2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2, 3  След.
 
 Re: Про КПД спирали и закон Джоуля-Ленца
Сообщение05.03.2018, 09:59 
Аватара пользователя


11/12/16
13284
уездный город Н
Korvin

Вы путаете две совершенно разных деятельности:

1. Учиться и решать задачи в рамках обучения.
2. Сдавать тесты.

Судя по вопросу ТС, он решал задачи в рамках обучения, а не в рамках ЕГЭ.

Что касается вопроса ТС,
1. "Всё" уйдет в тепло по закону Джоуля-Ленца.
2. Но не всё тепло уйдет на нагрев и кипячение воды.

Однако, говорить при этом о "КПД спирали" (даже не "кипятильника") - это плохо, и вызывает справедливые вопросы, например, что курил автор.

-- 05.03.2018, 10:13 --

realeugene в сообщении #1295314 писал(а):
"КПД кипятильника" именно что зависит от разности температур воды и окружающего воздуха, т. е. вообще не является физической величиной, характеризующей кипятильник.


FGJ, КПД вообще не является "физической величиной, характеризующей кипятильник", или любое другое устройство. КПД характеризует устройство только в связи с конкретным режимом работы этого устройства.

 Профиль  
                  
 
 Re: Про КПД спирали и закон Джоуля-Ленца
Сообщение05.03.2018, 10:22 


05/09/16
11519
Краткое гугление показывает что подобных задач (КПД прибора при нагреве воды) полно. В частности, есть задачи "определить КПД чайника" и т.п. Так что ничего "такого" в задаче в общем-то и нет. Придраться конечно можно.
Однако вот вопрос: а каков, реально, КПД среднего бытового электрочайника по нагреву воды?
Опять же гугление, без погружения в результаты и рассмотрения куда и в каких пропорциях энергия теряется, показывает что КПД этот как раз в промежутке 80-95 процентов. КПД тем выше чем больше мощность (тепло не успевает убегать через поверхность и стенки). Для 300-ваттного кипятильника как в задаче, КПД по нагреву воды, равный 80% видимо вполне жизненный, адекватный параметр.

 Профиль  
                  
 
 Re: Про КПД спирали и закон Джоуля-Ленца
Сообщение06.03.2018, 08:21 
Аватара пользователя


14/02/12

841
Лорд Амбера
Массовая школа оптимальна лишь для узкого пласта обучающихся, остальным на нее глубоко плевать, они преследуют другие цели. И тот кто выше всех этих отношений будет тупо выполнять все по принципу "чего изволите", сознавая свое превосходство и готовясь к иной будущности.
Апропо КПД кипятильника. Говорим же мы о КПД паровоза, электрочайника и даже человека (отношение физической энергии к метаболической - чтобы выработать на велотренажере 200 ккал механической энергии, я вынужден затратить 800 ккал метаболической, т.е. восполнить потом затраты 150 г шоколада, что и есть 800 ккал), и всем понятно, о чем речь, без особых уточнений. Не надо умножать сущностей сверх потребностей, даже геометрию в стране одно время - время полного единообразия по учебникам - учили по 2 учебникам - Киселева и Никитина, при совершенно разных уровнях строгости. Как правило, город по Киселеву, деревню по Никитину, Бог им судья.
Тесты (не обязательно ЕГЭ) служили лишь примером, что адекватный ученик приспосабливается к несовершенным учителям, среде и измерительным инструментам. И это нормально, нельзя всю жизнь с мельницами воевать.

 Профиль  
                  
 
 Re: Про КПД спирали и закон Джоуля-Ленца
Сообщение06.03.2018, 15:06 


27/08/16
9426
Korvin, в любом случае, ваши философствования тут - оффтопик. Хотите пофилософствовать - создайте тему в "свободном полёте".
ТС сделал совершенно правильно, что задал свой вопрос. Если в двух словах, то он - молодец, что хочет разобраться в учебном материале и думает. А вы - нет.

-- 06.03.2018, 15:15 --

wrest в сообщении #1295489 писал(а):
Краткое гугление показывает что подобных задач (КПД прибора при нагреве воды) полно.
На самом деле, вопрос чуть более сложный, чем кажется. В технике, действительно, используется понятие "КПД котла". Определяемое как отношение тепловой мощности, уходящей на нагрев (испарение) теплоносителя, к полной подводимой тепловой мощности. Оно осмысленно, если котёл работает в стационарном режиме. Но в школьном курсе физики, насколько я ещё помню, вводится только понятие "КПД механизма". Это - другое понятие. Переносить его на тепловые приборы можно только нестрого, с риском получить КПД больше 100% (кондиционер в режиме обогрева помещения).

