюс удельная теплоемкость меди на массу калориметра на разность температур, в знаменателе масса цилиндра на разность температур.

Применение формулы

30:03

Формула без учета калориметра: удельная теплоемкость цилиндра равна удельной теплоемкости воды на массу воды на разность температур, деленной на массу цилиндра на разность температур.
В лабораторной работе нужно будет сравнить результаты с учетом и без учета калориметра.

Расчет удельной теплоемкости

31:17

Подставляем значения в формулу для удельной теплоемкости цилиндра.
Рассчитываем удельную теплоемкость цилиндра в килоджоулях на килограмм-градус Цельсия.
Сравниваем с таблицей удельных теплоемкостей и определяем, что цилиндр изготовлен из серебра.

Урок 116 (осн). Экспериментальное определение КПД нагревателя

Ключевые темы и таймкоды

Введение в тему

Домашнее задание и лабораторная работа

Подготовка к лабораторной работе

Измерение КПД газовой горелки

Подготовка к эксперименту

Проведение эксперимента

Вычисление КПД

Завершение эксперимента

Финальные измерения

Расчет коэффициента полезного действия

Подготовка к лабораторной работе

Уравнение теплового баланса

Решение уравнения

Применение формулы

Расчет удельной теплоемкости