[求助]實驗上的問題

已經被這問題困擾許久,希望前輩們能給予小弟一些意見

小弟實驗中要用到一片電熱片用來模擬晶片的發熱
電熱片本身沒問題,也可以藉由輸入的電壓電流來控制其發熱功率
現在問題來了
我在計算電熱片實際發熱功率時
是由歐姆定律: (施加電壓)^2/電熱片電阻 or (通過電流)^2*電熱片電阻
按理來說這樣是ok的
但老闆要我說明:如何確定電熱片會有預期的實際輸出
例如:怎麼能保證我給100W的熱它就真的有100W的熱量輸出?而不是70W或80W?
我找過各種相關資料及實驗,並沒有提到如何對電熱片作校驗

我曾想過幾種辦法,包括置入水中加熱或是對銅塊加熱
利用溫差的方式來換算出實際的熱功率
但其不確定性很高,且不確定電熱片是否能置入水中
小弟想這問題已經想到腸枯思竭~失眠好幾天了

把這問題po出來也並非來要答案
而是希望有人能提供小弟一點建議或靈感

無論如何,先向耐心看完本篇的道聲謝
2006-02-07 22:03 發佈
文章關鍵字 實驗 問題
的確很難去做校正...因為會有熱散失的問題...就算你把環境盡力維持在恆溫的環境...那也只是代表熱量逸失的較少.... 一般來說...電熱 都會標示幾伏的電壓 與 功率...也就是說...120V, 600W是旨在120V的電壓下可輸出600W的功率...所以要查清楚你的電壓是多少 ?? 通常不會到120V...換句話說....不可能會是全功率的輸出啦....如是110V的話...功率就只剩下 11/12 了...
另外...電阻也是另一個問題...如上..電阻應為24歐姆...在正負 5% 內應該都算正常的....

希望對你有幫助...
謝謝您的回答
這正是讓我頭疼的地方
因為得出來的結果是要和分析結果作比對的
老闆的用意是要先知道實際輸出時會損失多少,才知道分析時要如何換算
這我也清楚,只是根本就不太可能測得受熱物體實際得到了多少熱
這樣不準加不準,結果不是只會更不準?

另外,由於小弟的疏忽,購得的電熱片其電阻只有7.3歐姆,以目前有的電源供應器
只能給到23.7伏特及3.24安培的電流,算出發熱功率只有將近77W

若在不更換電熱片的情形下是否有辦法將熱功率提高到100W?
(規格中並無註明操作的電壓及功率數)
這個應該可以用瓦特表測量吧?
希望這個答案對你有用^^"

另外第二個式子打錯了
是 (通過電流)^2 X 電熱片電阻
wiming wrote:
若在不更換電熱片的情形下是否有辦法將熱功率提高到100W?

只有提高輸入電壓或電流吧

wbhsy wrote:
這個應該可以用瓦特表測量吧?
希望這個答案對你有用^^"


謝謝您的建議
當初我也是這麼想
只不過老闆堅持要用熱的方式量測才能知道"實際熱功率"

so...


Moda wrote:
wiming wrote:
若在不更換電熱片的情形下是否有辦法將熱功率提高到100W?

只有提高輸入電壓或電流吧

嗯~那如果說他的電流是限制在3A
是否就代表要上100W是不可能的?

感謝樓上各位的建議
今天我會先用自己想的方法試試
看到底會差多少
如果不是太多的話
或許老闆會接受

據上述所言,小弟個人認為實驗設備以加熱比熱大的東西為宜以避免熱損失於空氣中,使用水或是比熱比水大的液體可能較適合,並購置一支取樣頻率快一點的數位溫度計。

實驗過程如下:
1.量測燒杯中液體的質量和溫度,先行計算該液體加熱至100度C所需熱量(換算為焦耳)

2.將您的電熱片置於液體中開始加熱並計時至100度C止所需秒數,藉此和步驟1換算您的電熱片的熱功率。

3.待液體冷卻回室溫候或使用多杯液體重複執行上述兩個步驟,但計時改為計至80、60、40度等各種溫度。

4.將所有實驗結果描繪功率對目標溫度的圖形,應該得到一條接近於水平線的線段,但溫度較高應該會有更多熱散失於空氣中,圖形可能會往下彎。

5.以回歸分析求最適直線或曲線,亦或視需求取最大、最小或是平均值當"標稱功率"。甚至直接用此彎曲的線當特性曲線或函數,亦即最後的結果可能是不同的溫度下,該電熱片功率有些微不同,就像查二極體的V-I圖一樣,而這是W-t圖。

實驗免不了都有誤差,所以很多數據都有"安全範圍",例如標示吃3V的小燈泡硬是餵4.5V還不見得會燒壞,所以最後您交給老闆的數值可能須考慮乘上個安全係數。

以上,敬請指教,謝謝。
不是有一種化學實驗在用的 "bomb"嗎?
去查大一的化學課本都會有 (我的已經賣掉了....)
他是很簡單的一個構造
就是中央有個容器用來進行欲測量的化學反應
然後放在另一個裝滿水的容器當中,水裡插著一根溫度計
由於整個器具是密封的,所以是一個isothermic的環境
所有中央產生的熱能都會conduct到水裡面
就可以從已知體積的水的溫度變化計算出net enthalpy change

很簡單做的一個東西
把一個鐵杯放在裝水的保麗龍盒裡面就好了
重點是完全密封
My photography blog: http://sunnyeasy.wordpress.com/ My doggie blog: http://i
感謝whaly及jessechao兩位的建議
其實對液體加熱是我想到最可行的方法
唯二的考量就是電熱片是否防水和如何在必免攪拌下讓液體溫度能夠均勻
今天把心一橫,把電熱片丟進水裡做了很簡陋的實驗
可能因為水量用的少,加上加熱時間短
雖然量出來的結果的確有所出入,但似乎還可以接受
倒是跟老闆報告的時候,他老大根本不在意我的結果
感覺只是要我作好玩的...

wiming wrote:
(恕刪)....倒是跟老闆報告的時候,他老大根本不在意我的結果
感覺只是要我作好玩的...


wiming 應該是在唸研究所吧。
老闆這麼做是完全為你好,因為口試時想不到的問題可多了,現在就給你練習一下比較好。
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