Environmentální aktivity Téma: Slunce, zdroj energie€¦ · Slunce přináší světlo a teplo, poloha slunce na obloze se v průběhu roku mění. V létě je v poledne vysoko

Straacutenka1

4

Environmentaacutelniacute aktivity

Teacutema Slunce zdroj energie

Slunečniacute zaacuteřeniacute představuje energetickyacute zdroj naprosteacute většiny všech procesů v atmosfeacuteře a na

zemskeacutem povrchu Vyacuteznam maacute zejmeacutena v biosfeacuteře kde je zaacutekladniacutem předpokladem koloběhu a

transformace energie

Využitiacute slunečniacuteho zaacuteřeniacute a jeho jednotlivyacutech složek v přiacuterodě může byacutet dosti rozdiacutelneacute Napřiacuteklad

difuacutezniacute zaacuteřeniacute může byacutet rostlinami využito v celeacutem rozsahu přiacutemeacute a přiacuteliš intenzivniacute zaacuteřeniacute jim může

škodit

Zaacuteřeniacute kratšiacutech vlnovyacutech deacutelek i zaacuteřeniacute ultrafialoveacute maacute často destrukčniacute uacutečinky Nicmeacuteně je teacuteměř

zcela pohlcovaacuteno atmosfeacuterou v zaacutevislosti na jejiacute mocnosti množstviacute a typu v niacute obsaženyacutech čaacutestic Na

zemskyacute povrch ho pronikaacute jen malaacute čaacutest i ta některeacute formy života značně ohrožuje Rostliny se proti

nepřiacuteznivyacutem vlivům všech forem zaacuteřeniacute braacuteniacute (ochlupeniacute voskovaacute vrstva) Infračerveneacute zaacuteřeniacute

představuje tepelneacute zaacuteřeniacute objektů včetně atmosfeacutery Je důležiteacute pro udrženiacute pro život přiacutezniveacuteho

rozmeziacute teplot Většina zaacuteřivyacutech toků posleacuteze bdquodegradujeldquo na zaacuteřeniacute tepelneacute čaacutest energie je využita

fotosynteacutezou čaacutest uložena skupenskyacutemi změnami apod

Rozděleniacute spektra slunečniacuteho zaacuteřeniacute

Ultrafialoveacute zaacuteřeniacute (UV) vlnovaacute deacutelka 290 - 380 nm představuje podiacutel z celkoveacuteho zaacuteřeniacute (0-4 )

zaacutevisiacute na vzdaacutelenosti od zemskeacuteho povrchu směrem k vrchniacutem vrstvaacutem atmosfeacutery jeho intenzita

stoupaacute fotosyntetickyacute i tepelnyacute uacutečinek je nevyacuteznamnyacute naopak maacute vyacuteznamneacute uacutečinky fotodestrukčniacute

Viditelneacute zaacuteřeniacute vlnovaacute deacutelka 380 - 710 nm představuje podiacutel z celkoveacuteho zaacuteřeniacute (21-46 ) maacute

vyacuteznamnyacute uacutečinek při fotosynteacuteze

Infračerveneacute zaacuteřeniacute (saacutelaacuteniacute) ndash IR ležiacute v oboru vlnovyacutech deacutelek 710- 4 000 nm podiacutel z celkoveacuteho

zaacuteřeniacute (50 - 79 ) je vyacuteznamneacute tam kde vyzařovaacuteniacute tepla hraje důležitou roli v energetickeacute bilanci

živočichů zejmeacutena teplokrevnyacutech Jeho suma je daacutena přiacutemyacutem vstupem do atmosfeacutery se slunečniacutem

zaacuteřeniacutem a tepelnyacutem vyzařovaacuteniacutem objektů jež přijaly energii jinyacutech vlnovyacutech deacutelek Dlouhovlnneacute zaacuteřeniacute

tepelneacute zaacuteřeniacute je označeniacute pro zaacuteřeniacute s vlnovou deacutelkou nad 4 000 ndash do 100 000 nm

Infračerveneacute zaacuteřeniacute bude v centru našiacute pozornosti tak tiacutem budeme zabyacutevat poněkud podrobněji

Rozlišujeme

bull Infračerveneacute zaacuteřeniacute bliacutezkeacute (07 ndash 14 microm)

bull Infračerveneacute zaacuteřeniacute středniacute (14 ndash 3 microm)

bull Infračerveneacute zaacuteřeniacute vzdaacuteleneacute ndash tepelneacute (3 microm ndash 1mm)

