Практическая часть исследовательской работы Учимся экономить электроэнергию

1. Практическая часть

Наша семья из пяти человек живет в частном деревенском доме без удобств. Мои наблюдения показали, что большую часть энергии в быту мы используем для нагревания воды, поэтому я решила провести серию измерений по определению коэффициента полезного действия разных нагревательных приборов и цены затраченной энергии. Для эксперимента я взяла чистую питьевую воду в объеме 1 литра и нагрела это количество воды с помощью разных нагревательных приборов, которые имеются в нашем хозяйстве: газовой плиты, электрочайника и кипятильника до кипения. Теоритический и практический материал курса физика 8 класса позволяют с большой точностью определять все параметры данного теплового процесса. В каждом процессе использовала воду из бака, который находится в помещении. Масса 1 литра воды при комнатной температуре 1 кг.

Количество теплоты, требуемое для нагрева 1 литра воды до температуры кипения

Начальная температура воды: t₁= 18 °С,

Температура кипения воды: t₂= 100 °С,

Масса воды: m_в = 1кг

Удельная теплоемкость воды: с = 4200 Дж/кг°С

Количество теплоты

Q = с·m·(t₂- t₁)

Q = 4200·1·(100-18) = 344400 Дж

Расчеты по нагреванию воды электрочайником

Нахождение реальной мощности электрочайника

Мощность электрочайника заводская: P = 2000 Вт,

Сила тока в цепи: I = 9 А

Напряжение: U = 220 В

Реальная мощность:

P = I · U

P = 220 В · 9 А = 1980 Вт

Количество теплоты, выделенное спиралью чайника

Время нагрева t = 255 c.

Мощность электрочайника Р = 1980 Вт

Количество теплоты:

Q = P · t,

Q = 1980Вт ·225 с = 445500 Дж

Нахождение КПД электрочайника

Затраченное количество теплоты:

Q_з = 445500 Дж

Полезное количество энергии:

Q_п =344400 Дж

Находим КПД электрочайника:

η = (344400 /445500)·100% = 77,3 %

Нахождение цены затраченной электроэнергии (для чайника)

1 кВт·ч = 3 600 000 Дж

1 кВт·ч = 2,09 руб.

А= 445500 Дж = 0,12375 кВт·ч

Цена = Тариф · Работу тока

Цена = 2,09 руб. · 0,12375 кВт·ч = 0,2586 руб.

2.2 Расчеты по нагреванию воды кипятильником

Количество теплоты выделенное спиралью кипятильника

Время нагрева t = 435c

Мощность кипятильника Р = 1000Вт

Количество теплоты:

Q = P · t

Q = 1000 Вт ·435 с = 435000 Дж

Нахождение КПД кипятильника

Затраченное количество теплоты:

Qз = 435000Дж

Полезное количество энергии:

Qп = 344400Дж

Находим КПД кипятильника:

η = (344400/435000)·100% = 79,1%

Нахождение цены затраченной электроэнергии (для кипятильника)

1 кВт·ч = 3 600 000 Дж

1 кВт·ч - 2,09 руб.

А = 435000 Дж= 0,1208 кВт·ч

Цена = Тариф · Работу тока

Цена = 2,09 руб. · 0,1208 кВт·ч = 0,2525 руб

Характеристика природного газа

Объём сгоревшего газа:

V_газа = 0.019 м³

Удельная теплота сгорания природного газа

q = 4.4 · 10⁷ Дж/кг

Плотность газа:

ρ = 0.85 кг/м³

2.3 Расчеты по нагреванию воды газовой плитой

Нахождение количества теплоты, выделенное сгоранием газа

Находим массу сгоревшего газа:

m = V · ρ

m = 0.019 м³ · 0.85 кг/м³ = 0.01615кг

Удельная теплота сгорания газа

q = 4.4 · 10⁷ Дж/кг

Количество теплоты, выделенное газом:

Q = m · q

Q = 0,01615кг · 4,4 · 10⁷ Дж/кг = 710600 Дж

Нахождение КПД газовой плиты

Затраченное количество теплоты:

Q_з = 710600 Дж

Полезное количество энергии:

Q_п = 386400 Дж

Находим КПД электрочайника:

η = (386400/710600)·100% = 54,4%

Нахождение цены сгоревшего газа

Цена = Тариф · Объём газа

Цена = 5,16 руб · 0,019м³

Цена = 0,09614 руб

2.4 Итоговая таблица значений

№ п/п

Название нагревателя

КПД (%)

Цена нагрева

1 литра воды (коп)

1

Электрочайник

77,3%

25,86коп

2

Кипятильник

79,1 %

25,25 коп

3

Газовая плита

54,4 %

9,61 коп

ВЫВОДЫ:

Из моих расчетов следует, что энергия газа примерно в 2,6 раза выгоднее, чем электроэнергия.

Выгода = Цена электроэнергии / цена энергии топлива (газа) = 25,25 / 9,61 = 2,6 раза.

Это не смотря на то, что многие люди считают, что именно электроэнергия является более экономичным решением для их быта. Мне кажется, что данную информацию должен знать каждый уважающий себя человек. В два с половиной раза переплачивать за электроэнергию в наше непростое время это нецелесообразно. Поэтому чтобы сберечь свои финансы необходимо:

- отказаться от электрического чайника

- использовать газовые водонагреватели

- вместо микроволновой печи использовать духовку газовой плиты

- использовать в быту приборы экономичного класса.

IV. Приложение

к исследовательской

работе

«Учимся жить экономно»

1. фотографии

2. анкета

3. таблицы

V.Литература

1. учебник «Физика 8» под редакцией Перышкина

2. passivhaus-info.org

3. сайт администрации Кемеровской области (анкета)

4. patlah.ru/etm/etm-10/energia/teh_sekret/teh_sekret.htm

5. novate.ru/blogs/110511/17597/

6. Кабардин Спарочник по физике

7. Рымкевич Сборник задач по физике (таблицы)