Tradus de Manea Silvia, Ionescu Simona si Scantee Elena Adriana, sub indrumarea cadrului didactic Badea Gabriela.
Iti poti imagina construirea unui motor de la manusi de latex? Profesori de Fizica Ludwig Eidenberger si Harald Gollner, si elevii lor, Florian Altendorfer si Christoph Eidenberger, arata modul în care, exploateaza procese reversibile termodinamice de straturi subtiri de latex.
În 2006, am luat parte la Experimentele 2007w1 în Wels, Austria, o expoziţie bienală regionala de ştiinţă pentru şcoli. Sursa de inspiraţie pentru proiectul nostru a venit de la un efect simplu descris în capitolul privind termodinamica popularei carti de fizica „Prelegeri Feynmanw2: O banda de cauciuc întinsă se contracta la încălzire. Acest lucru este neobişnuit, deoarece cele mai multe materiale se dilata la încălzire, mai degrabă decât sa se contracte.
Publicului la Science on Stage
de la Berlin, 2008: Harald
Gollner, Christoph
Eidenberger, Ludwig
Eidenberger, Florian
Altendorfer (de la stânga la
dreapta)
Pentru imagine, multumim
Science on Stage Germany
Ne-am concentrat in a vizualiza mai bine acest efect, am dezvoltat un lift, un motor, precum şi două tipuri de frigidere - toate actionate de dilatarea şi contractarea latexului, un tip de cauciuc. Avantajele latexului asupra altor tipuri de cauciuc sunt: calitatea ridicata, lipsa de aditivi, straturile subtiri in care se gasesc- plus distractia de a folosi prezervative colorate.
Acest proiect interdisciplinar a fost o experienţă valoroasă pentru toţi cei implicaţi: am colaborat cu profesorii de artă şi tehnologie pe design experimental; studentii au tradus texte, au conceput afise şi un site webw3, si au exersat prezentarea acestora precum şi abilităţile de comunicare, nu numai în limba germană, dar şi în engleză şi spaniolă.
Ei s-au axat pe lucrarea proiectului aproape un an dupa ce au parasit scoala in 2007, si intreaga echipa inca organizeaza ateliere de lucru pe baza proiectului cum ar fi în Technorama, Swiss Science Centerw4 din Zürich (2009), Berlin, Germania (2010)w5.
Latexul este un polimer constituit dintr-un lant lung ,ca moleculele unitatii repetate de izopren (C5H8). În starea sa relaxata, lanţurile sunt interconectate in câteva puncte. Intre o pereche de legaturi, fiecare monomer se poate roti liber inspre vecinul său, şi la temperatura camerei, cantitatea de latex dispune de suficienta energie cinetică pentru a face acest lucru. Insa, când latexul este întins, monomerii nu mai sunt în măsură să oscileze, astfel energia lor cinetică este data afara sub formă de căldură în exces. În cazul în care latexul intins este incalzit, procesul este inversat: latexul absoarbe căldura, monomerii oscileaza, creşterile moleculare se pun in miscare, precum şi contractarea lui.
pe imagine pentru a o mări
Pentru imagine, multumim
Echipei Motorului de Cauciuc
Acesta este un experiment simplu, potrivit pentru elevii cu vârsta de peste 11 ani, pentru a introduce termodinamica din latex, aşa cum arată conversia energiei. Manusa de latex emite caldura atunci când s-a extins şi absoarbe căldură atunci când se contracta din nou.
Energie cinetică -> Energie termică
Deoarece acest efect este reversibil,o manusa de latex intinsa se contracta cand este incalzita de lumina reflectorului. Putem folosi acest lucru pentru a construi un lift.
Energie termica -> energie cinetică
Diferenta dintre efectul ce contracteaza latexul intins cand este incalzit si extinderea caldurii ar trebui mentionata.
