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)