Poznaacutemka - pro infračerveneacute zaacuteřeniacute existujiacute dvě tzv atmosfeacuterickaacute okna

3ndash5 microm ndash a 8ndash12 microm

Stefan-Boltzmannův zaacutekon řiacutekaacute že uacutehrnnaacute intenzita vyzařovaacuteniacute z povrchu tzv černeacuteho tělesa je funkciacute

čtvrteacute mocniny jeho teploty V experimentech si řadu uacutekazů se slunečniacutem zaacuteřeniacutem potvrdiacuteme a v

aktivitaacutech vyzkoušiacuteme

Straacutenka1

4

Experimenty v měrneacutem praktiku

Experiment 1 Planckovo kvantum

Energie předaacutevaacutena při interakci zaacuteřeniacute s laacutetkou maacute kvantovyacute charakter pro odhad a posouzeniacute

důsledků teacuteto interakce je důležiteacute znaacutet velikost tzv Planckovy konstanty kteraacute vystupuje v roli činitele

ve všech energetickyacutech procesech na uacuterovni mikrosvěta

Podle naacutevodu uacutelohy LEP 5105 Phywe bdquoUrčeniacute Planckovy konstantyldquo lze pomociacute spektraacutelniacute vyacutebojky

filtrů a fotonky zjistit popsanou metodou velikost teacuteto důležiteacute konstanty mikrosvěta

Experiment 2 Stefan-Boltzmannův zaacutekon

Podle uacutelohy LEP 3501 bdquoStefanova-Boltzmannův zaacutekon vyzařovaacuteniacuteldquo sestaviacuteme experiment Uacutehrnneacute

zaacuteřeniacute na jednotu plochy a času černeacuteho tělesa roste se čtvrtou mocninou absolutniacute teploty tělesa

Tuto skutečnost je důležiteacute si uvědomit při odhadu velikosti zaacuteřivyacutech toků mezi zemiacute a vesmiacuterem i pro

řadu zpětnyacutech vazeb na planetě

Experiment 3 Fotovoltaickyacute člaacutenek ndash sledovaacuteniacute vlivu barvy dopadajiacuteciacuteho zaacuteřeniacute na uacutečinnost konverze

Pomociacute elektronickeacute stavebnice a zdrojem světla Phywe sestaviacuteme experiment Fotovoltaickyacute (solaacuterniacute

člaacutenek) je polovodičovyacute prvek s jedniacutem p-n přechodem vytvořenyacutem v maleacute hloubce pod předniacutem

povrchem po připojeniacute na svorky člaacutenku zjistiacuteme že absorpciacute fotonů se člaacutenek staacutevaacute zdrojem tzv

fotovoltaickeacuteho napětiacute Pomociacute voltmetru a ampeacutermetru se měřiacute napětiacute a proudy pro různeacute zaacutetěže

rovněž proud do zkratu Člaacutenek je osvětlovaacuten halogenovou žaacuterovkou Do světleneacuteho svazku se

postupně vklaacutedajiacute barevneacute filtry Před člaacutenek je třeba umiacutestit tzv IR cut filtr kteryacute blokuje bliacutezkeacute

infračerveneacute zaacuteřeniacute žaacuterovky Porovnaacuteniacutem propustnosti filtrů a vyzařovaciacuteho spektra halogenoveacute

žaacuterovky lze určit přibližnyacute procentuaacutelniacute podiacutel vyzařovaneacute energie žaacuterovky prošleacute přes přiacuteslušnyacute

barevnyacute filtr

Aktivity

Aktivita 1 Světlo a teplo

Použiteacute metody a formy demonstračniacute ukaacutezky diskuse

Časovaacute naacuteročnost 10 minut

Prostřediacute vyacuteuky venku třiacuteda (je třeba nahradit slunce žaacuterovkou)

Ciacutele aktivity slunečniacute zaacuteřeniacute přinaacutešiacute světlo UV a teplo

Straacutenka1

4

Postup Vybereme si zkušebniacute osobu ktereacute zavaacutežeme oči Nechaacuteme ji aby nataacutehla dlaň ruky do

polohy ve ktereacute na ni bude dopadat slunečniacute světlo Zkušebniacute osobu nechaacuteme vyčkaacutevat a řekneme ji

aby řiacutekala co vniacutemaacute Mezitiacutem budeme listem alobalu zakryacutevat slunečniacute světlo dopadajiacuteciacute na dlaň

