НОВЫЕ_МЕТОДИЧКИ / 241_превращение_энергии_NEW
Проверка закона сохранения энергии, преобразование механической энергии в тепловую.
Энергия является одной из основных физических величин. Энергия имеет различные формы, которые могут преобразовываться из одной в другую.
В данной работе устанавливается эквивалентность механической и тепловой энергии. Механическая работа затрачивается на преодолении сил трения при прокручивании рукоятки. При этом повышается температура в калориметре и, следовательно, увеличением тепловой энергии. Два вида энергии механическая и тепловая могут быть получены и рассчитаны из числа оборотов и температуры.
Рис.1. Схема установки.
Большой алюминиевый калориметр
Залить в водяной калориметр воду и прикрепить его на вращающий механизм (как показано на рисунке).
Намотать веревку на калориметр, сделав 2-4 оборота, так чтобы она проскальзывала при вращении калориметра.
Подвесить груз к веревке, чтобы он не касался поля.
Вставить в калориметр термопару, зафиксировав её зажимом.
Запустить на ноутбуке CASSY Lab 2. Загрузить настройки для работы. (File-Open; D:\эксперименты\241.1).
В настройках CASSY обнулить значения числа оборотов (Sensor-CASSY2 InputA1 Time; >0<, задать теплоемкость калориметра (40+4.2 Дж/K) (Calculator Formula Heat capacity)
Запустить эксперимент в CASSY (F9).
Крутите ручку вращательного механизма. Необходимо следить, чтобы веревка не наматывалась на калориметр. При вращении рукоятки рука должна проходить через луч датчика оборотов.
Остановить эксперимент при достижении температуры 30 0 С (F9).
Повторить эксперимент для медного калориметра (С=264+4.2 Дж/К); алюминиевого калориметра (С=188+4.2 Дж/К); и большого алюминиевого калориметра (С=384+4.2 Дж/К).
Посмотреть соотношение между механической энергией и тепловой для всех калориметров на диаграмме во вкладке Evaluation.
Лабораторная работа №241.2
Превращение электрической энергии в теплоту.
Проверка закона сохранения энергии, преобразование электрической энергии в тепловую.
Энергия может быть в различных формах, которые могут превращаться из одной в другую. В замкнутой системе энергия сохраняется, поэтому энергия является основной физической величиной.
В данном эксперименте опытным путем устанавливается эквивалентность электрической и тепловой энергии. Электрическая энергия преобразуется в тепловую при нагревании спирали (катушки). При этом температура в калориметре возрастает или нагревается вода, в которую погружается нагревающая спираль. Температура T и ток I измеряется, как функция времени, при известном постоянном напряжении U. Электрическая энергия рассчитывается по формуле:
где t время эксперимента.
Тепловая энергия определяется выражением:
где св – удельная теплоемкость воды, mв масса воды; ск – удельная теплоемкость материала калориметра, mк масса калориметра; Т разность конечной и начальной температур. Электрическая и тепловая энергии рассчитываются по формулам и сравниваются между собой.
Переход механической энергии в теплоту
Если тело может совершать работу, то говорят, что тело обладает энергией. С доисторических времен люди опытным путем добились превращения одного вида энергии в другой. Заметив, что от трения тело нагревается, люди использовали это свойство для добывания огня, путем трения друг о друга двух сухих кусков дерева.
Закон превращения и сохранения энергии, основной закон природы, впервые в науке установлен гениальным русским ученым М. В. Ломоносовым.
Этот закон утверждает: энергия, которой обладают тела, не создается и не уничтожается, а только в различных явлениях природы и техники переходит из одной формы в другую.
Сделайте несколько простых опытов, подтверждающих этот закон.
Возьмите тонкую металлическую пластинку или монету. Сильно прижмите ее к сухой дощечке и энергично водите ее вперед и назад по дереву. Вряд ли вы проделаете 15—20 движений, так как металл так нагреется, что обожжет вам палец. Ударом железа о кремень вы сможете выбить искры.
В обоих этих случаях вы наблюдаете, как механическая энергия превращается в тепловую.
Теплота, как мы знаем на примере многочисленных паровых машин и двигателей, снова может дать нам механическую и другие виды энергии.
Если у вас найдется тонкостенная латунная трубка, закрытая с одного конца, в виде цилиндрика небольшого диаметра, можно проделать еще один интересный опыт на переход механической энергии в тепловую.
Возьмите цилиндрик, налейте его почти доверху водой, лучше горячей, тогда опыт получится скорее.
Плотно заткните свободное отверстие деревянной пробкой. Укрепите цилиндр вертикально или горизонтально, но прочно, в неподвижном положении.
Возьмите толстую веревку. Наденьте на цилиндр и быстро, с нажимом, водите веревкой по цилиндру.
Вода, даже если она была вначале холодной, нагреется от трения веревки о металл, закипит, а пар выбросит пробку наружу.
Какое количество механической энергии превратилось в тепловую
Механическая энергия широко известна Человеку с древнейших времен и применяется в таких устройствах, как: стрела, копье, нож, топор.
Однако основное количество генераторов тока по-прежнему работает на тепловых станциях. Здесь химическая энергия ископаемого топлива преобразуется в тепловую энергию пара, которая затем превращается в электрическую энергию тока – универсальный стандарт, удобный для использования и передачи на большие расстояния.
Проводник(провод) двигаясь в магнитном поле заставляет перемещаться электроны внутри себя.Преодолевая магнитное поле создаётся электродвижущая сила,то есть механическая энергия превращается в электрическую.
а) На фото мы видим пример превращения энергии воды в электрическую. Приведите пример, когда Превращение энергии 1) электрическая энергия превратилась в тепловую Мехзiмческая (потенциальная энергия коды Mexaniecka (хомет иеская) энергия коды Механичеckar (кинетическая) энергия турбины 2) электрическая энергия превратилась в механическую 3) механическая энергия в тепловую милла [3] хелп
Пример превращения электрической энергии в тепловую может быть использование электрической плиты для нагрева пищи. В данном случае, электрическая энергия, поступающая в плиту, превращается в тепловую энергию, которая используется для нагрева еды.
Пример превращения электрической энергии в механическую может быть использование электрического двигателя. Когда электрическая энергия подается на двигатель, он преобразует ее в механическую энергию, которая используется для привода механизмов, например, для вращения колес в электромобиле.
Пример превращения механической энергии в тепловую может быть использование мельницы для помола зерна. Когда вращающиеся лопасти мельницы преобразуют механическую энергию, которая затем превращается в тепловую энергию из-за трения и других физических процессов, происходящих внутри мельницы
