Noi studenti della 1°A abbiamo cercato di rispondere alla domanda di ricerca
“Quale colore bisogna dare ad una superficie affinché assorba
al meglio la radiazione elettromagnetica?”
adottando una metodologia di lavoro che ci ha coinvolto in attività molto interessanti.
The color of green energy
IL NOSTRO OBIETTIVO
L’inizio …
Siamo partiti dall’attenta lettura di un articolo che descrive le caratteristiche di due tipi di pannelli che sfruttano l’energia solare: pannelli fotovoltaici e pannello solari termici.
PANNELLI
SOLARI TERMICI
utilizzati per
PRODURRE
ACQUA CALDAPANNELLI
FOTOVOLTAICI
utilizzati per
PRODURRE ELETTRICITÀ
L’articolo pone il problema di «creare» un dispositivo formato sia da pannelli solari termici sia da pannellifotovoltaici
:Ipotesi di ricerca
... successivamente, abbiamo deciso di verificare la
validità dell’ipotesi:
“Un pannello solare la cui superficie è opaca e nera è migliore di uno la cui
superficie è lucida e bianca per scaldare
dell’acqua in quanto le superfici scure assorbono
più calore»
La discussione e il confronto
• Dopo aver discusso nei diversi gruppi di lavoro abbiamo progettato e realizzato un esperimento per verificare la validità della nostra ipotesi di ricerca, in particolare, vogliamo verificare che
• il nero assorbe più calore rispetto al rosso, al verde, e al bianco.
Il nostro primo esperimentoMATERIALI
bottigline di vetro nastri adesivi di colori diversi: nero, bianco, verde e rosso una lampadina ad incandescenza termometri analogici con sensibilità 1°C/divacqua di rubinetto
Il nostro primo esperimento
REALIZZAZIONEabbiamo foderato le bottigline con
i vari nastri adesivi;abbiamo riempito le bottigline d’acqua;
abbiamo posizionato le bottigline alla stessa distanza da una lampadina ad incandescenza;
abbiamo misurato la temperatura
dell’acqua ogni due minuti.
Abbiamo foderato le bottigline con i vari nastri adesivie con dei termometri analogici abbiamo misurato la loro temperatura iniziale e man mano misuravamo il loro aumento di calore ogni due minuti
Il nostro primo esperimento
I DATI RACCOLTI
RISCALDAMENTO VERDEdati raccolti il 26-02-2016
BIANCO NERO VERDE ROSSO
n° mis. t(min) T(°C) T(°C) T(°C) T(°C)
1 0 22 ±1 21±1 20±1 21±12 2 22±1 23±1 20±1 21±13 4 22±1 24±1 21±1 21±14 6 22±1 25±1 21±1 22±15 8 23±1 26±1 22±1 22±16 10 24±1 28±1 22±1 23±17 12 24±1 29±1 23±1 23±18 14 24±1 30±1 23±1 23±19 16 24±1 31±1 24±1 24±1
10 18 24±1 31±1 24±1 24±111 20 25±1 32±1 24±1 24±1
Il nostro primo esperimentoELABORAZIONE DEI DATI
Abbiamo registrato in un foglio
elettronico
i dati
riportati nella tabella,
e
ottenuto il
grafico
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 110
5
10
15
20
25
30
35
BIANCONEROVERDEROSSO
Tem
pera
tura
in
°C
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
tempo in minuti
Il nostro primo esperimentoINTERPRETAZIONE DEI RISULTATI
la linea riferita alla bottiglia ricoperta col nastro nero( )presenta l’inclinazione più elevata rispetto alle altre
QUINDInel caso del colore nero l’aumento della temperatura dell’acqua risulta massimo
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 110
5
10
15
20
25
30
35
BIANCONEROVERDEROSSO
Tem
pera
tura
in
°C 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
tempo in minuti
Il nostro primo esperimentoINTERPRETAZIONE DEI RISULTATI
La linea relativa alla bottiglia ricoperta con il nastro bianco ha un’inclinazione minore di quella relativa al nastro nero e dopo 16 minuti circa si sovrappone alle linee relative alle bottiglie ricoperte con i nastri verde e rosso ...