Pozorovaacuteniacute testovanaacute osoba uciacutetiacute teplo na dlani

Vyhodnoceniacute Na dlani ciacutetiacuteme teplo pouze v miacutestech dopadu slunečniacuteho světla Vidiacuteme že světlo

dopadajiacuteciacute na naši dlaň nějak souvisiacute s přenosem energie Světlo dopadajiacuteciacute na povrch dlaně sebou

jednak přinaacutešiacute zaacuteřeniacute ktereacute nevidiacuteme ale ciacutetiacuteme a pak se zčaacutesti i ta složka zaacuteřeniacute kterou

vidiacuteme přeměňuje v teplo a tak ohřiacutevaacute ruku

Aktivita 2 Intenzita slunečniacuteho zaacuteřeniacute



Prostřediacute vyacuteuky třiacuteda

Ciacutele a uacutevod aktivity objasnit vliv sklonu plochy na množstviacute zachyceneacuteho zaacuteřeniacute

Slunce přinaacutešiacute světlo a teplo poloha slunce na obloze se v průběhu roku měniacute V leacutetě je v poledne

vysoko na obloze zatiacutemco v zimě je v poledne niacutezko Intenzita přiacutemeacuteho slunečniacuteho zaacuteřeniacute je největšiacute

při dopadu na plochu kolmou k paprskům Na uacutehlu dopadu slunečniacutech paprsků zaacutevisiacute rozloženiacute

klimatickyacutech paacutesem a střiacutedaacuteniacute ročniacutech obdobiacute

Pomůcky pastelky papiacuter

Postup Na čistyacute papiacuter budeme kreslit několika (asi deseti) pastelkami společně ve svazku Nejprve

zvoliacuteme kolmyacute směr na naacutesledujiacuteciacute papiacuter zvoliacuteme šikmyacute směr pastelek (uacutehel 45deg)

Pozorovaacuteniacute při kolmeacutem drženiacute pastelek bude naacutemi vytvořenaacute kresba zabiacuterat na papiacuteře menšiacute plochu

Při šikmeacutem směru drženiacute stejneacuteho počtu pastelek bude kreslenaacute plocha většiacute

Vyhodnoceniacute Analogie pro solaacuterniacute kolektory Pastelky naacutem představujiacute celeacute spektrum dopadajiacuteciacuteho

slunečniacuteho světla Pokud bude světlo dopadat kolmo na solaacuterniacute kolektor stačiacute naacutem pro zachyceniacute

teacutehož množstviacute energie menšiacute plocha Proto se solaacuterniacute kolektory montujiacute pod určityacutem uacutehlem kteryacute je v

daneacute zeměpisneacute šiacuteřce optimaacutelniacute Ideaacutelniacute by bylo kdyby se uacutehel kolektorů mohl průběžně měnit

Aktivita 3 Barva solaacuterniacuteho ohřiacutevače vody



Ciacutele aktivity objasnit vliv barvy sběrneacute plochy na množstviacute zachyceneacuteho zaacuteřeniacute objasňuje se možnost

slunečniacuteho světla vytaacutepět

Straacutenka1

4

Pomůcky přiacutepojka pro upevněniacute trubic ke kohoutu odměrnaacute naacutedoba teploměr 2 kusy barevnyacutech

trubic (zahradniacute hadice) asi 1-2m zaacutetky teploměr pokud neniacute slunečniacute světlo niacute k dispozici užijte

100W žaacuterovku nebo infračervenou lampu

Pohlcovaacuteniacute slunečniacuteho zaacuteřeniacute zaacutevisiacute na barvě sběrneacute plochy černaacute barva je pro absorbeacuter ideaacutelniacute

Jineacute barvy sběrneacute plochy světlo pohlcujiacute jen čaacutestečně a čaacutestečně odraacutežejiacute

Postup

1 připojte černou trubku ke kohoutku a naplňte ji vodou Nechte na ni působit světlo jednu

minutu dvě minuty a pět minut Po každeacutem intervalu vodu vypusťte do kaacutedinky a změřte jejiacute teplotu

2 opakujte pokus s trubkou jineacute barvy

3 uspořaacutedejte pozorovaneacute hodnoty do grafu zaacutevislosti teploty a času

4 diskutujte nad vyacutesledky ziacuteskaneacuteho grafu

Vyhodnoceniacute

Uvědomte si jakou teplotu vyžadujete pro ohřaacutetiacute vody aby se dala použiacutet k osprchovaacuteniacute

