بررسی میزان جذب طیف های نور خورشید

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: بررسی میزان جذب طیف های نور خورشید توسط فلزات متخلخل و استفاده از آن برای تولید الکتریسیته
نام ارائه‌دهنده/دهندگان: هانیه دستوری، یاسمین موسوی
زمینه و نوع پروژه: فیزیک
درجه سختی: متوسط
نام مدرسه: دبیرستان فرزانگان 6 تهران

می دانیم که امروزه انرژی الکتریکی بسیار ارزشمند و تولید آن کار بسیار دشوار و مهمی است. با استفاده از فلزات متخلخل می توان به راحتی و با هزینه کم این کار را کرد. با تخلخل فلزات میزان جذب نور آن بالا می رود و دمایش بالا می رود در نتیجه با استفاده از ترموالکتریک الکتریسیته تولید می شود چون ترموالکتریک دستگاهی است که با گرفتن گرما الکتریسیته تولید می کند.
 
مسئله تولید انرژی در حال حاضر مسئله‌ای بزرگ و دشوار است. با توجّه به کمبود منابع انرژی و تجدیدپذیر بودن بعضی از آن ها پیدا کردن روش هایی جدید و ارزان برای تولید الکتریسیته می تواند بسیار مفید باشد. یکی از انرژی هایی که ما استفاده بسیار کمی از آن می کنیم و تجدیدپذیر است، انرژی خورشیدی است و ما در این پروژه از آن برای تولید انرژی الکتریکی استفاده بهینه می کنیم. این پروژه با توجّه به وسایل مورد نیاز هم ارزان است و هم باعث صرفه جویی در زمان می شود و بدون نیاز به دستگاه و تجهیزات خاص و پیشرفته‌ای این کار را انجام می دهد. خورشید انرژی زیادی دارد و اگر از این انرژی استفاده نشود، به هدر می رود. پس عاقلانه است که با کم‌ترین هزینه ممکن الکتریسیته تولید کنیم.

دانش آموزان برای تولید الکتریسیته از نور خورشید و استفاده بهینه از آن، از فلزاتی که آن ها را متخلخل کرده‌اند استفاده نمودند و میزان ولتاژ به دست آمده از هر نوع فلز را با یکدیگر مقایسه کردند.

مواد و وسایل مورد نیاز:

ترموالکتریک، فلز مس، آلومینیوم، برنج، آهن، چراغ بونزن، سیم های رابط، ولت متر، خمیر سیلیکونی.

روش انجام تحقیق:

تولید انرژی الکتریسیته از فلزات متخلخل، ابتدا فلزاتی مانند مس، آلومینیوم، روی، آهن و برنج که از نظر اندازه و مساحت کاملاً یکسان بودند متخلخل شدند. سپس این فلزات متخلخل را به ترموالکتریک چسبانده و ترموالکتریک را به وسیله سیم های رابط به ولت متر متصل کردند. باید توجّه داشت که همواره در ترموالکتریک سیم مشکی سر منفی و سیم قرمز سر مثبت آن است و باید سر منفی آن را com و سر مثبت آن را به ولت متر وصل کنیم. سپس مجموعه ساخته شده را در معرض نور مستقیم خورشید قرار داده و ولتاژ به دست آمده از آن را به وسیله ولت متر اندازه‌گیری نمودند. در نهایت ولتاژ به دست آمده از هر فلز متخلخل را با یک دیگر مقایسه و ارزیابی کردند.

دانش آموزان برای تحلیل نتایج به دست آمده نتایج را به صورت نمودار نشان دادند تا بهتر درک شوند. به همین خاطر برای رسم نمودار ولتاژ بر حسب جریان از فرمول V = RI استفاده کردند که در این فرمول باید R را از طریق فرمول R=ρl/A محاسبه کنیم؛ در این فرمول ρ مقاومت ویژه فلز، l طول فلز و A مساحت سطح مقطع فلز می باشد.

فلزات مختلف مقاومت ویژه (mΩ)
مس 8-10×68/1
آهن 8-10×07/10
آلومینیوم 8-10×8/2
برنج 8-10×7
روی 8-10×02/6

مهارت های کسب شده

نحوه مطالعه و تحقیق، نحوه جستجوی پیشرفته در منابع مختلف، آموزش نکات پایه و قوانین فیزیکی مربوطه

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: مهدی رحمانی
تنظیم: علی سرمدی