fornetto solare progetto - Istituto di Istruzione Superiore "Aldo Moro"
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fornetto solare progetto - Istituto di Istruzione Superiore "Aldo Moro"
Il fornetto a energia solare A cura di Bosso Giada 2I 14/03/2014 O b i e t t i v i : Fondere (parzialmente) un pezzo di cioccolata a circa 70°C con il calore prodotto dalla luce solare. Cenni storici: Il Sole è una fonte di energia costante che ci viene offerta in modo del tutto gratuita, spetta principalmente a noi tutti quindi sfruttarla a nostro vantaggio grazie principalmente all'intuito e alla coscienza ecosostenibile che alcune persone con la loro sensibilità nsibilità e perseveranza, riescono a renderla completamente fruibile in modo semplice a tutti. Ogni giorno il nostro amato Sole, irradia la Terra di una quantità inimmaginabile di energia solare gran parte della quale arriva sulla superficie sotto forma di luce visibile. Questa può essere sfruttata in vari modi, uno innovativo ed economico, ma soprattutto ecosostenibile è il forno solare. E’ un’idea alternativa per i paesi più poveri e molto caldi, dove è pericoloso ericoloso accendere fuochi. fuochi L’invenzione ha anche degli ulteriori vantaggi per l’ambiente: il risparmio del legno tagliato per il fuoco e il risparmio di emissione di CO2 nell’ambiente. Esistono due tipologie di forni solari: quelli a scatola sono i più semplici e, sebbene si trovino anche in commercio, è facile costruirli in casa con materiali poveri (cartoncino, legno, carta stagnola, colla).Con ).Con questo tipo di forni for solari, la cottura avviene a temperature basse: ciò consente di allontanarsi per svolgere svolg altre faccende senza rischiare di bruciare il cibo. Si trovano in commercio anche dei forni solari a concentrazione, molto più efficienti di quelli a scatola anche se più cari, che sfruttano uno specchio parabolico per concentrare al massimo massim la luce nel punto in cui si pone la pentola con il cibo, superando anche i 200°C di temperatura: in condizioni di cielo sereno e con sole visibile, è possibile, ad esempio, cuocere del riso per otto persone in 25 minuti. Forno solare: si intende un dispositivo in grado di concentrare a luce del sole ed utilizzarla per fini alimentari come: cottura dei cibi e la sterilizzazione dell’acqua. Calore: è definito come il contributo di energia consumata o generata a seguito di una reazione chimica o nucleare o trasferita tra due sistemi o tra due parti dello stesso sistema, non imputabile ad un lavoro o ad una conversione tra due differenti tipi di energia. Schema e/o disegno Materiali e strumenti: • 5 rettangoli di legno (dimensioni1-2=30 cm x 20 cm dimensioni3-4= 26,5cm x 18,5cm dimensioni5= 30cm x 30cm ) • 4 triangoli di legno ( dimensioni1= 30cm x 20cm x 16 cm dimensioni 2= 25cm x 17cm x 18,5cm) • Viti e cerniere • Foglio di plexiglass ( dimensioni=26,5cm x 18,5cm ) • • • • • • Carta stagnola Polistirolo Aste metalliche di circa 10 cm Faretto per illuminazione esterna Cioccolata Biadesivo • Cartoncino nero • Vinavil • Termometro alimentare (incertezza 1C°) • Cronometro (0,01 s) Montaggio del progetto Inizialmente ho assemblato i due rettangoli di legno con i due triangoli di legno in modo da creare una scatola senza due lati (per effettuare questo passaggio ho usato delle viti che ho applicato ai bordi dei vari rettangoli per fissarli con i triangoli)(figura 1). Ho ripetuto l’operazione con gli altri rettangoli e triangoli più piccoli in modo da ottenere due prismi triangolari identici ma di dimensioni diverse. Al prisma più grande ho applicato l’ultimo rettangolo di legno incernierandolo con due apposite cerniere : questo è il coperchio della scatola. Poi ho inserito il prisma più piccolo in quello più grande, nello spazio che c’è tra i due ho introdotto del polistirolo, che funge da isolante termico date le sue proprietà*. In seguito ho ricoperto il fondo della scatola con un cartoncino nero che servirà ad assorbire più calore e l’interno con della carta stagnola incollata