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 110
5
10
15
20
25
30
35
BIANCONEROVERDEROSSO
Tem
pera
tura
in
°C 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
tempo in minuti
Il nostro secondo esperimento
MISURIAMO LA TEMPERATURA CON LE SONDE
… per poter rilevare l’eventuale differenza di comportamento della temperatura delle bottiglie ricoperte con i nastri di colori verde e rosso, e per definire
meglio il comportamento relativo allabottiglina ricoperta col nastro bianco,
Il nostro secondo esperimento
MISURIAMO LA TEMPERATURA CON LE SONDE
abbiamo deciso di sostituire
i termometri analogici
con sonde di temperatura
Il nostro secondo esperimento
MISURIAMO LA TEMPERATURA CON LE SONDE
collegate al PC e di un software (Logger Pro) per la raccolta e la elaborazione dei dati sperimentali.
Il nostro secondo
esperimento
DATI
RACCOLTI
tempo(min) T(°C) T(°C) T(°C) T(°C)1 0,0 17,5 16,6 16,2 16,62 0,5 17,5 16,7 16,2 16,73 1,0 17,8 16,9 16,3 16,74 1,5 18,0 17,0 16,3 16,85 2,0 18,3 17,2 16,4 16,86 2,5 18,8 17,4 16,5 16,97 3,0 19,0 17,5 16,6 17,08 3,5 19,3 17,8 16,7 17,19 4,0 19,6 18,0 16,8 17,210 4,5 19,8 18,1 16,9 17,311 5,0 20,0 18,3 16,9 17,412 5,5 20,3 18,5 17,0 17,513 6,0 20,5 18,6 17,1 17,514 6,5 20,7 18,8 17,2 17,715 7,0 20,6 19,0 17,3 17,816 7,5 20,9 19,1 17,4 17,917 8,0 21,1 19,3 17,5 18,018 8,5 21,3 19,4 17,6 18,019 9,0 21,5 19,6 17,7 18,120 9,5 21,7 19,7 17,8 18,221 10,0 22,0 19,9 17,9 18,322 10,5 22,1 20,0 18,0 18,423 11,0 22,4 20,1 18,0 18,524 11,5 22,4 20,3 18,1 18,625 12,0 22,7 20,4 18,2 18,726 12,5 22,8 20,5 18,3 18,7
tempo(min) T(°C) T(°C) T(°C) T(°C)27 13,5 23,1 20,8 18,5 18,928 14,0 23,2 21,0 18,5 19,029 14,5 23,5 21,1 18,6 19,130 15,0 23,6 21,2 18,7 19,131 15,5 23,8 21,3 18,8 19,232 16,0 23,9 21,4 18,9 19,333 16,5 24,0 21,6 19,0 19,434 17,0 24,2 21,7 19,0 19,535 17,5 24,2 21,8 19,1 19,536 18,0 24,4 21,9 19,2 19,637 18,5 24,5 22,0 19,3 19,738 19,0 24,7 22,1 19,3 19,839 19,5 24,8 22,2 19,4 19,840 20,0 24,9 22,3 19,5 19,941 20,5 25,0 22,4 19,5 20,042 21,0 25,1 22,5 19,6 20,043 21,5 25,2 22,6 19,7 20,144 22,0 25,4 22,7 19,8 20,245 22,5 25,4 22,8 19,8 20,246 23,0 25,5 22,9 19,9 20,347 23,5 25,6 23,0 20,0 20,348 24,0 25,6 23,1 20,0 20,449 24,5 25,5 23,3 20,1 20,450 25,0 25,8 23,3 20,2 20,551 25,5 25,9 23,4 20,2 20,652 26,0 26,1 23,5 20,3 20,753 26,0 26,1 23,5 20,3 20,7
Il nostro secondo esperimento
ELABORAZIONE DEI DATI
mediante il software Logger Pro abbiamo ottenuto i grafici dai quali deduciamo che:• la linea relativa alla
superficie nera si conferma quella con inclinazione maggiore;
NERO
VERDE
BIANCO
ROSSO
Il nostro secondo esperimento
ELABORAZIONE DEI DATI
mediante il software Logger Pro abbiamo ottenuto i grafici dai quali deduciamo che:• la linea relativa alla
superficie nera si conferma quella con inclinazione maggiore;
NERO
VERDE
BIANCO
ROSSO
Il nostro secondo esperimento
ELABORAZIONE DEI DATI
• le linee relative alle superfici verde e rosso ora si separano fin dalla seconda misura (dopo circa 2 secondi);• quella relativa alla verde ha
una inclinazione maggiore di quella rossa, che può ritenersi uguale a quella bianca.
