Feladat: 46. fizika mérési feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Balogh András ,  Berke József ,  Bocsák András ,  Bozsér Pál ,  Priegl Gábor ,  Seregdy Tamás ,  Szövényi-Lux Mátyás ,  Tóth Mihály ,  Varga Kálmán 
Füzet: 1982/január, 45 - 46. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Hőtani mérés, Elektromos mérés, Mérési feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1981/szeptember: 46. fizika mérési feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A feladat kitűzésekor célunk volt megmutatni, hogy akkor használjuk ki gazdaságosan a tűzhelyet, ha az elektromos főző lapjával vagy a gázégő lángjával megegyező méretű lábost használunk. Bár a feladat szövege ezt nem kérte, a dolgozatok mintegy fele kitért erre a problémára (Balogh András, Berke József, Bocsák András, Bozsér Pál, Erdélyi Péter, László Attila, Maácz Brigitta, Seregdy Tamás, Szörényi‐Lux Mátyás és Zsidi Zoltán).
A tűzhely hatásfokának olyan fizikai mennyiséget kell választani, amely lényegében független a melegítés körülményeitől, és csak a tűzhelyre (főzőlapra) jellemző. A legtöbb megoldó vizet melegített edényben, és nemcsak a víz által felvett hőt, hanem az edény által felvett hőt is hasznosnak vette. Így helyesen a tűzhely hatásfokát határozta meg, ellenkező esetben egy másik lényeges mennyiséget, a vízmelegítés hatásfokát vizsgáljuk. Kimutatták, hogy alumínium lábosban jobb hatásfokkal lehet melegíteni, mint nagyobb hőkapacitású, például jénai üveg lábosban.
A mérést Seregdy Tamás (Zalaegerszeg, Zrínyi M. G., IV. o. t.) dolgozata alapján mutatjuk be. A gáz fűtőértékét és sűrűségét a zalaegerszegi Kögáztól érdeklődte meg (Hg=3475kJ/kg; ϱ=0,717 kg/m3). Melegítéskor nem keverte a vizet, ezért a víz alja és teteje nem volt egyforma hőmérsékletű. Több pontban mért és az átlagértéket tüntette fel. A víz melegítésére zománcozott vasedényt és alumíniumedényt használt. A táblázatban a zománcozott vasedényben történő méréskor kapott értékeket tüntettük fel.

 

|A kezdeti  Melegítés utáni  Felhasznált  T-T0̲     hőmérséklet  hőmérséklet  gáz  ΔV   ΔV   |   T0[C]T0[C][m3][C/m3]|30400,00352860|30500,00702860|30600,01052860|30700,01422820|30800,01812760|30900,02232690
 

A (T-T0)/ΔV értékre jó közelítéssel mondhatjuk, hogy 2800±50.
Ebből a hatásfokot az
η=cvmv+cemeHgϱT-T0ΔV
összefüggéssel adhatjuk meg, ahol
 

cv=4157 J/kgC a víz fajhője,
mv=1,25 kg/kg  a víz tőmege,
cϱ=465 J/kgC1 az edény fajhője,
mϱ=0,76 kg/kg  az edény tőmege.
 


Ebből
η=(62±2)%

Ennél a mérésnél a nagy hatásfok a helyes edényméret következménye. Alumíniumedény esetében a hatásfok még jobban megközelíti a csak a tűzhelyre jellemző ideális értéket.
Többen nem adták meg a mérés hibáját, amely minden mérés fontos kelléke.