Пропелер у формі розетки

Що потрібно мати:

Листи алюмінієвої бляхи.

Інструмент для різання металу.

Динамомашину.

Стрічку або папір.

Перебіг роботи:

1. На листі алюмінієвої бляхи через рівні проміжки зробіть позначки (до центру) для лопатей та понадрізуйте їх.

2. Зігніть під кутом лопаті пропелера. З’єднайте зігнуті лопаті пропелера за допомогою шайб таким чином, щоб вони могли вільно обертатися.

3. Приєднайте виготовлену модель до динамомашини.

4. Визначте, скільки електричного струму може виробляти ваш вітряк?

Будь-які пристрої завдяки зусиллям вчених, винахідників, фахівців піддаються змінам і удосконалюються. Це стосується і, здавалось би, звичайного пропелера, який, залежно від призначення, може бути найрізноманітнішої форми.

Запропонована в нашому досліді модель нагадує старомодні розеткові вітряки. Сьогодні удосконалена версія такого типу лопатей застосовується у вентиляційних установках.

Проведіть власні досліди і зробіть висновки:

Порівняйте різні моделі пропелерів. Яка з них буде обертатися найшвидше?

Чому лопаті пропелера зігнуті під кутом?

Чи міг би більший пропелер обертатися ще швидше? Чим більшу поверхню може охоплювати вітер, тим більше енергії буде передаватися до генератора – так?

Що можна зробити, аби удосконалити лопаті пропелера?

Як утворюється вітер?

Ви прикріпили лопаті пропелера до двигуна. Тепер виміряйте кількість електроенергії, що виробляється.

Сонячна енергія

Яскравого сонячного дня проробіть експеримент щодо визначення швидкості нагрівання води на сонці у різних умовах.

1. Візьміть 2 скляні банки чи 2 пластикові пляшки. Одну посудину обгорніть чорним папером чи тканиною (можна пофарбувати чорною фарбою), другу залишіть без змін. Наповніть обидві банки чи пляшки водою і поставте на місце, що яскраво освітлюється сонцем.

2.Через певний час (визначите довільно) виміряйте температуру води в обох посудинах.

Де температура була вищою? Чому?

Сонячна кухня

Основною умовою для використання сонячної кухні є велика кількість прямого сонячного світла. В Україні річне надходження сонячного випромінювання складає 3500- 5200 МДж/м2. Звичайно ж, сонячна енергія нерівномірно розподіляється по місяцях. Тому найкраще користуватися сонячною кухнею з квітня по жовтень. Якщо влітку в полудень сонячна радіація складає більш 1000 Вт*год/кв.м, то потужність кухні площею 0,5 кв.м складе 500 Вт. Таким чином, у південних регіонах одна така кухня потенційно може заощаджувати принаймні півмегаватгодин енергії в рік, (що дорівнюється кількості енергії, яку споживає протягом цілого року постійно ввімкнена лампочка потужністю 60 Вт).

Як влаштована сонячна кухня

Найпростіший і дешевий тип сонячної кухні дозволяє нагрівати їжу до 150 градусів за Цельсієм. Вона складається з ізольованого ящика зі скляним чи пластиковим вікном. Сонячна радіація проходить крізь вікно й абсорбується стінками, дном і каструлею. Чим темніші каструля і внутрішня стінка ящика, тим краще вони нагріваються. Вікно діє як пастка сонячної енергії за принципом парникового ефекту. Подвійне вікно діє краще. Для збільшення вхідної радіації використовуються відбивачі, що направляють світло на вікно ящика. Для зменшення втрат тепла бажано, щоб ящик не торкався землі.

Як побудувати сонячну кухню

1. Зробіть два ящики з товстого картону, фанери тощо. Один ящик має бути меншого розміру для того, щоб вставити його усередину великого. Обидва краще зробити низькими і широкими, а висота внутрішнього ящика усього на кілька сантиметрів має перевищувати каструлю з кришкою. Його верхній край треба зробити дуже рівним, щоб покладене зверху скло щільно закривало його по периметру.