Jak dlouho by to u každeacute trubky trvalo

Jakou deacutelku trubky byste si museli koupit kdybyste potřebovali 20 litrů vody k osprchovaacuteniacute

Jak dlouho byste na ohřaacutetiacute museli čekat

Aktivita 4 Vařeniacute se slunečniacute energiiacute

Na mnoha miacutestech světa se použiacutevajiacute sporaacuteky spotřebovaacutevajiacuteciacute elektrickou energii dřevo lehkyacute topnyacute

olej nebo jinaacute vzaacutecnaacute paliva V krajině se suchomilnou vegetaciacute je velkyacute nedostatek paliv ale zato je k

dispozici velkyacute objem slunečniacute energie Proto lideacute žijiacuteciacute v teacuteto oblasti využiacutevajiacute

slunečniacute energii k vařeniacute protože to je levnyacute a uacutečinnyacute způsob jak vyřešit tuto lidskou potřebu

Pomociacute vhodneacuteho solaacuterniacuteho vařiče můžete ohřaacutet litr vody na teplotu varu za jednu hodinu

Ciacutele Porozumět jak mohou alternativniacute technologie zlepšit životniacute styl lidiacute bez toho že by bylo nutneacute

ohrozit životniacute prostřediacute manuaacutelniacute praacutece při vytvaacuteřeniacute užitečneacuteho naacutestroje

Materiaacutely kartoacutenovaacute krabice hliniacutekovaacute foacutelie (může to byacutet kuchyňskyacute alobal) skleněnaacute tabule nebo

deska čireacuteho polykarbonaacutetu struna samolepiciacute paacuteska teploměr

Pomůcky teploměry miska vařič lze zhotovit z dostupnyacutech materiaacutelů (krabice alobal sklo) lze jej

takeacute zakoupit

Postup

1 Opatřete si kartoacutenovou krabici o rozměrech asi 30x30x30 cm

2 Vystelte vnitřek krabice hliniacutekovou foacuteliiacute

4 Na viacuteko upevněte zevnitř dalšiacute kus foacutelie nebo zrcadlo

5 Upevněte paacuteskou viacuteko tak abyste je mohli sklopit do různyacutech poloh

6 Položte čireacute sklopolykarbonaacutetovou desku na otevřenou krabici a vařič umiacutestěte na slunce

7 Naklopte viacuteko tak aby se co nejviacutece slunečniacuteho zaacuteřeniacute odraacuteželo do vařiče

Straacutenka1

4

8 Vložte dovnitř vařiče teploměry tmavou misku s vodou a sledujte stoupaacuteniacute teploty vzduchu

uvnitř a vody v misce

Vyhodnoceniacute

Jak vysoko teplota stoupne za 5 10 15 minut Jak lze zvyacutešit uacutečinnost vařiče Projednejte jak byste

mohli zkraacutetit čas na přiacutepravu horkeacute vody Kolik stojiacute vyacuteroba takoveacuteho solaacuterniacuteho vařiče Kolik by staacutelo

kdybyste museli vařit jiacutedlo pro celou rodinu a použiacutet k tomu dřevo

Aktivita 5 Jak ochladit planetu hellip Albedo




Ciacutele aktivity zaveacutest pojem albedo měřeniacute odrazivosti povrchu

Teplota na povrchu našiacute planety je vyacutesledniciacute procesů ktereacute vyrovnaacutevajiacute bilanci mezi energiikterou

Země dostaacutevaacute od Slunce a energii kterou sama planeta vyzařuje zpět do kosmu

Albedo planety je naacutezev pro poměr mezi slunečniacutem zaacuteřeniacutem odraženyacutem planetou a slunečniacutem

zaacuteřeniacutem vstupujiacuteciacutem shora do atmosfeacutery Albedo povrchu sloužiacute jako miacutera odrazivosti (pro všechny

spektraacutelniacute složky) zaacuteřeniacute od povrchu obvykle se vyjadřuje procentuaacutelně od 0 do 100 čiacutem většiacute

albedo - odrazivost danyacute povrch maacute tiacutem meacuteně slunečniacute energie přijiacutemaacute tiacutem meacuteně se prohřiacutevaacute Na

zaacutekladě měřeniacute pomociacute satelitů a sond je průměrneacute albedo Země na 30 Množstviacute absorbovaneacuteho

zaacuteřeniacute ovlivňuje lokaacutelniacute podmiacutenky miacutest Nepřirozenyacutemi hodnotami albeda se vyznačujiacute městskeacute

oblastiprotože budovy absorbujiacute zaacuteřeniacute obvykle viacutece než přiacuterodniacute krajina města miacutevajiacute albedo kolem