Liftul poate fi construit de către studenţi cu putin efort şi materialele de bază (cum ar fi un joc Lego® de construcţie). In atelierul de lucru organizat la Zürich, participanţii au construit diverse lifturi, cu mare succes, în întregime fără instrucţiuni. Instrucţiunile care sunt prea detaliate vor limita creativitatea studenţilor - incercati sa formulati scopul schimbului: efectul pe care banda intinsa de latex se contracta la încălzire, ar trebui să fie vizualizat. Pentru a îmbunătăţi gradul de vizibilitate al acestui efect mecanismul ar putea fi o pârghie, un scripete, etc. Mai jos sunt câteva linii directoare pe care ati putea dori să le utilizaţi.
Pentru imagine, multumim Olaf
Brust
Reglati cele două dispozitive de fixare, la o distanţă de aproximativ 40 cm, de-a lungul clamei (în funcţie de banda de latex pe care o folosiţi - aceasta trebuie să fie intinsa).
Prindeti manusa din latex in partea de jos (folosind degetele tale).
Pentru imagine, multumim
Yannick Patois; sursa imaginii:
Wikimedia Commons
Acest experiment poate fi utilizat
Acest experiment are avantajul termodinamicii de cauciuc pentru a genera energie, creând un motor termic.
Pentru imagine, multumim
Echipei Motorului de Cauciuc
imagine pentru a o mări
Pentru imagine, multumim
Echipei Motorului de Cauciuc
Spiţele contractate de latex, ajung pe partea care este încălzita, astfel încât au loc schimburi de mase. Astfel, roata începe sa se roteasca, pe de altă parte datorită răcirii-jos a spiţelor, este posibila o conversiune continua de energie.
Energie termica -> energie de rotaţie
Acest experiment poate fi utilizat
frigider, primul tip de latex.
Aparatul cu infrarosu arata
diferenta de temperatura din
frigiderul din latex. Clicați pe
imagine pentru a o mări
Pentru imagine, multumim
Echipei Motorului de Cauciuc
Ca o introducere, extindeţi o manusa de latex şi aşteaptă ca acesta să emită căldura in aerul din jur. Dacă acum lăsaţi manusa sa se contracteze aceasta va fi rece.
Energie cinetică -> transfer de căldură
Urmatorul experiment ilustrează faptul că motorul latex, este un proces reversibil. În cazul în care cercul hula rulează în role de ghidare (propulsat de un motor electric), si axa nu este în centru, spitele de latex/ prezervativ sunt calde pe partea extinsa şi reci pe cealalta parte. Rezulta diferenţe de temperatură ce pot fi vizualizate numai cu ajutorul unui aparat de fotografiat cu infraroşu (a se vedea imagini).
Motor: diferenţa de temperatură -> rotaţie
Frigider: rotaţia -> diferenţa de temperatură
Ceea ce urmează este o variantă a experimentului de mai sus, şi poate fi folosita pentru a explica conceptul de frigider (un cerc închis care absoarbe căldură pe o parte şi de a emite căldură pe de altă parte)..
Clicați pe imagine pentru a o
mări
Pentru imagine, multumim
Echipei Motorului de Cauciuc
Astfel, bucla latex este permanent intinsa (cald) pe de o parte şi în permanent relaxat (rece) pe de altă parte. Această maşină produce o diferenţă de temperatură de aproximativ 10° C.
Aceasta este o versiune simplificată a experimentului 3, care pote fi uşor efectuata în clasă, fără o mulţime de pregatiri. Acesta se face cel mai bine în grupuri de câte trei studenţi.
i de al doilea tip de frigider
latex
Pentru imagine, multumim
Echipei Motorului de Cauciuc
Pentru emisii de căldură mai mari, limitati intinderea si elasticitatea latexului.
Straturi foarte subţiri de latex dau cele mai bune rezultate. Folosiţi mănuşi de latex, subţiri (mănuşi de unică folosinţă) sau prezervative. Înlocuiţi materiale după o perioadă de timp pentru a asigura rezultate bune.
Notă: Unii studenţi pot fi alergici la latex, verificati astfel încât să fiti siguri.
Lasati studenţii sa inventeze utilaje noi, bazate pe aceste efect!