środa, 19 stycznia 2022

KMO "Odkrywczy Maczek" na Śląskim Festiwalu Nauki

10 października Klub Młodego Odkrywcy "Odkrywczy Maczek" prezentował działania Klubu  w dwóch strefach – strefa humanistyczna – „Młodzi w architekturze” oraz w strefie przyrodniczej „(K)Moc eksperymentów”

Wśród doświadczeń członkowie Klubu prezentowali "Oczyszczacz powietrza" oraz wyniki badań jakie uzyskali w dwóch próbach badawczych, które wykonali dotyczących oczyszczacza. 

Członkowie klubu stworzyli urządzenie - oczyszczacz do pomiaru zanieczyszczeń powietrza  i  sprawdzania jego jakości. Oczyszczacz oceniał ilość kurzu, dymu  zawartych w powietrzu. Urządzenie  dzięki wbudowanym czujnikom zbudowanym z arduino, ocenił jakoś powietrza oraz  automatycznie włączył jego oczyszczanie. Projekt miał charakter interdyscyplinarny i naukowy , wiążący  nauki programowania – arduino  z naukami przyrodniczymi , dotyczył również klimatu, łączył wiedzę techniczną, fizyczną, był odpowiedzią licealistów na ich zainteresowania.


Do budowy oczyszczacza powietrza wykorzystaliśmy: arduino, wyświetlacz, cyfrowy czujnik zanieczyszczeń, silnik ze starego pieca, moduł wykonawczy – przekaźnik, regulator obrotów prędkości oraz  filtry: Hepa antybakteryjnego do oczyszczaczy powietrza firmy Xiaomi, filtr kabinowy z aktywnym węglem, filtr do odkurzacza.

Przeprowadziliśmy dwie próby badawcze.

Pierwsza z nich polegała na pomiarze zanieczyszczeń w sali lekcyjnej, w której na co dzień prowadzone są lekcje, a która znajduje się przy ruchliwej ulicy. Pomiary wykonaliśmy w sali przy otwartych oknach na każdej przerwie międzylekcyjnej w godzinach od 8.00-15.00 w ciągu pięciu dni. Dla porównania dokonaliśmy również pomiaru zanieczyszczeń przy samej ulicy, chcąc odpowiedzieć między innymi na pytanie: Czy istnieje zależność pomiędzy ilością zanieczyszczeń w sali a porą wietrzenia sali lekcyjnej znajdującej się przy ruchliwej ulicy?

Druga próba badawcza polegała na pomiarze czasu pracy oczyszczacza oraz ilości zużytego prądu podczas jego pracy przy oczyszczaniu niewielkiego pomieszczenia z wykorzystaniem trzech rodzajów filtrów: 1. Hepa antybakteryjnego do oczyszczaczy powietrza firmy Xiaomi; 2. Filtru kabinowego z aktywnym węglem; 3. Filtra do odkurzaczy (oryginału i tańszego zamiennika). Oczyszczacz z każdym z filtrów zaczynał i kończył pracę na takim samym poziomie zanieczyszczeń. Odpowiedzieliśmy na nurtujące uczniów pytania, m.in. : Który z filtrów jest wydajniejszy? Jaki jest stosunek wydajności filtra do ceny? 

Również wśród doświadczeń uczniowie zaprezentowali wykonanie lampki lawy oraz prezentowali zjawisko implozji

 
 
Lampa lawa

Do przygotowania doświadczenia potrzebne są:

  • ponad połowa butelki oleju,
  • musująca tabletka (np. wapno, magnez itp.) lub soda oczyszczona,
  • barwnik spożywczy,
  • butelka plastikowa lub szklana,   
  • woda.

Tabletkę należy przekroić na 4 części. Do butelki wlać olej do ¾ wysokości butelki, a resztę uzupełnić wodą (powinno zostać ok. 2,5 cm luzu). Następnie wlewamy ok. 10 kropli. Wrzucamy jedną część tabletki, a kiedy zacznie musować, dorzucamy kolejną i powtarzamy  to z pozostałymi. 

Ciekawostka: Lampa lawa, oryginalnie nazwana „Lava Lamp’’, powstała w Anglii w latach 60. Jej składniki objęte są tajemnicą, ale wiadomo, że znajduje się w niej olej mineralny, parafina, czterochlorek węgla, barwnik, gliceryna i woda.

Olej jest lżejszy od wody (ma mniejszą gęstość). Woda nie miesza się z olejem. To trochę jak z magnesami: cząstki wody przyciągają się z innymi cząstkami wody, a cząstki oleju przyciągają inne cząstki oleju. Rozpuszczając się w butelce, tabletka zaczyna musować, a pęcherzyki powietrza unosząc się, zabierają ze sobą cząsteczki kolorowej wody. Gdy bąbelki gazu dopływają do w powierzchni, gaz ucieka, a woda opada na dół. 

W lampie lawie kupowanej w sklepie nie ma tabletek musujących. Tam ruch wymusza temperatura. Ciecz, która przyjmuje postać kolorowych bąbli, unoszona jest przez nagrzaną w dolnej części lampy ciecz nośną. Wypchnięty do góry bąbel lawy opada, gdy ciecz nośna ostygnie. Zjawisko to nosi nazwę konwekcji i zachodzi w naturze, np. atmosferze. Wykorzystują je ptaki szybujące, paralotniarze oraz piloci szybowców – unosi ich ogrzane przy powierzchni ziemi powietrze.

 Zjawisko implozji

 


 

 Materiały:

  • miska
  • woda
  • puszka
  • szczypce do uchwycenia gorącej puszki
 Czynności:
  • Do pustej puszki wlewamy niewielką ilość wody (kilka milimetrów).
  • Stawiając puszkę na kuchence podgrzewamy znajdującą się wewnątrz wodę.
  • Po wygotowaniu się wody chwytamy puszkę i umieszczamy ją otworem do dołu w misce wypełnionej wodą. Włożenie do wody puszki otworem do dołu gwarantuje utrzymanie tej samej liczby cząstek powietrza wewnątrz puszki podczas schładzania.
  • Obserwujemy proces jej zgniatania.

Wynik: Włożenie puszki do wody powoduje jej natychmiastowe zgniecenie.

Dlaczego? Podczas ogrzewania puszki, ogrzewamy również wodę i powietrze znajdujące się wewnątrz. Wraz ze wzrostem temperatury woda zaczyna parować, zamieniając się w parę wodną, która zaczyna wypełniać całą puszkę wewnątrz. Para wodna wypycha w ten sposób nadmiar powietrza i pary wodnej na zewnątrz przez otwór u wylotu puszki. Gdy wkładamy puszkę do miski z wodą, temperatura wewnątrz puszki gwałtownie się obniża i znajdująca się wewnątrz para wodna zaczyna się skraplać. Skroplona para wodna zajmuje mniejszą objętość niż wcześniej i w puszce ciśnienie spada. W porównaniu z ciśnieniem na zewnątrz jest ono znacznie mniejsze. Na skutek sił działających na puszkę (siły działające na ścianki puszki od wewnątrz są znacznie mniejsze, niż siły działające na zewnątrz) ulega ona zgnieceniu. Zgniecenie następuje aż do wyrównania ciśnień w puszce i na zewnątrz. Proces ten zwany jest implozją.

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz