关于电磁炉烧水功率及节能的初探.doc
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关于电磁炉烧水功率与节能的初探
【摘要】本文通过烧水为例,探究电磁炉功率与烧水时有用效率的关系。
通过实验说明:
当电磁炉使用功率小于1400W时,烧水的有用效率随着电磁炉功率的增加而明显增加,当电磁炉使用功率大于1400W时,烧水的有用效率随着电磁炉功率的增加而几乎不变,有用效率在89%上下。
【关键词】电磁炉;有用效率;功率;节能
一、提出问题
现今电磁炉走进了千家万户,成为人们除燃气灶外重要的加热工具之一,电磁炉以有用效率高著称,但在倡导节约型社会的今天,我们更希望尽可能多的减少热损耗,所以我们不免追问一句:
“到底怎样才更省电?
"为了解决这个问题,我上网收集了资料,发现虽然大局部人都同意电磁炉功率越大,能耗越低,可是却还有不少人认为功率越小,能耗越低,甚至还有一些人认为能耗与电磁炉功率无关,基于以上不同的认识,我很好奇,于是就通过下面的实验来进展探究。
二、概念界定
有用效率:
电磁炉的有用效率是指,将物质从某一温度加热到另一温度时,物质增加的能与电磁炉消耗的总电能的比值。
数学表达式为,式中P指电磁炉设定功率,t指烧水时间,c指物质的比热容,m为物质的质量,为物质的温度变化量。
三、分析问题
以电磁炉烧水为例,通过查找资料和对烧水的过程进展分析,我们可以得出电磁炉在烧水时的能量损耗主要来自以下几个方面:
1.烧水时面板和容器增加的能。
2.面板和容器对周围空气的热传导,热对流,热辐射。
3.电磁炉电阻等电子元件和线路因电流的热效应损失的热能。
4.电磁炉部的散热系统工作时消耗的电能〔风机工作〕。
所以我们提出了以下假设:
1.功率越大越省电?
因为水的能增加量Q是一定的,电磁炉的功率W越大,所用的时间t越短,所以热损耗的能量越少。
2.锅越小越省电?
因为锅越小,和空气接触的散热面越小,可以减少能量的损耗。
3.一次烧水越少越省电?
因为单次烧的水如果较少,就可以大大节省烧水的时间,可以有效减少热损耗。
在以上的三个假设中,第二个假设牵涉变量太多,用我学过的知识不能解决,而第三个假设中,由于烧水的多少和人们的使用需求量有关,没有实际的探讨意义。
所以我后面主要对第一个假设进展实验和探讨。
四、实验探究
为了探索有用效率与电磁炉耗电功率的关系,我进展了以下实验。
〔一〕、实验目的:
探究用电磁炉烧开水时,电磁炉耗电功率与有用效率之间的关系。
〔二〕、实验原理:
使用同一个电磁炉,以不同的功率烧同一口锅装的同等质量的水,由某一温度加热到另一温度,计算电磁炉烧水时的有用效率。
有用效率是指,水增加的总能与电磁炉消耗的总电能的比值。
数学表达式为式中P指电磁炉设定功率,t指烧水时间,c水指水的比热容,m为水的质量,为水的温度变化量
〔三〕、实验器材:
奔腾pc22n-b电磁炉,自来水假设干,直径为22cm的不锈钢锅一个,停表,温度计,量筒,泡沫塑料(用来固定温度计)。
〔如下列图〕
奔腾pc22n-b电磁炉泡沫塑料和温度计
〔四〕、实验步骤
1、将奔腾pc22n-b电磁炉平放在桌面上,接通电源,组装器材如左图;
2、向不锈钢锅中参加2000ml水,用温度计测量水的初温T1,翻开电磁炉电源开关并迅速将模式调至烧水模式,选择600W的使用功率烧水,同时按下停表开场计时。
当水温增加至T2(98℃)时,按下停表完毕计时,关闭电磁炉电源,读出停表的读数t。
待锅、电磁炉面板、温度计冷却后重复上述步骤,再做三遍;
3、再依次选择800W、1000W、1200W、1400W、1800W、2200W的使用功率,重复步骤2中的实验;
〔五〕、实验数据记录与分析
实验数据如表一
功率P
〔W〕
次
数
水的
质量
m
(㎏)
时间
t
〔s〕
初温
T1
〔℃〕
末温T2
〔℃〕
温度
变化量△T
〔℃〕
总功
W
〔J〕
水的
能
增加量
Q
〔J〕
烧水的
有用
效率
平均
有用
效率
600
1
2
1599
12.2
98.0
85.8
959400
717288
74.8%
74.6%
600
2
2
1602
12.4
98.0
85.6
961200
715616
74.5%
600
3
2
1610
12.0
98.0
86.0
966000
718960
74.4%
600
4
2
1590
13.0
98.0
85.0
954000
710600
74.5%
800
5
2
1123
12.3
98.0
85.7
898400
716452
79.7%
80.5%
800
6
2
1112
12.4
98.0