8-12

Albeda sněhu mohou byacutet 90 pro čerstvyacute hlubokyacute sniacuteh Pokud sniacuteh začne taacutet vodniacute povrch je tmavaacute

tiacutem se vyacuterazně se sniacutežiacute albedo ndash voda 8 což vede k dalšiacutemu taacuteniacute ( kladnaacute zpětnaacute vazba albeda

ledu) Teplotniacute vlivy albeda jsou znaacutemeacute v chladnyacutech oblastech jelikož zde padaacute viacutece sněhu ve

skutečnosti jsou mnohem tyto uacutečinky silnějšiacute v tropickyacutech oblastech protože v tropech je celkově viacutece

slunečniacuteho světla Když brazilštiacute farmaacuteři pokaacutecejiacute tmavyacute tropickyacute deštnyacute prales a nahradiacute jej tmavšiacutemi

poli na nichž pěstujiacute plodiny průměrnaacute ročniacute teplota oblasti stoupne v průměru o 2 až 3degC

Různeacute typy oblak majiacute různaacute albeda - mezi 1 (tmavaacute oblaka) až 70 (biacutelaacute oblaka) Uvaacutediacute se že

očekaacutevanyacute naacuterůst teploty způsobenyacute zvětšeniacutem skleniacutekoveacuteho efektu by se dal kompenzovat

zastiacuteněniacutem biacutelyacutemi oblaky

Pomůcky

luxmetr fotometr teploměry různobarevneacute rovinneacute vzorky

Ukaacutezky hodnot albeda asfalt 004 jehličnatyacute les 010 listnateacute stromy 016 půda 017 piacutesek 040

beton 055 ledovec 065 sniacuteh 080 lesklaacute kovovaacute plocha 099

Straacutenka1

4

Postup

Vezměte si luxmetr držte přiacutestroj ve vyacutešce asi 20 cm kolmo nad povrchem vybranyacutech rovinnyacutech ploch

nestiňte se zapisujte hodnoty odraženeacuteho zaacuteřeniacute a hodnoty dopadajiacuteciacuteho zaacuteřeniacute z podiacutelu určete

velikost albeda

Hodiacute se např tmavyacute a biacutelyacute ručniacutek

Pokud maacutete možnost vyjiacutet ven pak je naacutezorneacute vziacutet si dva bdquostejně vychlazeneacuteldquo ručniacuteky rozprostřiacutet je

vedle sebe a pod ně vložit teploměry Po 5 minutaacutech na plneacutem slunci bude patrnyacute rozdiacutel v uacutedajiacutech

teploměrů

Diskuse vliv biacutelyacutech střech zatravněnyacutech ploch lesů daacutelnic barvy automobilů apod

Aktivita 6 Slunečniacute kolektor a stratifikace vody v zaacutesobniacuteku

Použiteacute metody a formy montaacutež přiacutepadně jen demonstračniacute ukaacutezky diskuse



Ciacutele aktivity uvědomit si rozdiacutel mezi chovaacuteniacutem tepleacute a studeneacute vody ukaacutezat že aplikace

jednoducheacuteho fyzikaacutelniacuteho principu vyacuteznamně ovlivniacute komfort odběru tepleacute vody

Pomůcky malyacute sveacutepomocně udělanyacute solaacuterniacute kolektor naacutedoba na ohřaacutetou vodu trychtyacuteř T-spojky

průchodky těsněniacute hadičky lze takeacute zakoupit jako stavebnici

Postup Sestaviacuteme aparaturu solaacuterniacuteho kolektoru podobně jako na obraacutezku Snažiacuteme se zbavit

vzduchovyacutech bublin a tak vyacuteška ve ktereacute trychtyacuteř udržujeme je nad horniacutem okrajem sběrneacute naacutedoby

