Энергия и электричество · Расчёт и модель
КПД чайника: считаем по данным
Почему оценка КПД зависит от того, какую энергию считать полезной?
8–10 классы · 3 встречи по 45 минут · ожидание между встречами указано в шагах
До начала работы
Ученики не вскрывают и не измеряют цепи сетевого чайника; основной маршрут полностью расчётный.
Покажите план руководителю и согласуйте условия. Масса, разность температур, Q=cmΔT; килоджоуль; КПД Q/E и перевод доли в проценты.
Подготовьте материалы
- калькулятор
- учебные данные: m=0,50 кг, T₁=20 °C, T₂=80 °C, E=150 кДж
- cводы=4,2 кДж/(кг·°C)
Сначала предположение
Запишите, какой результат ожидаете и почему. Для конструкции задайте критерий успеха, для расчёта — допущения, для источников — проверяемое утверждение.
- Меняем или сравниваем
- затраченная энергия: 150 и 160 кДж при одинаковом нагреве воды
- Фиксируем
- Q воды и отношение Q/E
- Сохраняем / принимаем в модели
- одна серия заданных параметров
Маршрут исследования
- 1
Вычисли Q=cm(T₂−T₁) и проверь единицы.
- 2
Найди долю энергии, пошедшую на нагрев воды.
- 3
Оцени остаток и перечисли его возможные получатели.
- 4
Рассчитай вариант при E=160 кДж с теми же температурами.
- 5
Объясни, почему маркированная мощность, умноженная на время, не всегда заменяет измерение энергии.
Что должно остаться после работы
- Исходная таблица с единицами или карточки свидетельств. Неудачные попытки и изменения условий тоже записаны.
- Ответ на вопрос с двумя конкретными свидетельствами, объяснением и ограничением.
- План следующей проверки: Добавь теплоёмкость сосуда C=0,30 кДж/°C при том же изменении температуры. Рассчитай КПД по энергии воды и сосуда для обоих значений затраченной энергии.
- Личный итог каждого участника и короткая защита по исходному журналу.
Нужна помощь? Начните с двух вариантов и одной строки таблицы. Если результат не получается, проверьте условия с руководителем. Отсутствие ожидаемого эффекта можно обсуждать; выдумывать измерения нельзя.
Мой журнал проекта
Записи хранятся только в этом браузере и не отправляются руководителю. Для передачи скачайте файл. На общем компьютере после скачивания очистите записи. Можно вести тот же журнал на бумаге.
Загружаем записи…
Источники и инструменты
- Science Buddies: переменные и условия сравнения ↗
Опора для планирования исследования; конкретные задания курса написаны заново.
- Science Buddies: инженерный процесс ↗
Различаем проверку гипотезы и улучшение конструкции по критериям.
Предметное объяснение и ограничения — в руководстве учителю. Общие методические источники не являются проверкой каждого опыта. Руководитель предварительно пробует конкретную установку.