NERO
VERDE
BIANCO
ROSSO
I nostri esperimentiCONCLUSIONI
I risultati ottenuti ci consentono di affermare che la superficie nera assorbe più calore delle superfici di colore verde, bianco e rosso
NERO
VERDE
BIANCO
ROSSO
I nostri esperimenti CONCLUSIONI
In definitiva:
Un pannello solare la cui superficie è opaca e nera è
migliore di uno la cui superficie è lucida e bianca per scaldare dell’acqua in quanto le superfici scure assorbono più calore»
NERO
VERDE
BIANCO
ROSSO
:Previsione
“Se l’energia termica è trasportata anche attraverso le onde
elettromagnetiche, allora anch’essa verrà assorbita o
riflessa come un’onda”
A questo punto decidiamo di verificare
la validità della seguente previsione:
: Verifica della Previsione
Per la verifica della validità della previsione abbiamo progettato un esperimento per testare se la luce si riflette come un’onda
Verifica della Previsione materiali per l’esperimento
•due bottigline di vetro•acqua •lampadina ad incandescenza •termometro digitale di sensibilità 0,1°C • carta argentata.
Verifica della Previsione REALIZZAZIONE DELL’ESPERIMENTO
abbiamo ricoperto una bottiglina con la carta argentata;
abbiamo riempito le bottigline d’acqua;
abbiamo posizionato le bottigline alla stessa distanza da una lampadina ad incandescenza;
abbiamo misurato la temperatura dell’acqua
ogni 30 secondi.
Verifica della Previsione DATI
RACCOLTI
tempo(min) T(°C) T(°C)1 0 20,0 18,32 0,5 20,0 18,33 1,0 20,0 18,34 1,5 20,0 18,35 2,0 20,1 18,46 2,5 20,1 18,47 3,0 20,1 18,48 3,5 20,1 18,49 4,0 20,2 18,410 4,5 20,2 18,411 5,0 20,2 18,512 5,5 20,2 18,513 6,0 20,3 18,514 6,5 20,3 18,515 7,0 20,3 18,516 7,5 20,3 18,517 8,0 20,3 18,518 9,5 20,4 18,619 10,0 20,5 18,620 10,5 20,5 18,621 11,0 20,5 18,622 11,5 20,5 18,623 12,0 20,6 18,624 12,5 20,6 18,625 13,0 20,6 18,726 13,5 20,6 18,7
tempo(min) T(°C) T(°C)27 14,0 20,6 18,728 14,5 20,7 18,729 15,0 20,7 18,730 15,5 20,7 18,731 16,0 20,7 18,832 16,5 20,7 18,833 17,0 20,7 18,834 17,5 20,8 18,835 18,0 20,8 18,836 18,5 20,8 18,837 19,0 20,9 18,938 19,5 20,9 18,939 20,0 20,9 18,940 20,5 20,9 18,941 21,0 20,9 18,942 21,5 20,9 18,943 22,0 21,0 18,944 22,5 21,0 18,945 23,0 21,0 19,046 23,5 21,0 19,047 24,0 21,1 19,048 24,5 21,1 19,049 25,0 21,1 19,050 25,5 21,1 19,051 26,0 21,1 19,052 26,5 21,2 19,053 27,0 21,2 19,154 27,5 21,2 19,1∆T= 1,2 °C ∆T=
0,8°C
Verifica della Previsione ELABORAZIONE DATI
E ANALISI DEI RISULTATI
Anche in questo caso, mediante il software Logger Pro, abbiamo ottenuto grafici dai quali deduciamo che la superficie argentata si riscalda più lentamente (∆T=1,2°C) del vetro(∆T=0,8°C).
ROSSOvetro
carta argentata
Il calore emesso dalla lampadina ad incandescenza, incide sulle bottigline e viene riflesso dalla carta argentata
Verifica della Previsione CONCLUSIONI
Si può, quindi, affermare che il calore si comporta come la luce e si riflette come un onda su una superfice (lucida).
Allora, possiamo ritenere corretta la previsione
“Se l’energia termica è trasportata anche attraverso le onde
elettromagnetiche, allora anch’essa verrà assorbita o riflessa come un’onda”
e… molto soddisfatti … Vi ringraziamo per l’attenzione
Le attività d’indagine svolte nell’ambito del Progetto Chain Reaction ci hanno consentito di iniziare il nostro percorso di educazione scientifica in modo divertente e coinvolgente. Grazie al supporto costante dei nostri docenti e alle costanti sollecitazione della prof. F. Asprino, abbiamo compreso l’importanza dello studio delle discipline scientifiche, in particolare della fisica.Ringraziamo la prof.ssa Silvia Galano e il prof. Alessandro Zappia per le loro interessanti lezioni, Alla nostra Preside, prof. ssa Enrichetta Idato, va un particolare ringraziamento per aver incoraggiato e sostenuto la nostra partecipazione al Progetto.
Ringraziamenti