(zaacutesobniacutečku tepleacute vody) Důležiteacute je takeacute vhodneacute umiacutestěniacute trubičky k přiacutevodniacute hadičce (3) do

zaacutesobniacuteku Systeacutem solaacuterniacuteho ohřevu se doplňuje zaacutesobniacutekem kteryacute sloužiacute v uklaacutedaacuteniacute přebytečneacute

energie teplaacute voda je pak k dispozici i když nesviacutetiacute slunce

Způsob užitiacute

Přiacutevodniacute trubička do sběrneacute naacutedoby (zaacutesobniacutečku) sloužiacute k tomu aby zajistila dodaacuteniacute ohřaacuteteacute vody do

vrchniacute čaacutesti naacutedoby Pokud bychom přivaacuteděli vodu ke dnu naacutedoby ohřaacutetaacute voda by stoupala (ohřaacutetaacute

voda maacute menšiacute hustotu než voda chladnaacute) a způsobila by promiacutechaacutevaacuteniacute vody Chceme aby se voda

ohřiacutevala od vrchu naacutedoby a tak byla praacutevě ta nejteplejšiacute vždy nachystanaacute pro odběr hadiciacute

Rozdiacutel mezi vrstevnatyacutem (stratifikovanyacutem) a promiacutechanyacutem zaacutesobniacutekem z hlediska využitelneacute energie

je patrnyacute dotekem

Vyacutesledkem je samočinneacute rozvrstveniacute zaacutesobniacuteku kde v horniacute čaacutesti je teplota vyššiacute než ve spodniacute čaacutesti

Stratifikačniacute zaacutesobniacuteky umožňujiacute dodaacutevat teplo o požadovaneacute teplotě do okruhu spotřeby již během

naacuteběhu což zvyšuje pokrytiacute potřeby tepla solaacuterniacute soustavou Naviacutec spodniacute čaacutest zaacutesobniacuteku zůstaacutevaacute

Straacutenka1

4

chladnaacute až do uacuteplneacuteho nabitiacute zaacutesobniacuteku na vstupu do solaacuterniacutech kolektorů se udržuje během nabiacutejeniacute

zaacutesobniacuteku niacutezkaacute teplota což zaručuje vysokou uacutečinnost

Vyhodnoceniacute

Zkuste zakreslit jednoducheacute scheacutema přiacutetoku vody do zaacutesobniacuteku

z kolektoru v přiacutepadě kdy slunce sviacutetiacute silně a kdy je zataženo

Aktivita 7 Zaacuteřeniacute ze slunce lze soustředit do maleacute plochy

Použiteacute metody pokusy přiacutepadně demonstrace diskuse



Ciacutele aktivity uvědomit si princip koncentrace zaacuteřeniacute

Pomůcky teploměr vosk odraznaacute foacutelie nebo kuloveacute zrcadlo spojnaacute čočka

Zaacuteřeniacute lze čočkami a zrcadly soustředit do velmi maleacute plochy a tiacutem ziacuteskat uacutečinnyacute zdroj tepla

Spojitaacute čočka s ohniskovou vzdaacutelenostiacute 25 cm shromažďuje veškereacute zaacuteřeniacute ktereacute svou plochou

zachytiacute do jedineacuteho miacutesta Maacute-li napřiacuteklad použitaacute čočka povrch 300mm^2 zachytaacutevaacute na zaostřenou

plochu 1mm^2 300-kraacutet viacutece energie Odhadem lze řiacuteci že v maleacute ploše v ohnisku je tolikraacutet viacutece

energie kolikraacutet je většiacute plocha koncentraacutetoru

Postup Nechte teploměr přiacutemo na slunci (světle žaacuterovky) nyniacute umiacutestěte čidlo teploměru do ohniska

zrcaacutetka vytvořeneacuteho prohnutiacutem odrazneacute foacutelie toteacutež opakujte (po ochlazeniacute teploměru) se spojnou

optickou čočkou Podobneacute chovaacuteniacute lze pozorovat s několika stejně velkyacutemi kousky vosku

Vyhodnoceniacute

Koncentraacutetor zvyšuje v ohnisku teplotu ačkoliv se celkovyacute přiacutesun energie nezvyacutešil je uacutečinek

lokalizovaacuten což vede ke zvyacutešeniacute teploty v daneacutem miacutestě Uacutečinek zaacutevisiacute na velikosti povrchu

koncentraacutetoru a jeho odrazivosti (propustnosti u čoček)

Zkuste přemyacutešlet proč praacutevě parabolickaacute zrcadla patřiacute mezi nejpoužiacutevanějšiacute koncentraacutetory

Aktivita 8 Vliv salinity na hustotu vody a viskozitu vody

Použiteacute metody pokus přiacutepadně demonstrace diskuse


Prostřediacute vyacuteuky miacutestnost

Ciacutele aktivity uvědomit si rozdiacutely mezi slanou a sladkou vodou miacutet představu o salinitě různyacutech vod

Straacutenka1

4

Pomůcky naacutedoby zkumavky sůl kapaacutetko barviva odměrnyacute vaacutelec lžička voda

