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