خودرو الکتریکی و فلاسک دست ساز

دهمین دوره از پروژه های دانش‌آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پرشور شما دوستان و علاقه‌مندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح ها و ایده های خلاقانه خود در منوی"پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه ها یاری نموده‌اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده های جالب، علاوه بر قدردانی از این دوستان نوآور، زمینه‌ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقه‌مند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح های جدید شما عزیزان هستیم.

نام ایده: خودرو الکتریکی
نام ارائه‌دهنده/دهندگان: هلیا موسوی
زمینه و نوع پروژه: فنی مهندسی
درجه سختی: متوسط
نام مدرسه: گل نرگس

خودرو الکتریکی

این خودرو دارای موتور الکتریکی به همراه باتری هایی برای تأمین انرژی الکتریکی بوده و از انرژی باتری هم به عنوان نیروی محرکه موتور الکتریکی خودرو، و  هم برای سایر تجهیزات استفاده می نماید. باتری ها می توانند هم از طریق اتصال به شبکه و هم از انرژی ترمز خودرو و حتی از منابع الکتریکی مثل پیل خورشیدی استفاده کنند.

انواع خوروهای برقی: این خودروها به 3 دسته تقسیم می گردند:

1-خودرو الکتریکی
2-خودرو الکتریکی هیبریدی
3-خودرو الکتریکی هیبریدی قابل اتصال به شبکه

مزایا خودرو الکتریکی:
 عاری از آلایندگی
 بسیار کم صدا
 راندمان بسیار بالاتر در مقایسه با راندمان موتورهای احتراق داخلی
 قیمت پایین

معایب خودرو الکتریکی
 وابستگی کامل به باتری و پایین بودن ظرفیت و چگالی انرژی آن در مقایسه با سوخت های فسیلی.
 
خودرو الکتریکی
این خودرو ها دارای دو موتور سوختی و الکتریکی هستند، باتری های آن ها در حدود 1 تا 3 کیلوواتی است که قابلیت ذخیره انرژی را از موتور سوختی و ترمز خودرو دارد. باتری های خودرو می توانند نیروی کمکی تولید نمایند و یا در سرعت های کم و وقت خاموش بودن موتور سوختی، نیروی محرکه را تأمین می نمایند.

معایب خودروهای HEV
 عدم قابلیت شارژباتری ها از شبکه برق
 حرکت خودرو وابسته به موتور احتراقی است

در پژوهش حاضر دانش آموزان سعی در شناخت خودروهای الکترونیکی، مزایا، معایب، نحوه عملکرد آن ها و ... داشتند. لذا جهت این کار از روش های مطالعات کتابخانه ای، جستجو در اینترنت و پرسش از متخصصان استفاده کردند.

مهارت های کسب شده

روش های تحقیق کردن-آشنایی با انواع خودروهای الکترونیکی و نحوه کار آن ها

نام ایده: فلاسک دست ساز
نام ارائه‌دهنده/دهندگان: سپیده هاشمی نژاد-هلیا موسوی
زمینه و نوع پروژه: فنی مهندسی
درجه سختی: متوسط
نام مدرسه: گل نرگس

انتقال گرما
انتقال گرما به سه روش صورت می گیرد که عبارتند از: (1-همرفت) _ (2-تابش)_(3 -رسانایی)
1- انتقال گرما به روش همرفت: (آزمایش های مربوط) آب رسانای بسیار ضعیف گرماست. اگر یک ظرف آب را زیر شعله اجاق گاز قرار دهید، ممکن است سطح آب به جوش آید، در حالی که ته آب هنوز سرد باشد.

برای این که آب به طور یکنواخت گرم شود باید آن را روی شعله اجاق گاز گذاشت. در این حالت، آب در ته ظرف گرم و منبسط می شود و چگالی آن کاهش می یابد. در نتیجه آب گرم از ته ظرف بالا می آید و آب سرد پایین رفته و به شعله نزدیک‌تر می شود. این فرآیند را که انتقال همرفت می نامند، آن قدر ادامه می یابد تا تمامی حجم آب داخل ظرف به نقطه جوش برسد.

انتقال آزمایش های مربوط به گرما از طریق همرفت فقط تحت شرایط معینی اتفاق می افتد. اولین شرط این است که ماده شاره باشد (مایع یا گاز) تا بخش گرم کننده آن بتواند از میان بخش سردتر بالا برود.