-- 06.03.2018, 15:23 --

EUgeneUS в сообщении #1295485 писал(а):
FGJ, КПД вообще не является "физической величиной, характеризующей кипятильник", или любое другое устройство. КПД характеризует устройство только в связи с конкретным режимом работы этого устройства.
Согласен. КПД - это характеристика процесса. Про КПД устройства говорят, когда устройство выполняет некий стандартный для этого устройства процесс.

 Профиль  
                  
 
 Re: Про КПД спирали и закон Джоуля-Ленца
Сообщение06.03.2018, 15:44 
Заслуженный участник


01/06/15
1149
С.-Петербург

(Оффтоп)

realeugene в сообщении #1295685 писал(а):
ТС сделал совершенно правильно, что задал свой вопрос. Если в двух словах, то он - молодец, что хочет разобраться в учебном материале и думает. А вы - нет.
Что хочет разобраться - молодец, а что не прикладывает к этому усилий - не очень. А задача вполне нормальная, вопрос выеденного яйца не стоит - всего лишь надо было вспомнить, что такое КПД. Не знаю, как в школьном учебнике у ТС, а в Википедии читаем:
Цитата:
Коэффицие́нт поле́зного де́йствия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой;
Т.о. нужно разобраться, что такое "полезно использованная энергия" в контексте задачи. Вместо этого ТС почему-то задаётся вопросом: "имеется ввиду, что может быть такая спираль, что количество теплоты не равно количеству работы тока?" (тут, конечно, приходит на ум электромагнитное излучение кипятильника, но...). Более простое и очевидное предположение - не вся энергия, полученная спиралью (работа тока), тратится на нагрев воды и парообразование, часть рассеивается в пространство. КПД учитывает все потери "на сторону", не вдаваясь в детали механизма потерь.

Единственный нюанс, который уже отмечали, - это зависимость КПД от конкретных условий работы спирали. Ну так в задаче и не обещали, что указанный КПД будет у данной спирали всегда и везде.

 Профиль  
                  
 
 Re: Про КПД спирали и закон Джоуля-Ленца
Сообщение06.03.2018, 16:32 


05/09/16
11519
realeugene в сообщении #1295685 писал(а):
На самом деле, вопрос чуть более сложный, чем кажется.

А по-моему, вопрос ТС о КПД кипятильника выеденного яйца не стоит, и должен школьником пониматься совершенно однозначно, ибо конкретная задача даётся не тогда, когда проходят тепловые машины и тепловые насосы, или механизмы и т.п., а тогда, когда проходят закон Джоуля-Ленца.
Вот упомянутый ТС-ом задачник, см. стр. 137-139 http://ultimateblog777.blogspot.ru/2013 ... e-gdz.html

(Оффтоп)

Мне понравилась задача, которая идет перед той, что про спираль кипятильника:
3. Два чайника, каждый из которых потребляет при напряжении 220В мощность 400Вт, закипают при последовательном и при параллельном подключении за одно и то же время. Чему равно сопротивление подводящих проводов?

В этом задачнике куча задач про разные сорта КПД, и о каком именно смысле употребления аббревиатуры "КПД" идет речь, понять можно всегда. Например на предыдущих страницах (на стр. 136) речь идет о другом сорте КПД.

 Профиль  
                  
 
 Re: Про КПД спирали и закон Джоуля-Ленца
Сообщение06.03.2018, 23:45 
Аватара пользователя


07/01/16
1426
Аязьма

(wrest)

wrest в сообщении #1295698 писал(а):
Мне понравилась задача, которая идет перед той, что про спираль кипятильника:
эти бы провода, да к тому кипятильнику...по порядку величины годится

 Профиль  
                  
 
 Re: Про КПД спирали и закон Джоуля-Ленца
Сообщение07.03.2018, 00:29 
Аватара пользователя


14/02/12

841
Лорд Амбера
Меня уже упрекнули за "излишнее философствование", но я действительно считаю, что школьнику начинать бороться с несовершенством мира на примере формулировок школьных учебников, рассчитанных на всю страну (это ведь не программированный учебник с множеством уровней) граничит с щизофренией. О чем я тоже писал, что со временем из шизофреника может вырасти великий человек. Как и буквоед, испортивший жизнь себе и окружающим, и не совершивший в жизни ничего конструктивного.

