Oppgaver om solenergi for ungdomsskolen

Du trenger dette utstyret:

• Skoesker, 1 pr. elevpar
• Aluminiumsfolie og/eller reflekterende redningsteppe (Mylar-folie)
• Gjennomsiktig plastfilm/klingfilm
• Sakser
• Tape
• Limstift
• Sort plastfolie (f. eks. søppelsekker)
• Termometer med probe (f.eks. steketermometer med ledningprobe)

Bonusmateriell, dersom de kommer på det:

• Materialer som tåler litt varme, ikke inneholder helseskadelige stoffer og som kan isolere veggene i ovnen.

Lag ovnen av en skoeske som vist på bildet. La gjerne elevene velge mellom noen materialer bruke sine egne idéer til hvordan de kan bygge ovnen mest mulig effektivt (både effektiv produksjon, effektiv materialbruk med lite avfall og svinn, og effektiv oppvarming ved bruk). Det er nok lurt å la elevene bygge ovnene sine i grupper. Det reduserer ikke bare antall skoesker og annet utstyr dere trenger, men åpner også for diskusjoner om design og hvordan ovnen kan lages å effektiv som mulig.

Grupper på to eller tre elever pleier å fungere veldig bra. Hver gruppe kan godt lage et lite hull i siden på ovnen sin (kan dekkes med litt tape om de er redde for at varmen slipper ut), slik at dere kan stikke inn en termometerprobe for å måle effekten til hver ovn.

Om dere har nok termometre, kan elevene logge oppvarmingen (og lage temperaturgrafer) ved å gjøre temperaturmålinger med jevne mellomrom. Elevene kan prøve å varme et ostesmørbrød eller marshmallows (evt. lage s’mores) med ovnen når den er ferdig.

Om elevene skal føre rapport for oppgaven, kan de bedømme hvor bra de synes ovnen er, og komme med forslag til mulige forbedringer, i diskusjonsdelen. Se også Instruksjoner på NASAs (engelskspråklige) hjemmesider om hvordan man kan gå fram.

Se gjennom filmen for detaljerte forklaringer (engelsk).

Få tak i en gammel parabolantenne, gjerne med armen til mottakerhodet påmontert, (Da har du en anelse om hvor fokuspunktet er, hvilket gjør det enklere å finne det optimale stedet å feste det som skal varmes).

Gamle parabolantenner selges billig (Du burde klare å finne en til under kr 200,-) eller gis bort på Finn.no. Husk at jo større diameter på parabolen, jo mer energi kan solovnen fange fra sola og jo fortere varmer ovnen opp mat.

Sola leverer mellom 700 og 1100 Watt per kvadratmeter i Norge. Det vil si at den fokuserte strålingen fra en parabol med et areal på rundt 1 m2 tilsvarer energien fra en liten kokeplate. Nå vil ikke speilflaten slik parabolen dekkes være perfekt, så effektiviteten vil ligge et godt stykke under det optimale, men parabolovnen er likevel potensielt farlig ved uvettig bruk.

Filmen over viser to metoder for å oppnå en godt reflekterende flate. Her er flere forslag til materialer du kan kle parabolen med:

• Kle innsiden av parabolantennen med spraylim og redningsfolie, f. eks. den til ca. kr 50,- fra Clas Ohlsson. Det enkleste er antagelig å klippe til «pizzastykker» av folien. Det er viktig å huske på at radiusen på foliesirkelen (eller fra spiss til ytterkant av pizzastykkene) må være større enn radiusen på parabolen. For å få mest mulig nøyaktig mål kan du bruke en målestav av et passe langt stykke papp så du kan følge parabelformen når du måler diameteren fra kant til bunn til kant.
• Du kan også bruke aluminiumstape eller kromfarget (blankt metall, sølvfarget) vilnyltape. Denne YouTube-videoen viser  hvordan det kan gjøres.
• Biltema har en rimelig aluminiumstape.
• Clas Ohlson har også en sølvfarget, selvklebende vinylfolie (D-C-Fix dekorplast) som sikkert kan brukes.
• Dersom parabolen er av aluminium, kan du følge denne instruksjonen, men den er mer tidkrevende (Videoen viser også hvordan man bruker kromvinyltape).
• Dersom du skal tape en parabol, er nok vinyltape eller vinylfilm (dersom du klipper den til relativt tynne pizzastykker) enklest, deretter aluminiumstape, deretter redningsfolie.

