提高煤气灶的烧水效率的方法

研究者：俞谢　尹戈乔　谢珺　王卓铭　指导教师：赵盛成　日期：2016.12

一、课题的提出

为了提高煤气灶燃烧的研究效率，我们从煤气灶火力的大小对水壶烧水效率影响的实验着手，研究怎样的火力有利于提高煤气灶烧水的效率，怎样控制烧水各阶段的火力大小等问题，探究烧水的最佳效率方案。

二、实验的准备

1.实验研究的规划内容

（1）用小火加热一定的水直至沸腾，记录消耗煤气的量。

（2）用大火加热一定的水直至沸腾，记录消耗煤气的量。

（3）提出合理的火力方案，并用实验进行检验是否合理。

2.实验研究所需的器材

煤气灶，水壶，热水瓶多只，温度计，计时器。

3.实验研究所需的条件

在使用管道煤气（天然气）的家庭进行实验。

三、研究的过程

1.研究以小火加热时，水的温度变化跟时间的关系

（1）实验步骤。

①记录煤气表的读数。

②将冷水倒入水壶，温度计插入水中并固定好，以便于读数。

③点火后马上调整到小火状态，并开始计时，此后每隔1分钟记录温度计读数。

④当温度计示数为100℃时，关掉煤气，记录煤气表的读数。

⑤根据实验数据在课题图1所示的坐标纸上描点，在此基础上作出冷水加热时的温度变化图线。

（2）数据记录与数据处理。初始煤气表读数为420.123m3，加热到沸腾时煤气表读数为420.158m3，将水加热到沸腾所需要的煤气量为0.035m3。　　

表1　冷水小火加热时温度变化数据(www.zuozong.com)

图1　冷水小火加热时温度变化图线

（3）初步结论：小火加热，水温是一个缓慢的升温过程，烧水时间较长。

2.研究以大火加热时，水的温度变化跟时间的关系。

（1）实验步骤。（基本同上，内容略。）

（2）数据记录与数据处理。初始煤气表读数为420.158m3，加热到沸腾时煤气表读数为420.189m3，将水加热到沸腾时所需要的煤气量为0.031m3。

表2　冷水大火加热时温度变化数据

图2　冷水大火加热时温度变化图线

（3）初步结论：大火加热，水温是一个较快的升温过程，烧水时间相对较短。与小火加热相比，煤气消耗少0.004m3。

3.研究以中火加热时，水的温度变化跟时间的关系。

（1）实验步骤。（基本同上，内容略）

（2）数据记录。初始煤气表读数为420.189m3，加热到沸腾时煤气表读数为420.214m3，将水加热到沸腾时所需要的煤气量为0.025m3。

表3　冷水中火加热时温度变化数据

图3　冷水中火加热时温度变化图线

（3）初步结论：中火加热，水温是一个比较温和的升温过程，烧水时间相对适中。与小火、大火加热相比，煤气消耗分别少0.010m3、0.006m3。

四、研究报告

通过上述研究，我们得出结论：煤气灶中火烧开水是相对较好的方案。

能量转化和转移的关系规律为：Q=Q1+Q2，Q1=ΔE+Q3。在用煤气灶烧水时，水的内能增大是有用的能量转化，而煤气给空气加热和热水散热都是能量的损失。用小火烧开水，煤气消耗相对较多；用大火烧开水，煤气消耗相对减少；用中火烧开水，煤气消耗与前两者相比要少得多。因为，煤气灶的火力太小，就会延长烧水的时间。尽管火焰散失在空气中的热量（Q2）比较小，但烧水过程中，热水向空气中散失的热量（Q3）也多，也会降低烧水的效率。煤气灶的火力太大，火焰散失在空气中的热量（Q2）就比较多，水所吸收的热量（Q1）占煤气燃烧所放出的总热量（Q）的比例就小，会降低煤气灶的烧水效率。因此，火力大小对煤气灶烧水的效率会有影响。当然，除了火力大小因素以外，影响烧水时煤气消耗量还有其他因素，如火焰离锅底的距离，水壶底面是否干净，水壶边缘是否有保温材料，水壶的轻重，水壶的材料等，但火力的调控是煤气烧水效力的主要因素。掌握了其中的常识，在使用煤气中，我们能提高煤气火力的使用效力。这样，既有效，又节能环保。

五、自我评价与反思

实验过程中，大家热情都很高，态度也较认真。但有的同学热情太高，一激动，忘记了自己的任务，漏掉了数据的记录，实验重复了好几次，影响了实验效率；有的同学缺少点耐心，省略了几个节点的记录，影响了实验结果的准确性。这次实验最大的收获，是实验过程中对自己科学态度和科学意识的培养，我们相信多实验，多沉淀，自己的科学素养肯定会慢慢地积聚起来。

【点评】

这份实验报告格式较为规范，条理较为清楚，实验过程的叙述，数据的记录也较为详尽，研究结论有依据，有说服力，自我评价和反思较为客观。具备了实验原理、实验验证、实验记录、实验总结等实验报告的基本要素，是一篇较优秀的习作。