(Оффтоп)

А теперь факт из моей жизни, буквально недавний. В дисциплине, которую я изучаю дистанционно, итоговый тест по модулю компонуется (случайно) из вопросов отдельных тем, с сокращением их количества. Допускается повторное выполнение при неудовлетворенности оценкой. Вдруг получаю одну ошибку за итоговый тест притом точно знаю, что выполнил все как положено было и в тестах тем. Выдается результат, и обнаруживается задание, в котором 5 дистракторов (чекбоксы не круглые, а квадратные, т.е. не один правильный выбор, а может быть несколько), из них в теме было правильно отмечено 2, а итоге все они помечены как неправильные. Изучаю текст задания, и вижу, что во фразе "отметьте то, что не входит" НЕ слеплено с предыдущим, и при беглом чтении можно прочесть двояко. И приходит мысль, что так и вышло - в теме тот, кто настраивал тест, прочел так, и он же или другой, настраивая итог, прочел иначе. И вот тут выявляется вся моя безнравственность - вместо того, чтобы списываться с учебным начальством, чего-то доказывать, просить изменить оценку и понятно перенастроить задание, тупо выполняю еще раз, и отвечаю заведомо неправильно - не помечаю 2 правильных чекбокса и помечаю 3 неправильных. В итоге все ОК, оценка наивысшая.
Так не лучше ли, встретившись с неясно сформулированной задачей, понять, в силу своих знаний, возможно выходящих за рамки параграфа учебника, чего от тебя ждет составитель задачи, и решить ее - про форма, а вопрос изучить потом глубже, благо к тому появился повод, спасибо за это составителю, без него бы не было нужной зацепки.
Да любой лектор знает, что дисциплина будет им самим понята только тогда, когда ему позадают массу глупейших вопросов. Притом не самые одаренные студенты.

 Профиль  
                  
 
 Re: Про КПД спирали и закон Джоуля-Ленца
Сообщение07.03.2018, 01:38 


27/08/16
9426
wrest в сообщении #1295698 писал(а):
В этом задачнике куча задач про разные сорта КПД, и о каком именно смысле употребления аббревиатуры "КПД" идет речь, понять можно всегда.
Не "куча", но пара задач на КПД нагревателя, всё же, есть. А в школьных учебниках определения этого понятия нет. Я, по крайней мере, не нашёл в Пёрышкине, скачанном из интернета. Есть "КПД механизма" как отношение полезной и затраченной работы, и КПД тепловой машины, как отношение полезной работы к количеству тепла, полученного от нагревателя. И всё.

 Профиль  
                  
 
 Re: Про КПД спирали и закон Джоуля-Ленца
Сообщение07.03.2018, 08:35 


01/12/11

1047
Заменив кипятильник на спираль, ТС сделал задачу бессмысленной. В кипятильнике между спиралью и водой находится изоляция, которая вызывает тепловые потери.

 Профиль  
                  
 
 Re: Про КПД спирали и закон Джоуля-Ленца
Сообщение07.03.2018, 09:20 
Аватара пользователя


11/12/16
13284
уездный город Н
Skeptic в сообщении #1295796 писал(а):
Заменив кипятильник на спираль, ТС сделал задачу бессмысленной.


Не ТС, а автор задачника.
Если бы было слово "кипятильник", то некоторые придирки бы остались, но поводы для них можно было бы отнести к "упрощениям в рамках школьной программы".

 Профиль  
                  
 
 Re: Про КПД спирали и закон Джоуля-Ленца
Сообщение07.03.2018, 10:03 


05/09/16
11519

(realugene)

realeugene в сообщении #1295782 писал(а):
Не "куча", но пара задач на КПД нагревателя, всё же, есть.

Не пара, а пять - только в разделе про закон Джоуля-Ленца. Но я писал о куче задач на КПД разных сортов. По всему задачнику. В том числе например на КПД источника тока на стр. 136.
realeugene в сообщении #1295782 писал(а):
не нашёл в Пёрышкине, скачанном из интернета.

Ну значит или этот задачник не для Перышкина или подразумевается что учитель рассказывает ученикам про разные сорта КПД на уроке.
На мой дилетантский с точки зрения педагогики взгляд, совершенно правильно показывать в задачах, что если вы померили омметром сопротивление чайника, вольтметром напряжение в розетке, то совсем не факт, что вода нагреется за рассчитанное из этих показателей время. Даже если оставить зависимость сопротивления чайника от температуры в стороне. Более того, короткое гугление показывает, что в школьной программе может быть и лабораторная работа по определению этого самого КПД, в частности когда берут несколько чайников разной мощности и выясняется что более мощный чайник является более экономичным (с более высоким КПД).

