И светит, и греет, или Как определить удельную теплоту сгорания топлива

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» по направлению «Инженеры» в секции «Прикладная физика» среди работ учащихся 7-9 классов

Направление работы: Физика

Авторы работы: ГБОУ Школа № 1502

Email: Написать

Предметы: Физика

Классы: 8 класс

Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» по направлению «Инженеры» 2022 года

Актуальность

Удельная теплота сгорания топлива – это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты будет выделяться топливом при его сгорании в количестве 1 кг. В современном мире применение теплотворной способности топлива встречается почти на каждом шагу: сельское хозяйство, промышленность, транспорт, быт. В основном применяется при вычислении запасов и выборе типа топлива. Однако мало кто может предложить метод для нахождения этой физической величины в школьных условиях.

Цель

Найти метод определения теплотворной способности топлива с хорошей точностью.

Задачи

Создать экспериментальную установку.
Провести исследования нескольких видов топлива.
Проверить выбранный метод измерения.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Металлическая труба
Пластмассовый баллон
Алюминиевый стакан
Свеча, спиртовка, керосинка
Термометр, датчик температуры
3D-принтер
Электронные весы
Источник тока
Нагревательный элемент

Описание

Теплотворную способность топлива авторы находили, используя уравнение теплового баланса, сжигали определённое количество топлива и определяли, на сколько градусов нагреется тело известной массы и удельной теплоёмкости. Полученные в ходе эксперимента результаты составляли 0,5–0,7 от табличных значений.

Был сделан вывод, что только часть энергии, выделенная при сгорании топлива, пошла на нагревание выбранного тела. Большая часть энергии пошла на нагревание окружающих тел за счёт теплопроводности, конвекции и излучения. Известно, что прямые измерения могут давать более точные результаты. Такой метод был применён для определения теплотворной способности топлива, т.е. сравнения тепловой мощности свечи с тепловой мощностью электрического нагревателя. Была собрана соответствующая установка, проведены исследования. Полученные результаты совпадали с табличными значениями.

Результаты работы/выводы

Изготовлена установка для компенсационного метода измерения удельной теплоты сгорания топлива.

Измерена удельная теплота сгорания парафина, керосина и спирта.
Показано, что метод компенсаций даёт достаточно хорошие результаты.
Было выяснено, что КПД нагревательной установки зависит не только от её конструкции, но и от окружающей среды, разности температур нагреваемого тела и окружающей среды.

Перспективы использования результатов работы

В дальнейшем изготовленная установка может применяться при проведении лабораторных работ в школах.

Награды/достижения

Открытая московская инженерная конференция школьников «Потенциал» – 1-е место

Мнение автора

«Очень рад, что смог поучаствовать и представить свой проект на заключительном этапе Открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего». Конференция даёт возможность развить ораторские способности, умение аргументированно отвечать на вопросы экспертного жюри, позволяет ознакомиться с работами других участников и перспективными темами исследований. Благодарен организаторам Открытой городской научно-практической «Инженеры будущего» и Городскому образовательному проекту «Инженерный класс в московской школе» за возможность познакомиться с ведущими направлениями инженерии»