85.6
889600
715616
80.4%
800
7
2
1101
12.6
98.0
85.4
880800
713944
81.1%
800
8
2
1104
12.8
98.0
85.2
883200
712272
80.6%
1000
9
2
832.5
12.8
98.0
85.2
832500
712272
85.6%
85.5%
1000
10
2
838.3
13.0
98.0
85.0
838300
710600
84.8%
1000
11
2
826.0
13.2
98.0
84.8
826000
708928
85.8%
1000
12
2
825.1
13.4
98.0
84.6
825100
707256
85.7%
1200
13
2
665.1
12.6
98.0
85.4
798120
713944
89.5%
88.7%
1200
14
2
672.2
12.8
98.0
85.2
806640
712272
88.3%
1200
15
2
670.2
13.0
98.0
85.0
804240
710600
88.4%
1200
16
2
668.1
13.2
98.0
84.8
801720
708928
88.4%
1400
17
2
565.0
13.4
98.0
84.6
791000
707256
89.4%
89.8%
1400
18
2
562.1
13.2
98.0
84.8
786940
708928
90.1%
1400
19
2
568.3
12.8
98.0
85.2
795620
712272
89.5%
1400
20
2
564.0
13.0
98.0
85.0
789600
710600
90.0%
1800
21
2
435.2
13.3
98.0
84.7
783360
708092
90.4%
90.0%
1800
22
2
436.1
13.2
98.0
84.8
784980
708928
90.3%
1800
23
2
438.2
13.4
98.0
84.6
788760
707256
89.7%
1800
24
2
440.3
13.1
98.0
84.9
792540
709764
89.6%
2200
25
2
360.2
12.8
98.0
85.2
792440
712272
89.9%
90.2%
2200
26
2
357.6
13.0
98.0
85.0
786720
710600
90.3%
2200
27
2
359.4
13.2
98.0
84.8
790680
708928
89.7%
2200
28
2
356.1
12.8
98.0
85.2
783420
712272
90.9%
表一
η
由以上数据作出有用效率和耗电功率的关系为图1
P〔W〕
图1
注:
水的能增加量为,c水指水的比热容,本论文中取4.18×103J/kg·℃
〔六〕、实验结论
从图表中可以看出,电磁炉烧开水的有用效率在600W时为74.6%,800W时为80.5%,1000W时为85.5%,1200W时为88.7%,1400W时为89.8%,1800W时为90.0%,2200W时为90.2%。
从图像上可以初步得出在1400W以下时有用效率与功率变化很快,而在1400W后变化很小在误差围忽略不计。
五、生活应用
通过以上实验可以发现,其实大于1400W时电磁炉功率对烧开水时的有用效率影响并不大,而且有用效率都超过了89%,说明电磁炉能效比本身就比拟高。
所以我们提出以下两个建议。
〔一〕、电磁炉的功率大于1400W后,电磁炉烧水的有用效率较高,且随着电磁炉耗电功率的增加,有用效率增加得非常缓慢,在实际使用时可以根据家庭电路的负载能力选择相对较高的功率。
〔二〕、电磁炉的功率小于1400W后,电磁炉烧水有用效率随电磁炉功率的变化而明显变化,功率越大有用效率越高。
所以,在条件允许的情况下尽量不使用小功率。
六、结语
可以说,本次学习和实验是一次充满挑战和乐趣的尝试,也是对书本上物理知识的一种亲身体验。
在目前全世界正面临着“能源危机〞,我国也在大力提倡低碳、环保的生活理念,提出了建立节约型社会的宏伟目标。
我愈发感到这个课题有继续探究的必要。
我希望通过本次实验的进展,为节能工作作出一些绵薄的奉献,我感到了无比的快乐和快乐,同时也收获了能够将所学的知识应用于生活实践的学以致用的体验,在实践中增强了我对科学探究的欲望和动手能力,随着我知识的积累,我会继续深入关于电磁炉节能的探究。
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