Hőlégballon napenergiával

2015. március 03. - Jakus Adam

A Föld energia háztartásában megjelenő energia (E) alapvetően három forrásból származik: a Nap energiája, geotermikus energia, mely a Föld belsejében zajló nukleáris bomlások eredménye és a Föld-Hold gravitációs rendszerből származó energia. Ezek közül a Nap energiája 178 PW-nak adódik, az összes energia 99,98 %-a. Jól jelzi, mennyire fontos szerepe van e energiaforrásnak bolygónk életében.

A Föld népessége 2011-ben lépte át a 7 milliárd főt, napjainkban ~ 7,3 milliárdnál járunk. Jó közelítéssel az mondható, hogy ~ 536 EJ/év a lakosság éves E felhasználása. Az energiaforrások részaránya folyamatosan változik az egyes kategóriákon belül (fosszilis E, alternatív E), azonban 1910 óta az ásványi nyersanyagok felhasználása 80 - 85 % között ingadozik. Belátható, hogy ez az energiaszerkezet hosszú távon a véges készletek miatt nem tartható fent, alternatív megoldások kidolgozása szükséges.

A kísérlet a Tovább gombra kattintva érhető el.

Miért tartottam fontosnak, hogy ezek az információk elhangozzanak?

Csupán azért, mert úgy gondolom, akkor érhetünk el jelentős eredményeket az alternatív energiák felhasználása terén, amennyiben már az iskolában megtanítjuk a diákoknak, hogy felhasználásukkal reális gondolat, hogy ipari méretekben energiát termeljünk. Fontos, hogy ez a gondolkodásukban jelen legyen és már kis iskolásként tudatosuljon bennük-e alapgondolat.

A "rövid" bevezetőt követően térjünk rá e heti kísérletünkre:

Hamarosan beköszönt a tavasz, így az óra egy részét a szabadban tölthetjük kísérletezéssel! Sárkányt már mindenki eregetett, sőt a legtöbben már készítettünk is kisebb, nagyobb sikerrel. A repülést, mint tulajdonságot továbbra is megtartjuk, azonban az emelkedéshez a Nap energiáját fogjuk segítségül hívni (megjegyzés: a szél energiája is a napenergiából származik).

Hőlégballon elkészítése:

A kísérlet látványos, tanulságos és még olcsó is. Azt hiszem ennél jobb tulajdonságok nem is kellenek egy jó kísérlethez. :) A hőlégballonunkat fekete szemetes zsákokból fogjuk elkészíteni. Nincs más dolgunk, mint megfelelő számú szemeteszsákot egymáshoz illesszünk. Vágjuk ki a zsákok alját, majd a szélük mentén fedésben illeszük-, majd ragasszuk össze cellux (más ragasztószalag is használható) segítségével. A végleges kívánt hossz: 3-4 m, azonban más méretekkel is próbálkozhattok sikerrel! Kössük be a ballon egyik végét és rögzítsük hozzá a reptetéshez szükséges damilt, madzagot.

Magyar felirat elindításához kattints a Feliratok/Felirat hozzáadás lehetőséghez a lejátszási soron.

Sikeres kísérlet esetén a hőlégballon felemelkedik. A jelenség hátterében a fekete szemeteszsák lánc hőelnyelése és ezáltal a benne lévő levegő hőtágulása áll. A gázok részecskéi a rendelkezésre álló teret kitöltik. A Nap energiájának hatására melegednek és egyre gyorsabban mozognak, tágulnak. A meleg levegő átlagsűrűsége lecsökken és a hőlégballonunk emelkedésnek indul. A kísérlettel szemléltethetjük, hogy Arkhimédész törvénye nem csak folyadékban, hanem levegőben is érvényes.

Kísérlethez tartozó tanulói kérdések:
1. Miért pont fekete színű zsákot választottunk?
2. Mi történik a gázok melegítése során?
3. Mekkora a levegő átlagos sűrűsége? (széndioxid-szénmonoxid rétegződése a levegőben!)
4. Mi a hőlégballon felemelkedésének magyarázata?
5. Bármekkora hőlégballon esetén működik a kísérlet?
6. Milyen elv érvényesül a ballon levegővel való megtöltése során, miért nem szájjal fújjuk fel?
7. Mit nevezünk megújuló- és nem megújuló energiaforrásnak?
8. Mire használhatjuk fel a napenergiát?

Szükséges eszközök:
- egy csomag szemeteszsák
- cellux, ragasztószalag
- damil, madzag