Nyttevirkning ved opvarmning af vand
Af Mathilde, Laura og Therese
Formål
At finde nyttevirkningen af forskellige apparater ved opvarmning af vand.
Hypotese
Vi tror at det apparat med den højeste nyttevirkning er gryden, og den med den laveste nyttevirkning er kaffemaskinen.
Teori
Et hvilken som helst apparat kræver energi for at fungere. Denne energi kalder man for den tilførte energi, altså ∆E tilført. Men kun en brøkdel af denne tilførte energi bruges til apparatets funktion mens resten går tabt. Den energi som bliver brugt til apparatets funktion kaldes for den nyttige energi, altså ∆E nytte. Man definerer nyttevirkningen som η som beskrive forholdet mellem de to energier, altså den tilførte og den nyttige som har formlen,
[pic]
Denne formel bruger vi nu til at bestemme nyttevirkningen for de forskellige apparater som er brugt under denne observation. I løbet af tidsrummet bedre kendt som [pic] kræver det givende apparat med effekten P en tilførsel af eklektisk energi, altså ∆E el for at kunne fungere. Dette svare til den samlede energi som tilføres til det givende apparat:
[pic]
Da formålet med apparaterne er at opvarme vandet vil det sige at den nyttige energi, den energi som bruges til at opvarme vandet. Her beskrives massen af vand som mvand og temperaturændringen som ∆T vand hvilket svare til:
[pic]
Her svare [pic] Og kaldes for vandets varmefylde.
Materialer
De materialer vi gjorde brug af i dette forsøg var:
Fremgangsmåde
Inden vi foretog forsøgene blev apparaterne tilsluttet til Wattmeter som målte W/kW som kan svinge, derfor har vi taget gennemsnittet. Derefter målte vi vandet. Vi satte et tomt bægerglas på vægten, hældte vand i og afmålte de mellem 500-1000 ml som skulle bruges til forsøget. Derefter målte Tstart altså starttemperaturen.
Vi startede med at måle elkedlens nyttevirkning. Først hældes vandet op og elkedlen startes og vi aflæste P på Wattmeteret. Da elkedlen automatisk slukker stoppes tiden, altså [pic]og vandets sluttemperatur, altså [pic] måles og noteres ned.
Derefter målte vi kaffemaskinens nyttevirkning. Først hældes vandet op i kaffemaskinen og tiden startes samtidig med maskinen. Når alt vandet er løbet igennem kaffemaskinen slukkes den og tiden stoppes. Tiden, [pic]og vandets sluttemperatur, [pic] måles og noteres ned.
Til sidst målte vi gryden på kogepladens nyttevirkning. Først hældes vandet op i gryden, tiden startes og kogepladen tændes på maksimal styrke. Da vandet begyndte at koge, stoppede vi uret og slukkede for kogepladen. Tiden, [pic]og vandets sluttemperatur, [pic] måles og noteres ned.
[pic] [pic]
[pic] [pic]
Fejlkilder
I løbet af forsøget går der altid en smule vand til spilde da der altid sidder noget tilbage i glasset som ikke kommer ned i det apparat man måler. En anden fejlkilde er at når man åbner elkedlen og kaffemaskinen, damper vandet meget hvilket gjorde det svært at få termometeret ned i apparatet da det var meget varmt og man brændte sig en hurtigt. Vi kan alle sammen have forskellige meninger om hvornår vand koger og vi vidste ikke men sikkerhed helt hvornår vandet begynder at koge. Dette kan betyde at vi målte vandet før eller i mens det kogte.
Databehandling
Ud fra vores resultatet skal vi nu udfylde skemaet nedenunder
|Apparat |Enytte (J) |Etilført (J) |n |
|Elkedel | | | |
|Kaffemaskine | | | |
|Gryde | | | |
Vi starter med elkedlen hvor mvand i g er 316,3.
For at få det i kg skal vi dividere med 1000= [pic].
For at finde Enytte bruger vi somsagt formlen m*c*[pic]. Derefter indsætter vi vores værdier:
0,316,3*4180*80,5=106431,8
Derefter finder vi Etilført hvor vi indsætter vores værdier:
0,04*3,6*106= 144.000
Da vi nu skal udregne η bruger vi formlen:
[pic] [pic]
Derefter indsætter vi vores værdier i formlen:
[pic]
Vi gør det samme med Kaffemaskinen:
[pic]
Enytte:
[pic]
Etilført
[pic]
nyttevirkningen:
[pic]
Og til sidst regner vi det på samme måde med gryden:
[pic]
Enytte:
[pic]
Etilført:
[pic]
Nyttevirkning:
[pic]
Nu kan vi så sætte alle vores værdier ind i vores skema:
Konklusion
Ved dette forsøg har vi lært at finde nyttevirkningen, ved opvarmning af vand. Vi arbejdede med de forskellige formler for Enytte og Etilført. Vi kan ud fra dette forsøg konkludere at gryden er den med den bedste nyttevirkning, da dets resultat er tættest på 1. Dermed kan vi også konkludere at elkedelen er den med den værste nyttevirkning da dets resultat er længst fra 0 af de 3.