Salinita označuje koncentraci mineraacutelniacutech laacutetek ve vodě obvykle v mořiacutech oceaacutenech a ve velkyacutech

jezerech (např Kaspickeacute moře) Největšiacute podiacutel mezi laacutetkami rozpuštěnyacutemi ve vodě maacute obvykle chlorid

sodnyacute ndash sůl kamennaacute Je-li salinita mořskeacute vody 36 znamenaacute to že v každeacutem litru je rozpuštěno

36 gramů soli To je 220x viacutece nežli u sladkyacutech vod na pevnině

Hustota vody zaacutevisiacute předevšiacutem na jejiacute teplotě a salinitě Pokles teploty nebo růst salinity vede zaacuteroveň

ke zvyšovaacuteniacute hustoty vody (s vyacutejimkou oblasti anomaacutelie vody) Procesy ktereacute způsobujiacute změny v

hustotě mořskeacute vody vedou k tomu že danaacute voda buď vystupuje k povrchu nebo klesaacute což

představuje hnaciacute popud pro cirkulaci mezi hladinou a hloubkou

Postup

1 Připravte vodneacute roztoky chloridu sodneacuteho 36 a 15

2 Označte zkumavky sladkaacute mořskaacute a superslanaacute voda

3 Přidejte trošku modreacuteho barviva do zkumavky se sladkou vodou žluteacuteho do oceaacutenu a červeneacuteho do

zkumavky superslanaacute

4 Naplňte zkumavky přiacuteslušnyacutemi roztoky a promiacutechejte

5 Do odměrneacuteho vaacutelce odlijte trochu nejslanějšiacuteho roztoku

6 Oplaacutechněte kapaacutetko

7 Naplňte Odměrnyacute vaacutelec dalšiacutem roztokem tentokraacutet opatrně aby nedochaacutezelo k promiacutechaacutevaacuteniacute s

předchoziacutem

8 Nakonec přidejte sladkou vodu Opět velmi opatrně aby se zabraacutenilo smiacutechaacuteniacute

Vyhodnoceniacute V experimentu vidiacuteme že roztoky majiacute různeacute hustoty podle koncentrace soli Je

zajiacutemaveacute si všimnout že objem vody se soliacute a vody bez soli se lišiacute jen nepatrně

Rozšiřujiacuteciacute uacutekol

Uacutevodniacute informace teorie tzv solaacuterniacuteho jeziacuterka v roli akumulaacutetoru

Jednoduchyacutem akumulaacutetorem tepla mohou byacutet tzv slunečniacute jeziacuterka Slunečniacute zaacuteřeniacute pronikaacute vodou jen

do malyacutech hloubek Nejvyššiacute teplotu miacutevaacute vrstva vody těsně u hladiny směrem do hloubky teplota

klesaacute Voda o vyššiacute teplotě maacute menšiacute hustotu a za normaacutelniacutech okolnostiacute stoupaacute v objemu vzhůru

cestou se ochlazuje a chladnaacute se vraciacute dolů Toto prouděniacute-konvekce vyrovnaacutevaacute teplotu v objemu

vody Šikovnyacutem uspořaacutedaacuteniacutem lze dosaacutehnout toho že teplota vody u dna bude viacutece než 70degC

Slunečniacute slaneacute jeziacuterko je plytkaacute vodniacute naacutedrž jejiacutež tmaveacute dno vytvaacuteřiacute rovinnyacute kolektor využiacutevajiacuteciacute

absorpci slunečniacuteho zaacuteřeniacute Ve tomto jeziacuterku je prouděniacute vody hnaneacute teplotniacutem rozdiacutelem ve středniacute

vrstvě potlačeno vhodnyacutem spaacutedem hustoty vody přidaacuteniacutem soli Ve spodniacute vrstvě vody je koncentrace

soli ještě většiacute a tak tento bdquoslanyacute roztokldquo zůstaacutevaacute u dna přestože jeho teplota převyšuje teplotu vrstev

nad niacute

Straacutenka1

4

Slunečniacute světlo dopadaacute do vody přechod od sladkeacute průhledneacute vody nahoře ke slaneacute dole funguje

trochu jako čočka a koncentruje světlo na tmaveacute dno O to viacutece se hustyacute slanyacute roztok na dně zahřiacutevaacute

Ztraacutety tepla jsou středniacute vrstvou potlačeny tak se dole ustaacuteliacute poměrně vysokaacute teplota

