Soojusõpetuse laboritööd (0)

Mõõteseadmega tutvumine. 
Katse aruanne: 
Vabas vormis essee soojusalasest uuringust, mille sooviksin laboris läbi viia. 
 
Mikrolaineahju   kasuteguri  määramine 
Mikrolaineahi   nagu  ka  nimi  ütleb,siis  soojendamiseks  ja  energia  tekitamiseks  kasutatakse 
mikrolaineid.   Mikrolained  on elektromagnetiline kiirgus, mis on sarnane nähtavale  valgusele , 
raadiolainetele ning radioaktiivsele gammakiirgusele. Mikrolainete sagedus jääb raadiolainete 
ja infrapunakiirguse vahele. Üldjuhul kasutatakse mikrolaineahjudes kiirgust sagedusega 2500 
megahertsi  ehk  2,5  gigahertsi  ning  lainepikkuseks  on  12  sentimeetrit,  mis  on  sagedusest 
lihtsalt  arvutatav,  sest  kiirgus  levib  valguse  kiirusel,  mis  omakorda  on  sageduse  ja 
lainepikkuse korrutis. Mikrolaineahju oluliseks osaks on transformaator, mis muudab tavalise 
võrgupinge 220  volti  kõrgepingeks. Peale seda muundust  saadetakse  vool magnetronile, mis 
omakorda  tekitab  mikrolaineid.  Mikrolaineahjuga  ei  ole  võimalik  soojenda  kõiki  aineid. 
Soojendatavad  ained  peavad  olema   elektrilised   dipoolid.  See  tähendab  seda,  et  positiivne 
laeng  on  kogunenud  molekuli  ühte  otsa,  negatiivne  aga  teise.  Vee   molekul   on  dipool,  sest 
koosneb  negatiivse  laenguga  hapniku  aatomist  ning  kahest  positiivse  laenguga  vesiniku 
aatomist.  Sarnase  ehitusega  on  ka   suhkrud ,  rasvad  ja  teised  toitained,   ehkki   nad  pole  nii 
tugevalt  polariseerunud  kui vesi. Kui sellised molekulid satuvad mikrolainete mõjuvälja, siis 
nad   pöörduvad ,  et  joonduda  vastavalt  elektrivälja  suunale.  Kui  aga  suunda  iga  natukese  aja 
tagant  muuta  (toit  on  pöörleval  alusel  ning  mikrolained  põrkuvad  ahju  seintelt),  peavad  ka 
molekulid pidevalt kiiresti vibreerima. See tekitab molekulide üksteise vastu hõõrdumise ning 
seega aine soojenemise. 
Allika kohaselt peaks mikrolaineahi tarbima elektrienergiat üsna säästlikult. Tavalise kodudes 
kasutatava  mikrolaineahju  võimsuseks  on  1100  vatti,  millest  700  kulub  mikrolainete 
tekitamiseks.  Kasutegur  seega  64  protsenti.  Ülejäänud  energia  hajub  peamiselt 
transformaatoris 
ja 
magnetronis 
tekkinud 
soojusena 
(Siim 
Sepp 
ÄP OnLine). Antud väite põhjal tekkis huvi laboratoorselt uurida ja määrata mikrolaineahju 
kasutegur.  
Eksperimendi taustainfo 
Mikrolaineahju  efektiivsuse  ehk  kasuteguri  määramiseks  peame  leidma,  kui  palju  seade 
kasutatavast  elektrienergiast  kasutab  kasulikult  vee  soojendamiseks.  Antud  suhte  leidmiseks 
kasutame valemit: 𝑃 =  
𝐸
𝑑𝑒𝑙𝑡𝑎𝑇        
P - võimsus (Watt);  E – kasutatud energia (Joules,J); deltaT – kulunud aeg (sekund) 
Energia hulk, mis muutub töö käigus soojusenergiaks arvutatame järgmise suhe abil: 
𝑄 = 𝑚 ∙ 𝑐𝑣 ( T2-T1) 
m- vee mass (kg);  𝑐𝑣 – vee  erisoojus (4,2kJ/kg·K); T2- lõpptemp.; T1- algtemp. 
Lahutades antud tulemid üksteisest, saame arvutada, kui palju kasulikku tööd on tehtud: 
𝐸 − 𝑄
𝑒𝑓𝑒𝑘𝑡𝑖𝑖𝑣𝑠𝑢𝑠 =  
∙ 100%
𝑄
 
Kasutatavad seadmed  
  Pöördalusega mikrolaineahi 
  100 ml  keeduklaas  
  Termomeeter 
   Stopper  
Katse käik 
  Lisada keeduklaasi 80ml vett, see eelnevalt kaaluda (kg) 
  Mõõta ning registreerida vee  algtemperatuur  
  Keeduklaas koos veega asetada mikrolaineahju pöördalusele. 
  Käivitada ahi maksimaalse võimsuse juures 30 sekundiks 
  Eemaldada ohutult keedunõu seadmest 
  Mõõta ning registreerida vee temperatuur 
Kui  katse  käigus  jääb  temperatuuri  muut  alla  30kraadi,  siis  tasub  pikendada  soojendamise 
aega. Antud katset  korrata  kolm korda ning iga katse korral  asetada värske vesi keedunõuga 
ahju pöördalusele erinevasse paika. 
 
 
 
 
 
Mario Kütt 
140380 
08.06. 2016