Домашняя исследовательская работа
«Потерянная энергия»

Невежды презирают науку, необразованные люди восхищаются ею, тогда как мудрецы пользуются ею… Френсис Бэкон

Последовательность действий

1. Налейте в кастрюлю 1-3л воды комнатной температуры. Для измерения объёма (V) воспользуйтесь сосудом известной ёмкости.
2. Поставьте открытую кастрюлю с водой на включённую электрическую плиту.
3. Измерьте время, требуемое для закипания воды в ОТКРЫТОЙ кастрюле (t₁).
4. Повторите эксперимент c измерением времени закипания воды (t₂) в кастрюле ЗАКРЫТОЙ крышкой. Объём воды, её начальную температуру и мощность электроплиты необходимо оставить без изменений.
5. Посчитайте, насколько быстрее закипает вода во втором эксперименте: Δt = t₁ – t₂.
6. Найдите величину «потерянной энергии – E₁» (в Джоулях) при одноразовом нагревании воды в кастрюле без крышки. Для этого мощность электроплиты (в Ваттах) необходимо умножить на найденную разницу времени (в секундах): E₁ = P Δt.
   /Если мощность плиты – используемого нагревательного элемента, узнать не удалось, примите её за 1,5кВт./
7. Рассчитайте значение энергии, теряемой подобным образом за год (E₃₆₅), предположив, что каждый из 365 дней Вы один раз кипятите воду в открытом сосуде: E₃₆₅ = 365 E₁.
8. Выразите потерянную за год энергию в кВт•ч.
9. Узнайте стоимость оплаты (С) 1 кВт•ч электроэнергии (можно спросить у родителей), и оцените, какую сумму денег Вы смогли бы сэкономить за год (Э₃₆₅), не забывая закрывать кастрюлю крышкой.
10. Результаты измерений и расчётов занесите в таблицу, предоставленную ниже.

Результаты работы

Фантазии о «Потерянной энергии»

Чтобы лучше прочувствовать величину «Потерянной энергии», произведите оценочные расчёты и заполните многоточие в следующих сравнениях:

• Энергия E₃₆₅ эквивалентна энергии, которая выделяется легковой машиной массой 1,2т при торможении до остановки, движущейся с начальной скоростью … м/с (… км/ч).
• Предположим, что человек массой 60кг, «полностью усвоивший» энергию E₃₆₅, расходует её, взбираясь вверх по лестнице. Благодаря этому (и его фантастическому 100%-ному КПД) он смог бы забраться на высоту … м.
• Для получения энергии E₃₆₅ необходимо сжечь … кг природного газа.

Задания к исследовательской работе (для знатоков)

1. Объясните, почему крышка на кастрюле приводит к экономии энергии?
2. Обоснуйте, зависит ли теряемая энергия от:
   • массы жидкости в кастрюле;
   • мощности электроплиты.
3. Оцените, каким был КПД теплопередачи (энергии от плиты к воде) в первом и втором эксперименте. Как и на сколько процентов он изменился?
4. Приведите другие, известные Вам примеры бесполезных трат энергии (выстройте их в порядке значимости). Предложите возможные способы их уменьшения.
5. Объясните смысл шутливого наблюдения: «Если смотреть на закипающий чайник, то он никогда не закипит». (Подсказка – прочти рассказ «Сказка – ложь, да в ней намёк…» на сайте Театра Занимательной Науки).