همچنین شاره باید از پایین گرم یا از بالا سرد شود. در خانه بخاری نزدیک کف اتاق قرار دارد در حالی که قسمت سردکن یخچال در بالای آن واقع است. وسایل زیادی برای جلوگیری از انتقال آزمایش های مربوط به گرما از طریق رسانش وجود دارد.

این وسایل با جلوگیری از جریان هوا مانع انتقال آزمایش های مربوط به گرما می شوند. برای همین، فضاهای میان دیوارهای خانه را با اسفنج پر می کنیم، خودمان را با لایه های پشمی می پوشانیم و کولمن های مسافرتی را از اسفنج می سازیم. آزمایش ها نشان می دهد هوا رسانای ضعیفی است و اگر ما بتوانیم آنرا گیر بیاندازیم، می توانیم از انتقال همرفتی گرما هم جلوگیری کنیم.

2- انتقال گرما به روش تابش: (آزمایش های مربوط) گرما از خورشید از طریق یک فضای وسیع خلأ و تهی به زمین می رسد و این مسیر را به صورت اشعه، مانند نور ولی نامرئی طی می کند. هر جسم گرم، حتی انسان از خود اشعه هایی گسیل می کند. اجسام سرد این اشعه ها را جذب می کنند،3-انتقال گرما به روش رسانایی (آزمایش های مربوط) اگر یک انتهای سیخی را به مدت زیادی داخل اجاقی گرم نماییم، انتهای دیگر آن نیز گرم می شود.

فلاسک چیست؟

فلاسک ظرفی است که مایعات یا گازها را گرم یا سرد نگه می دارد. این ظرف ترموس یا فلاسک دوئر نامیده می شود. سرجیمز دوئر دانشمندی اسکاتلندی بود که در دهه‌ی 1890 میلادی این نوع ظرف را اختراع کرد و نخستین تولید تجاری آن در سال 1904 توسط شرکت آلمانی ترموس (Gmbh) انجام شد.
خلأ:
فلاسک از یک بطری دو جداره ساخته شده است. هوایی که در فضای بین دو دیواره‌ وجود دارد با پمپ برون کشیده می شود تا خلأ در فلاسک به وجود آید.
تأثیرعایق کاری در گرم ماندن آب فلاسک
عایق کاری باعث می شود که انتقال جریان گرما از جسم گرم به جسم سردکندتر شود.

هوا:
اگر هوا حرکت داشته باشد، می بینیم که خیلی سریع گرما را رانده و تمامی اجسام را سرد و خنک می کند. وقتی ما در معرض باد و نسیم قرار می گیریم خیلی زود سردمان می شود پس نتیجه می گیریم هوا یک عایق است.

تأثیرفلز آلومینیوم در گرم ماندن آب توسط فلاسک:
فلز آلومینیوم، فلزی سبک و رسانای خوبی برای گرما و الکتریسیته به شمار می رود و چون آلومینیوم سطح سیقلی و صافی دارد، باعث می شود که نور را منعکس کند و نگذارد که گرما وارد فلاسک شود.
در پژوهش حاضر دانش آموزان سعی در ساخت فلاسک دست ساز داشتند،
برای ساخت فلاسکی خوب باید هر سه عامل انتقال گرما را در نظر گرفت به همین منظور برای رسانایی از خلأ و پشم شیشیه استفاده کردند و برای تابش از آلومینیوم و برای اعمال نکردن همرفت درون فلاسک دما را یکسان نمودند.
آن ها فلاسک را به شیوه زیر آزمایش کردند
1- تهیه چند بطری در سایز بزرگ و کوچک و قرار دادن بطری کوچک در بزرگ
2- انتخاب عایق حرارتی مناسب (ماسه، عدس، یونولیت، پشم شیشه، هوا) و قرار دادن آن بین دو بطری
3- ریختن آب گرم در بطری و اندازه گیری تغییرات دما
4- ریختن آب سرد در بطری و اندازه گیری تغییرات دما

مهارت های کسب شده

روش های تحقیق کردن-آشنایی با انواع فلاسک و ساختار آن

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: مهدی رحمانی

تنظیم: علی سرمدی