| 18,23 → 18,75 |
|---|
| \end{abstract} |
| \section{Úvod} |
| \begin{enumerate} |
| . |
| \item Zkalibrujte tlakoměr, zkontrolujte čidlo pro odečítání polohy pístu. |
| \item rozeberte nastíněný pracovní cyklus, popište jeho jednotlivé fáze v p - V diagramu. |
| \item Proveďte opakovaně popsaný cyklus s různými závažími. Získejte pro každé měření plochu uzavřenou křivkami v p-V diagramu a spočítejte rozdíl potenciálních energií pro dané závaží. Vynášejte obě hodnoty do grafu, výsledné hodnoty proložte přímkou. $W =a* \Delta E+b$ |
| \end{enumerate} |
| |
| \section{Postup měření} |
| \subsection{Měření účinnosti Peltierova článku} |
| |
| Aparaturu jsme zapojili podle zadání tak, aby bylo možné meřit elektricky přikon do zahřívacího odporu i výkon dodávaný do zátěže Peltierovým článkem. |
| |
| Po uvedení přístrojů do provozu měření probýhalo, tak, že jsme nastavili teplotu horké lázně a při odpojené zátěži počkali, až se ustálí. Následně jsme odečetli napětí, na Peltierově článku. A zátěž zapojili, teplotu horké lázně bylo nyní potřeba dorovnat na teplotu při odpojené zátěži, aby bylo možné určit vnitřní odpor měřeného článku a tepelný výkon, který neprochází přímo aktivní oblastí. Naměřená data jsou uvedena v tabulce \ref{Peltier} kde každý druhý řádek odpovídá připojené zátěži R = 2 Ohm. |
| |
| \begin{table}[htbp] |
| \begin{center} |
| \begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|c|} |
| \hline |
| $U_{h} [V]$ & \% & $I_{h} [A]$ & \% & $U_{sr}$ [mV] & $T_h [^\circ C]$ & $T_c [^\circ C]$\\ \hline |
| 2,02 & 2,38 & 0,40 & 6,00 & 139,9 & 13 & 7 \\ \hline |
| 2,40 & 2,00 & 0,47 & 5,11 & 84,9 & 13 & 7 \\ \hline |
| 2,40 & 2,00 & 0,48 & 5,00 & 169,1 & 15 & 7,5 \\ \hline |
| 2,70 & 8,89 & 0,54 & 4,44 & 101,9 & 15 & 7,5 \\ \hline |
| 4,00 & 6,00 & 0,78 & 3,08 & 410 & 27 & 9 \\ \hline |
| 4,50 & 5,33 & 0,86 & 2,79 & 236 & 27 & 10 \\ \hline |
| 5,00 & 4,80 & 1,00 & 2,40 & 633 & 38 & 11 \\ \hline |
| 5,20 & 4,62 & 1,01 & 2,38 & 310 & 38 & 15 \\ \hline |
| 6,10 & 3,93 & 1,20 & 2,00 & 907 & 56 & 18 \\ \hline |
| 6,50 & 3,69 & 1,30 & 9,23 & 487 & 56 & 20 \\ \hline |
| \end{tabular} |
| \end{center} |
| \caption{Hodnoty naměřené na Peltierově článku} |
| \label{Peltier} |
| \end{table} |
| |
| Z těchto hodnot jsme pak vypočetli jeho účinnost, která byla bez korekce pod jedním procentem. Jak je vidět na grafu \ref{PeltierXCarnot}. |
| |
| \begin{figure} |
| \begin{center} |
| \includegraphics[width=150mm]{peltier.pdf} |
| \end{center} |
| \label{PeltierXCarnot} |
| \caption{Učinnost Peltierova článku v porovnání s Carnotovým strojem za stejných podmínek} |
| \end{figure} |
| |
| Při aplikování korekce na vnitřní odpor a tepelné ztráty se účinnost dostala přibližně ke 4,55\%, |
| |
| \subsection{Carnotův Cyklus} |
| |
| |
| Tepelný stroj jsme zatěžovali závažím o definované hmotnosti a ze změny jeho potenciální energie jsme určili práci, kterou stoj vykonal. |
| Energii v Carnotova cyklu jsme získali výpočtem z uzavřené plochy p-V diagramu. Náš naměřený výsledek je vidět v grafu \ref{carnot}. |
| |
| \begin{figure} |
| \begin{center} |
| \includegraphics[width=150mm]{carnot.pdf} |
| \caption{Práce a energie laboratorního tepelného stroje.} |
| \label{carnot} |
| \end{center} |
| \end{figure} |
| |
| Při nafitování naměřených bodů výrazem $W =a* \Delta E+b$ se ukázalo, že koeficienty jsou: $a = 1.04815 \pm 0.01257$ , $b = 0.00517276 \pm 0.0008125$ Což znamená, že účinnost laboratorní aparatury je přibližně 95\%. |
| |
| \section{Diskuse} |
| Největším problémem bylo měření zachování momentu hybnosti, kdy aparatura přecházela při změně konfirugace závaží do neopakovatelně definovaných stavů, což způsobilo značnou chybu. |
| Při měření Peltierova článku by bylo asi vhodné použít kratší přívodní hadičky ke chladící lázni, jelikož voda se tak zbytečně ohřívá z původní teploty tání ledu a teplota studené strany článku se tak stává nestabilní. |
| |
| \section{Závěr} |
| Potvrdili jsme, že účinnost Peltierova článku je značně nízká ve srovnání s Carnotovým cyklem, což opodstatňuje jeho nepoužití v elektrárnách místo parních turbín k přímému generování elektrické energie. |
| |
| |
| \begin{thebibliography}{99} |
| \bibitem{Stroje}{Zadání úlohy 12 - Tepelný stroj}. \href{http://rumcajs.fjfi.cvut.cz/fyzport/Mechanika/HarmOscilator/osc.pdf}{http://rumcajs.fjfi.cvut.cz/fyzport/Mechanika/HarmOscilator/osc.pdf}. |
| \bibitem{Stroje}{Zadání úlohy 12 - Tepelný stroj}. \href{http://praktika.fjfi.cvut.cz/TepelnyStroj}{http://praktika.fjfi.cvut.cz/TepelnyStroj} |
| \bibitem{Stroje}{Zadání úlohy 12 - Účinnost tepelného stroje}.\href{http://fyzika.fjfi.cvut.cz/Peltier}{http://fyzika.fjfi.cvut.cz/Peltier} |
| \end{thebibliography} |
| \end{document} |