MOC ŚWIECZKI

1. MOC ŚWIECZKI

2. Przygotowywanie sprzętu

3. Potrzebna do podgrzania wody. Jej pojemność wynosi 0,33 litra. Puszka po napoju

4. Posłużył nam jako izolacja. Został on sklejony taśmą. Styropian

5. Posłużyła nam do sklejenia izolacji. Taśma

6. Użyte, by przyciąć taśmę oraz styropian. Nożyczki

7. Przykryliśmy nią puszkę obłożoną izolacją. Użyta by ciepło wody w puszce nie uciekało przez górę. Przykrywka

8. Wykorzystany by ciepło stworzone przez świeczkę nie uciekało, a jednocześnie podgrzewało wodę w puszce. Dlatego został on dodatkowo obłożony izolacją. Stojak

9. Standardowa, najtańsza świeczka używana w podgrzewaczach czajniczków z herbatą. W aluminiowym pojemniku o kształcie walca o promieniu podstawy około 18 mm i wysokości około 15 mm znajduje się cienki knot zanurzony w stearynie. Świeczka

10. Specjalnie w tym celu przygotowany patyczki z drewna, dodatkowo nasączone substancją ułatwiającą spalanie i na jednym końcu pokryte masą ulegającą zapłonowi wskutek tarcia. Zapałki

11. Uniwersalna waga kuchenna, z dokładnością do 2 gramów. Waga

12. Urządzenie służące do pomiaru czasu. Użyty w celu dokładnego zmierzenia długości spalania się świeczki i podgrzewania wody. Stoper

13. Służył nam do sprawdzenia temperatury wody w puszce. Jego zakres wynosi od -10 °C do 120 °C. Termometr

14. Przydatna podczas odczytywania temperatury z termometru. Lupa

15. Sprzęt laboratoryjny w postaci pałeczki pomagający w mieszaniu wody. Bagietka

16. Sprzęt laboratoryjny służący do dokładnego pobierania małych ilości wody. Przydatny przy odmierzaniu ilości wody w puszce. Pipeta

17. PRZEPROWADZANIE POMIARÓW

18. Zakładanie izolacji

19. Krok I Połączony wcześniej styropian owijamy wokół puszki i sklejamy taśmą. Dla lepszego efektu można obkleić taśmą wielokrotnie wokół puszki. Nałożenie pokrywki na obklejoną puszkę z wodą.

20. Eksperyment I

21. Zapalamy świeczkę i sprawdzamy co 10 minut jej wagę. (na zdjęciu pokazana podkładka, nie zmienia ona wyników doświadczenia)

22. Eksperyment II

23. Nalewamy wodę do puszki. Krok I

24. Puszkę ze wszystkich stron (oprócz spodu) obkładamy izolacją. Krok II

25. Zapaloną świeczkę ustawiamy na stojaku. By ciepło produkowane przez świeczkę nie uciekało, położyłyśmy na stojaku dodatkowy kawałek styropianu (choć można było zastosować każdy inny materiał). Krok III

26. Kładziemy puszkę na stojaku. Krok IV

27. Używając mieszadełka, co jakiś czas mieszamy wodę tak, by jej temperatura była taka sama w całej puszce. Krok V

28. Na termometrze sprawdzamy temperaturę wody w puszce. Dla lepszego efektu wynik możemy odczytywać przez lupę. Krok VI

29. OBLICZENIA

30. Etap I

31. Ciepło wytworzone przez świeczkę oznaczamy ∆Q. • Współczynnik opisujący stratę ciepła to k, z wartością od 0 do 1. Gdy w naczyniu mamy wodę o wadze m, cieple właściwym c, a temperatura zmienia się o ∆T, następujące równanie jest prawdziwe: k ∙ ∆Q = c ∙ m ∙ ∆T Wzór I

32. Ciepło właściwie wody wynosi 4189,9

33. Podgrzewanie wody przez świeczkę jest stałe, więc możemy zapisać następujące równanie: • = c ∙ m ∙ • Zatem to szukana efektywna moc świeczki P. gdzie ∆t to zmiana czasu. Wzór II

34. Finalny wzór na moc świeczki P to: P = c ∙ m ∙ Wzór III

35. Sprawdzanie jak ubywa masa świeczki w czasie. Etap II

36. Wiedząc, że ciepło spalania stearyny to 40004 , możemy wyznaczyć szybkość ubywania masy świeczki - .

37. Szybkość wytwarzania ciepła możemy opisać wzorem: = = Wzór IV

38. ŠWzór na współczynnik opisujący stratę ciepła k otrzymujemy łącząc wzory I i III: ∙ Wzór V

39. WYNIKI I INTERPRETACJA

40. Na podstawie wyników eksperymentu, możemy sporządzić wykresy prezentujące zależność temperatury podgrzewanej wody w zależności od czasu.

41. Program SciDAVis, który został użyty do narysowania prostej, określa również współczynniki kierunkowe i wyrazy wolne z błędami.

42. Do określenia błędu mocy użyłyśmy prostego rozumowania - wzięłyśmy najmniejsze i największe wartości współczynnika i wyrazu wolnego i porównałyśmy te wartości poprzez wyciągnięcie średniej z maksymalnego i minimalnego wyniku. • Różnica podzielona na 2 to błąd tego wyniku.

43. Pomiar I Wykres temperatury od czasu.

44. Dla pierwszej próby prosta ma współczynnik kierunkowy równy: 0,0151 0,0003ºC i wyraz wolny równy: 20,2 0,43ºC. • Bierzemy dwa dowolne punkty (my wybieramy za każdym razem dwa pierwsze - 0 i 180 sekund) na prostej i podstawiamy wartości do wzoru III: P = c ∙ m ∙ = 4189,90,165 kg ∙= = 10,439 0,207W

45. Pomiar II Wykres temperatury od czasu.

46. Dla drugiej próby współczynnik kierunkowy prostej wyniósł: 0,0151 0,0003 a wyraz wolny wyniósł 18,3 0,4ºC.

47. Znów używamy wzoru III i dwóch pierwszych wartości by obliczyć moc świeczki: P = c ∙ m ∙ = 4189,9 ∙ 0,165 kg ∙ = = 10,439 0,207W

48. Pomiar III Wykres temperatury od czasu.

49. Dla trzeciej próby współczynnik kierunkowy wyniósł 0,01237 0,00015 ºC a wyraz wolny 18,82 0,26 ºC.

50. Ponownie używając wzoru III i dwóch pierwszych wartości obliczamy moc świeczki: P = c ∙ m ∙ = 4189,9∙ 0,165 kg ∙ = = 8,5518 0,1037W