Vær forsiktig med parabolovnen! Selve parabolen blir ikke særlig varm, men i fokuspunktet blir det varmt nok til å gjøre skade på mennesker og dyr, eller starte en utilsiktet brann dersom man er uforsiktig.

Eksperimenter med parabolsolovnen:

Elevene kan forsøke å grille pølser eller marshmallows på grillspidd ved hjelp av solovnen. Om dere har vann i en stekepose, kan den holdes foran ovnen, og elevene kan forsøke å koke vann i den, eventuelt varme vann med en termometerprobe stikkende inn gjennom åpningen på posen. Det følger som regel med strips til å lukke stekeposene med, og de kan brukes til å lukke posen rundt en termometerprobe. På den måten kan elevene følge med på temperaturstigningen i posen.

Quizløypen skal kunne gjøres unna på en enkelttime, med litt tid til forberedelse og gjennomgang av fasit.

Finn seks steder i skolegården der det går an å henge opp postene. Del klassen i seks grupper som starter på hver sin post. Hver gruppe trenger en penn, et svarskjemahefte og tydelig beskjed om hvor de skal starte i skolegården, og får også med seg oppgavearket til posten de skal starte på, samt det de trenger for å få festet oppgavearket på posten, f.eks. tape, binders, klesklyper eller tegnestifter. Gruppene får så disse instruksjonene i plenum:

• De skal gå til stedet du har oppgitt
• Når de har satt opp oppgavearket på sin post, får de signal om at startskuddet går
• Når de får beskjed om at tiden på nåværende post er over, etter 3 minutter, går de til posten som er ett nummer høyere enn posten de var på, bortsett fra gruppen som er på post 6, de skal videre til post 1
• Svar på oppgavene så kjapt som mulig.
• Fasit blir gjennomgått når alle har vært på alle postene · Hvert riktige svar gir 1 poeng
• Vinnerne får rett til å snikskryte med falsk beskjedenhet

Når alle gruppene er på plass på sin første post, gir du beskjed om at klokka starter nå, og at de har 3 minutter på seg til å finne svarene på hver post.

Jula og Frederiksen har rimelige forstørrelsesglass.

Elevoppgave 6: Solenergi med forstørrelsesglass

Dette forsøket må gjøres utendørs under god sikkerhet på grunn av den åpenbare brannfaren. Du trenger:

• Solskinn. Dette kan ikke gjennomføres på en overskyet dag.
• Forstørrelsesglass
• Rent, ikke impregnert trevirke og noen andre materialer som ikke avgir skadelige stoffer når de blir varme
• Et uteareal med god brannsikkerhet. Unngå steder med tørt gress eller mye tørr vegetasjon. Ikke gjør dette på en dag med mye vind.
• Ballonger til å blåse opp
• Ballonger fylt med vann
• Lett tilgjengelig vann til eventuell slukking. Det beste er om hvert par har en vannflaske.
• En skål med sand til hver gruppe. Sandskålen gir et trygt underlag for forsøk med høy varme.
• Noe å ta tiden med for hvert par, f.eks. stoppeklokker eller mobiltelefoner

Du bør ha nok forstørrelsesglass til at elevene kan jobbe i par.

Hvert par får utdelt et forstørrelsesglass, en skål med sand, en beholder med vann og et lite utvalg av rent trevirke, papir, papp og evt. andre materialer som kan være brennbare eller ikke, men som ikke inneholder stoffer som kan avgi helseskadelige gasser.