 Профиль  
                  
 
 Re: Про КПД спирали и закон Джоуля-Ленца
Сообщение07.03.2018, 10:53 


27/08/16
9426
Skeptic в сообщении #1295796 писал(а):
В кипятильнике между спиралью и водой находится изоляция, которая вызывает тепловые потери.
Нет.
В качестве эксперимента: дайте, пожалуйста, определение терминов "КПД нагревательного прибора" и "КПД нагревательной спирали". То, как вы их понимаете.

-- 07.03.2018, 10:57 --

(wrest)

wrest в сообщении #1295801 писал(а):
Ну значит или этот задачник не для Перышкина
На мой вопрос, даётся ли сейчас в школьном курсе физики определение КПД нагревательного прибора, пока что никто не ответил утвердительно и со ссылкой на учебник.

 Профиль  
                  
 
 Re: Про КПД спирали и закон Джоуля-Ленца
Сообщение07.03.2018, 12:02 
Заслуженный участник


01/06/15
1149
С.-Петербург
Skeptic в сообщении #1295796 писал(а):
Заменив кипятильник на спираль, ТС сделал задачу бессмысленной.
Ничего подобного. По самому определению КПД понятно, что это не физическая характеристика отдельного элемента (спирали, кипятильника и т.п.), а характеристика всего процесса преобразования энергии с участием упомянутого элемента. Бывают процессы, когда КПД слабо зависит от внешних условий, но кипячение воды к ним не относится. Разборки куда и почему уходит 20% энергии - отдельная задача.

 Профиль  
                  
 
 Re: Про КПД спирали и закон Джоуля-Ленца
Сообщение07.03.2018, 18:20 
Аватара пользователя


14/02/12

841
Лорд Амбера
EUgeneUS в сообщении #1295797 писал(а):
Skeptic в сообщении #1295796 писал(а):
Заменив кипятильник на спираль, ТС сделал задачу бессмысленной.


Не ТС, а автор задачника.
Если бы было слово "кипятильник", то некоторые придирки бы остались, но поводы для них можно было бы отнести к "упрощениям в рамках школьной программы".

Есть красивое др. русское слово сукрутина, сойдемся на нем.
Хотя кипятильник ведь спиралевидной формы, такая форма экономичнее цилиндрического нагревателя, где больше масса сторонних материалов. Отчего бы его не называть тогда спиралью. Хотя спиралью принято было называть открытый нагревательный элемент, уложенный в пазах керамического основания электроплитки. Но таких плиток уже нет, хотя она была вечной - спирали наматывали самостоятельно из нихрома.

-- 07.03.2018, 19:41 --

wrest в сообщении #1295698 писал(а):
Мне понравилась задача, которая идет перед той, что про спираль кипятильника:
3. Два чайника, каждый из которых потребляет при напряжении 220В мощность 400Вт, закипают при последовательном и при параллельном подключении за одно и то же время. Чему равно сопротивление подводящих проводов?

И мне эта задача сразу понравилась, притом ее можно решать формально, расписав уравнения с токами напряжениями и мощностями, но хороша она тем, что мгновенно интуитивно приходит решение - внутреннее сопротивление источника равно сопротивлению одного чайника.
Решается образно, притом разными способами - типа при послед. соединении напряжение на нагрузке в 2 раза больше, чем при параллельном, и сразу представляешь соотношение сопротивлений 1:2 и 1:0,5 с делением ЭДС источника в искомом соотношении 2/3 и 1/3.
Хотя задача варварская исходя из реального сопротивления проводов - такого просто не бывает.
Но на этой задаче можно красиво показать, что возможно выделять на нагрузке примерно одинаковую мощность вне зависимости от ее сопротивление простым схемным решением - в 4-кратном диапазоне изменения сопротивления нагрузки рассеиваемая мощность меняется очень незначительно - в пределах 10-15%, с предсказуемым экстремумом при равенстве сопротивлений нагрузки и внутреннего сопротивления источника.
Хорошая тема для кружкового занятия - запомнится надолго и при случае вспомнится. Не все же городить системы автоматического управления, иногда хватает резистора или конденсатора для решения той же задачи.

(Оффтоп)

Взять зарядки автоаккумуляторов - это или неэффективные системы, либо их надо непрерывно подкручивать, при этом самая лучшая зарядка - соединенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора конденсатор, ко вторичной мост и сразу аккумулятор. Если все грамотно сделать, по мере заряда ток будет автоматически оптимально спадать, но не так круто, как при зарядке постоянным напряжением, когда аккумулятор невозможно зарядить на 100%.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 31 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group