con colla vinavil; quest’operazione l’ho effettuata anche con la parte interna del coperchio del prisma maggiore; ciò serve per riflettere la luce della fonte di calore sulla pietanza all’interno del fornetto. Successivamente ho preso il foglio di plexiglass e l’ho fissato con due cerniere al bordo inferiore della scatola più piccola, questo servirà per trattenere il calore all’interno del prisma. Per posizionare il coperchio esterno con l’inclinazione a piacere utilizzeremo delle aste di metallo che faranno da supporto .Per ultimare il progetto lo si può dipingere con un colore a scelta, il mio l’ho colorato di rosso. Procedimento Il mio progetto consiste in questo: Ho messo un pezzo di cioccolata all’interno della scatola, successivamente ho fissato il coperchio con le due astine e ho puntato la luce del faretto contro di esso in modo che i suoi raggi colpiscano direttamente la vivanda, mi sono preoccupata di chiudere bene plexiglass così che non fuori uscisse del calore; il poi ho inserito il termometro alimentare all’interno così che rilevi le varie temperature al passare del tempo e ho attivato il cronometro e ho osservato il fenomeno . Nota bene: Questo esperimento dovrebbe utilizzare il calore del sole, ma per problemi di clima e ambiente in cui si svolge l’esperimento ho utilizzato un faretto per esterni, ma il risultato ottenuto è il medesimo. Dati raccolti Tempo (min ) O 20 40 60 Temperatura( C°) 20 24 29 34 Analisi e conclusioni L’esperimento è riuscito; la cioccolata dopo 60 minuti si è sciolta. Questo è avvenuto grazie al processo di irraggiamento creato dal riflesso della luce del faretto con il coperchio del prisma sulla vivanda, la doppia scatola con l’isolante posto tra le due e il foglio in plexiglass aveva il compito di trattenere il calore. Se osserviamo la tabella possiamo osservare che l’aumento di temperatura, nei limiti degli errori, aumenta in modo direttamente proporzionale. Con l’esperimento si è voluto dimostrare un modo innovativo e innocuo per cuocere cibi senza l’aiuto del fuoco. Inoltre risparmiamo energia e salvaguardiamo l’ambiente senza sprechi ne danni. Interazioni da parte dello sperimentatore Come prima cosa bisogna scegliere la fonte di calore ; per esempio io ho scelto il faretto per esterni per comodità e praticità, ma se siete all’aperto e c’è una bella giornata di sole allora meglio scegliere lui. Secondo passaggio inserire la pietanza che si vuole riscaldare all’interno del fornetto e richiudere bene il plexiglass, successivamente posizionare il coperchio del fornetto in modo da far riflettere la luce esattamente sul cibo cosi da avere un maggior rendimento. Fatto ciò si attende la cottura della pietanza e infine la si gusta. Note *Il polistirene - polistirolo espanso sinterizzato (EPS) è un materiale espanso rigido di peso ridotto, di colore bianco derivato dal petrolio. Esso è quindi composto esclusivamente da atomi di carbonio e di idrogeno. Mediante un processo industriale dal petrolio si ricavano piccole perle trasparenti di polistirene, a cui viene aggiunto pentano, un idrocarburo presente in natura che funge da gas espandente in quanto, a pressione atmosferica, bolle già a temperatura ambiente. Mettendo in contatto le perle così ottenute di polistirene espandibile con vapore acqueo a temperatura superiore ai 90°C, il pentano in esse contenuto si espande, facendo rigonfiare le perle fino a 20-50 volte il loro volume iniziale. In questo processo si forma, all'interno delle perle espanse di polistirene, una struttura a celle chiuse. Grazie alla loro struttura e alla tecnologia produttiva, i pannelli sono particolarmente adatti per tutte quelle applicazioni dove sono richieste, oltre a un ottimo potere termoisolante, anche un’elevata resistenza alla compressione e un’elevata idrorepellenza. Per queste sue caratteristiche, i pannelli sono molto apprezzati per l’isolamento delle coperture con il sistema del “tetto rovescio” e per l’isolamento di aree soggette ad elevata umidità (es. zoccolature di sistemi a cappotto)