Riscaldare con il sole n.2
Attualmente
circa la metà degli
alimenti nel mondo è preparata usando fonti energetiche non rinnovabili
che inquinano e aumentano l’effetto serra. Cucinare con il sole può costituire
una valida alternativa in grado di contribuire al miglioramento della
qualità della vita e dell’ambiente.
Materiali
Una parabola satellitare,
specchi quadrati di lato 2 cm, silicone, pentolino con coperchio, vernice
nera, tubi Innocenti per il supporto della parabola e del pentolino,
termometro,
Fase 1: costruzione del "forno" solare
Abbiamo prima di tutto
costruito un supporto metallico su cui abbiamo fissato la parabola.Quindi
abbiamo tappezzato la superficie
della parabola con piccoli
specchi
quadrati
di 2 cm di lato incollati con silicone. Infine
abbiamo praparato il supporto orientabile per sostenere il
pentolino (precedentemente pitturato di nero, in modo da favorire
l’assorbimento
del calore) in prossimità del
fuoco della parabola. Al posto del pomello del coperchio, abbiamo
inserito un supporto di materiale plastico per sostenere il termometro.
Fase 2: esecuzione
dell'esperimento
Abbiamo testato il nostro
forno in una giornata serena di febbraio, con una temperatura esterna
di circa 20°C. Abbiamo riempito il pentolino
con circa un litro d'acqua, assieme ad una mela. Cercando di orientare
la parabola in modo da seguire il cammino
del sole durante lo svolgimento dell'esperimento, abbiamo rilevato ad
intervalli regolari la temperatura dell’acqua. Dopo un'ora e mezza
l'acqua ha iniziato a bollire e la mela si è cotta!
Nella tabella seguente abbiamo riportato i valori della temperatura ogni
15 minuti con inizio alle ore 11.00
Ora |
Temperatura dell'acqua (°C) |
11.00 |
20 |
11.15 |
30 |
11.30 |
60 |
11.45 |
77 |
12.00 |
87 |
12.15 |
90 |
12.30 |
100 |
Cosa accade
I raggi solari colpiscono perpendicolarmente
la superficie della parabola, vengono riflessi dagli specchietti che
la tappezzano e convergono su
un punto focale detto collettore, dove si trova il pentolino con l'acqua,
che così si riscalda.
Calcolo dell'energia solare in entrata
L'entità della radiazione solare incidente dipende da molti fattori
quali la localizzazione geografica, la stagione, l'ora del giorno, le
condizioni meteorologiche. Il valore che si può riscontrare in
pieno giorno, in un mese primaverile, alla nostra latitudine (circa 44°)
è di circa 700
W/ m².
Il flusso di energia che
colpisce la superficie della parabola, cioè la potenza spesa dal
sole che colpisce ila parabola, si calcola con la formula: Ps
= 700 W/m² x Superficie (m²), dove Ps è
la potenza spesa.
La superficie della nostra
parabola, calcolata contando il numero di specchietti quadrati
di lato 2 cm, è di
0.58 m²
Quindi, nel nostro caso Ps
= 700 W/ m² x 0.58 m² = 406 W
Ma poiché Energia = Potenza
x tempo e la nostra prova è durata un'ora e mezzo, Ein
entrata = 406 W x 1,5 h = 609
Wh
Calcolo dell’energia assorbita
dall'acqua
Per definizione di chilocaloria si applica la formula: E = m
x (Tf-To) x Calore specifico dell'acqua,
dove m è la
massa di acqua da riscaldare, Tf è la
temperatura finale e To la temperatura iniziale. Nel
nostro caso:
Eassorbita =
1 x (100 - 20) x
1 = 80 Kcal = 95 Wh ( 1 Wh = 1,163 Kcal)
Calcolo del rendimento del forno
Il rendimento è il rapporto tra la quantità di
energia solare assorbita dall’acqua.e
la quantità di energia solare in entrata
R = E assorbita/E in entrata = 95Wh/609Wh = 15%
Di solito forni solari di questo
tipo hanno un rendimento del 30% e riescono a raggiungere
350°C, ma tenuto conto dei mezzi a nostra disposizione riteniamo
che il rendimento del nostro forno sia accettabile. classe 3 A,
insegnante Rita Fazzello |