2. Простір між ящиками складає 5-10 см, для теплоізоляції його заповнюють сіном, зім’ятим папером, сухим листям та ін. Днища ящиків не повинні стикатися, їх теж ізолюють.

3. Менший ящик зсередини покривається алюмінієвою фольгою так, щоб у покритті не було щілин, інакше пара, що утвориться під час готування їжі, може зруйнувати картонні стінки.

4. Зробіть відбивач з негнучкого матеріалу і також покрийте його фольгою. З’єднайте відбивач із ящиком. Продумайте кріплення для фіксування різного кута відбивача.

5. Покладіть чорну металеву пластину (1-2 мм товщиною) на дно внутрішнього ящика, це головний нагрівальний елемент.

6. Використовуйте скло чи прозорий пластик для покриття внутрішнього ящика. Це вікно має щільно закривати ящик для запобігання втрат гарячого повітря. Гумовий джгут по периметру ящика, звичайно, забезпечить щільність.

Кухня готова!

Загальні інструкції:

Помістіть ящик на сонячне, бажано безвітряне місце. Навколишня температура впливає на температуру всередині ящика, тому тепла погода завжди має перевагу. Коли ви використовуєте кухню вперше, зафіксуйте час на приготування різних видів їжі. Згодом на практиці ви зможете заздалегідь оцінити час для приготування тієї чи іншої страви. Коли піднімаєте скляне вікно ящика, будьте обережні – воно гаряче, тому використовуйте рукавиці. Найкращий результат виходить у сонячний безхмарний день з температурою вище 20 градусів за Цельсієм. Ящик повинен бути розміщений проти сонця так, щоб усередині нього не було тіні. Використовуйте відбивачі для спрямування додаткового світла усередину ящика. Позицію ящика і відбивачів потрібно змінювати у відповідності з рухом сонця кожні 1-2 години.

Приготування їжі

Починайте готувати їжу заздалегідь, тому що сонячна кухня вимагає більше часу, ніж звичайна плита. Час залежить від кількості їжі, що готується, і її виду. Часто дуже важко вгадати, однак можете бути певні, що не пересмажите свою страву, залишаючи її без уваги на тривалий час. На завершення скажемо, що для сонячної кухні не потрібні дрова. А відтак і посуд не брудниться і не чорніє так, якби ви готували їжу на вогні.

Парниковий ефект

Спробуємо змоделювати парниковий ефект. Для цього вам знадобиться два термометри з однаковою шкалою. Вони повинні уміститися в банках з кришками, що закручуються. В одну банку покладіть шматочок чорного матового картону, що закриє зсередини приблизно половину банки. Термометр у банці повинен знаходитися в затемненій картоном частині. В іншій банці таким самим чином розташуйте алюмінієву фольгу. Термометр повинен також знаходитися у притіненому місці. Поставте банки на відкритому сонці одну біля одної на що-небудь, що може правити за теплоізоляційний матеріал, наприклад, на картон або дерев’яну підставку. Переконайтеся, що термометри містяться в затемнених частинах банок. Слідкуйте за показаннями термометра. Незабаром ви переконаєтеся, що температура піднімається швидше в банці з чорною картонкою. Що ж відбувається? Сонячні промені, які доходять до нас, мають короткі й довгі електромагнітні хвилі. Короткі – це світло, їх потужність більша, довгі – це теплове випромінення.

Скло легко пропускає короткі хвилі (світло), але погано – довгохвильове (теплове) випромінення. У банці з алюмінієвою фольгою промені відбиваються від металу. Довжина хвиль залишається незмінною, і тому промені залишають банку так само легко, як і потрапляють в неї. У банці з чорною картонкою сонячні промені поглинаються картонкою. Сонячна енергія нагріває картонку, її температура підвищується. Нагріта чорна картонка сама випромінює енергію, але довжина хвилі цих променів більша, ніж у сонячних променів, і вони не можуть вийти назовні через скло. Енергія теплового випромінювання залишається в банці, збільшуючи температуру повітря в ній.

У такий же спосіб діє атмосфера Землі. За відсутності атмосфери температура на Землі була б -18⁰С.