Eksperimentelt emne med udgangspunkt i heftet Bæredygtig udvikling – det økologiske fodspor 02-fy Eksperimentelle undersøgelser af hvordan en solfanger virker Her gives forslag til simple eksperimentelle undersøgelser af intensiteten af den termiske energi, som opfanges af en solfanger. Øvelsen kan samtidigt udføres med simple hjælpemidler af mange grupper uden at bruge en rigtig solfanger. Solenergien - eller energien fra en halogenlampe på fx 500 W - opfanges af en lukket beholder, fx en 2,5 L eddikedunk, fyldt med vand eller sprit. Fordelen ved sprit er den lavere specifikke varmekapacitet. Jo fladere beholder, jo bedre, da det sikrer hurtigere temperaturstigninger. Det er også muligt at anvende en plastikpose, som anbringes vandret, men vinklen i forhold til solstrålerne kan så ikke varieres. Fordelen ved plastposen er, at vandlagets tykkelse kan blive ret tyndt, således at overfladen optimeres i forhold til volumenet, hvilket sikrer forholdsvis hurtige temperaturstigninger. Det kan ligeledes være en interessant opgave for eleverne at finde arealet af overfladen ved at fotografere posen sammen med et stykke papir med et kendt areal, og så ud fra udklipning af en papirudgave af fotografiet at bestemme arealet ved vejning. Ud fra måling af arealet af beholderens overflade vendt mod Solen, væskens masse og temperaturstigningen i væsken over et vist tidsinterval kan man beregne intensiteten af den energi, der opfanges af beholderen. Afhængigt af de faglige mål med denne aktivitet, kan man vælge at lave beregningerne ud fra hældningen af (tid, temperatur)–grafen, evt. lave lineær regression (evt. kun på en del af grafen), eller man kan nøjes med en simpel beregning ud fra start-og slut-temperaturer. Det er muligt at diskutere fejlkilder i form af varmeudveksling med omgivelserne, igen afhængigt af de faglige mål. Man kan tilrettelægge en undersøgelse af, hvilke parametre, der har indflydelse på størrelsen af den absorberede intensitet, fx beholderens farve, temperaturen af væsken, overfladens hældning i forhold til solstrålerne, isolering af beholderens underside. Et andet fagligt mål kan være variabelkontrol. Man kan sluttelig evt. undersøge, hvordan disse parametre bliver optimeret i en typisk solfanger. Hvis skolen har et pyranometer, kan man også måle intensiteten af solstrålingen og udregne en nyttevirkning for de primitive solfangere. |