Materialer til kjapp drivhusbygging

• Bambusgrillspidd e.l.
• Plastfolie, helst fra brødposer/fryseposer og ikke klingfilm, selv om det også kan brukes
• Lim (limpistoler og smeltelim er nok raskest)
• Tape
• Blomsterpotter, kopper eller glass dersom dere går for den superenkle varianten nevnt under, laget med et par grillpinner, en brødpose og en beholder med litt jord
• Termometre med termometerprober

Ferdige vekstkasser eller mikrodrivhus kan kjøpes som sett eller bygges med enkle materialer som trespiler og plastfolie. Om skolen har råd, eller allerede har noe slikt, kan dere selvsagt bruke disse i stedet for å bygge egne.

Elevene bygger små drivhus av grillpinner, plastfolie, tape og limpistol. Her kan det være lurt å bruke plast som man klipper ut av brødposer, siden den er litt kraftigere enn tynn plastfolie som for eksempel klingfilm.

En vanlig brødpose tredd over en liten blomsterpotte med jord, holdt oppreist med to-tre bambusgrillspyd gjør også nytten, om dere har dårlig tid til bygging. Husk på at dersom dere skal ha planter i det, må det være lufting i posedrivhuset.

Brødposen må enten sitte veldig løst i underkant, eller ha små luftehull, slik at planten får både CO₂ om dagen og oksygen om natten.

Når man først har bygget et drivhus, kan det være fint å faktisk bruke dem til noe. Kanskje de kan så karse i en avklippet melkekartong eller et avklippet yoghurtbeger? Karse spirer veldig lett, den trenger bare å såes ut på fuktig bomull eller lignende, og så holdes fuktig i noen dager.

Elevene kan nå loggføre og sammenligne temperaturen inni og utenfor drivhusene sine over litt tid, slik at de kan samle dette i en rapport etter noen uker. De bør også notere generelle værdata ved hver observasjon. Var det overskyet? Sol? Regn? Mye vind? Vindretning?

Dataene elevene samler settes inn i et diagram der man plotter ute- og innetemperatur mot hverandre for sammenlikning. På hvert observasjonspunkt på grafen kan elevene tegne et lite værikon (sol, sky, regn) slik at de kan se om været ellers har noen innvirkning på temperaturen i drivhuset. Til diskusjonsdelen kan de forsøke å få med punktene under

• Er det alltid varmere inni drivhuset, uansett vær?
• Kan man finne ut hvor stor forskjell sola utgjør når den skinner?
• Hvilke paralleller kan man dra fra dette forsøket til drivhuseffekten til jorda?
• De aller fleste klimaforskere mener nå at vi ser en temperaturøkning i atmosfæren på grunn av økt drivhuseffekt.
  • Hva tror du skjer med energinivået i atmosfæren når temperaturen stiger?
  • Hvordan tror du det endrede energinivået påvirker været?
  • Har dere noen eksempler på værendringer som kan skyldes klimaendringer? (Her kan det lønne seg å finne nyhetssaker fra inn- og utland. Bruk gjerne kilder på nett, men pass på at dere sjekker kildene, og er noenlunde sikre på at de er gode kilder.)

Naturfag

Kjerneelementer

Energi
Elevene skal forstå hvordan vi bruker sentrale teorier, lover og modeller for, og begreper om, energi, stoffer og partikler for å forklare vår fysiske verden.

Ved å bruke kunnskap om energi og materie skal elevene forstå naturfenomener og se sammenhenger i naturfaget

Kompetansemål:

10. trinn:

• stille spørsmål og lage hypoteser om naturfaglige fenomener, identifisere avhengige og uavhengige variabler og samle data for å finne svar
• analysere og bruke innsamlede data til å lage forklaringer, drøfte forklaringene i lys av relevant teori og vurdere kvaliteten på egne og andres utforskinger
• beskrive drivhuseffekten og gjøre rede for faktorer som kan forårsake globale klimaendringer
• gjøre rede for energibevaring og energikvalitet og utforske ulike måter å omdanne, transportere og lagre energi på
• drøfte hvordan energiproduksjon og energibruk kan påvirke miljøet lokalt og globalt