V jeziacuterku lze rozeznat tři vrstvy vody Horniacute vrstva je studenaacute a maacute relativně malyacute obsah soli

Spodniacute vrstva vody maacute až 90degC a je velmi slanaacute Pro odděleniacute těchto dvou vrstev je podstatnyacute spaacuted

hustoty vody ve středniacute vrstvě takovyacute aby se obsah soli ve vodě zvyšoval s hloubkou Pak voda ve

středniacute vrstvě nemůže stoupat protože voda nad niacute maacute menšiacute obsah soli a je lehčiacute Voda pod niacute maacute

vyššiacute obsah soli a je těžšiacute Udržiacuteme-li stabilniacute hustotniacute spaacuted potlačiacuteme prouděniacute a středniacute vrstva

tepelně zaizoluje spodniacute velmi slanou vodu

Světlo prostoupiacute horniacutemi meacuteně slanyacutemi vrstvami a asi 30 pohlceneacute energie se akumuluje v

nejspodnějšiacute vrstvě odkud je v přiacutepadě potřeby odebiacuteraacuteno

Největšiacute slunečniacute bazeacuten zřiacutezenyacute k vyhřiacutevaacuteniacute městskeacuteho plaveckeacuteho bazeacutenu byl zřiacutezen v Miamisburgu

u Ohia (USA) Zaujiacutemaacute plochu půl hektaru a v 12 milionech litrů vody maacute rozpuštěny dva tisiacutece tun

soli

Aktivita 9 Energetickeacute slunečniacute slaneacute jeziacuterko




Ciacutele aktivity pracovat s pojmy hustota salinita teplota prouděniacute

Pomůcky teploměr sůl sklenice vanička potravinaacuteřskaacute barva

Anotace Jednoduchyacutem akumulaacutetorem tepla mohou byacutet tzv slunečniacute jeziacuterka Slunečniacute bdquojeziacuterkaldquo existujiacute

i v přiacuterodě a to v miacutestech kde se sladkaacute voda vleacutevaacute do moře a profil salinity vody postupně ode dna

nahoru klesaacute Napřv Dunajskeacute deltě v Izraeli apod

Postup

Připravte si menšiacute sklenici s tmavyacutem dnem Daacutele připravte v jinyacutech naacutedobaacutech vodniacute roztoky soli

nasycenyacute (27g soli na 250ml vody) druhyacute meacuteně např 40 (10g soli na 250ml vody) a čistou vodu

Opatrně vytvořte pomalu ve sklenici solnyacute sloupec vody tak aby dole byl nasycenyacute roztok a nahoře

čistaacute voda Umiacutestěte sklenici na slunce nebo pod silnějšiacute žaacuterovku Po několika minutaacutech změřte

teplotu na dně a na povrchu sklenice

Vyhodnoceniacute

Využitiacutem změny hustoty vody diacuteky přidaacuteniacute soli se potlačilo prouděniacute vody ve sklenici a u dna se

akumulovala teplaacute voda

Straacutenka1

4

Diskuse Jakaacute technickaacute opatřeniacute je třeba během provozu solaacuterniacutech jeziacuterek průběžně provaacutedět

(odp doplňovat sladkou vodu na hladinu udržovat hustotniacute spaacuted ndash koncentrace soli maacute tendenci se

difuacuteziacute vyrovnaacutevat odstraňovat krystaly soli apod)

Straacutenka1

4

Teacutema Obnovitelneacute zdroje a PEM člaacutenky

V současneacute době se rozbiacutehajiacute pilotniacute projekty tzv hybridniacutech elektraacuteren ktereacute by několika možnyacutemi

způsoby diacuteky vodiacutekovyacutem technologiiacutem umožnily spolehlivě zapojit zejmeacutena větrnou a slunečniacute energii

nebo i bioplyn do staacutevajiacuteciacuteho energetickeacuteho bdquomixuldquo Nicmeacuteně vodiacutek se stal již daacutevno atraktivniacute

komoditou Důležitost sektoru velkovyacuteroby energie z vodiacuteku je spatřovaacutena v možnosti přispiacutevaacuteniacute ke

koliacutesaveacute vyacuterobě elektrickeacute energie z obnovitelnyacutech zdrojů dosahujiacuteciacute takoveacute velikosti že dodaacutevka a

požadavky na elektrickou energii využiacutevajiacute pomoci uskladňovaciacutech mechanismů vodiacuteku Vodiacutek je

ekologicky čistyacute

Palivoveacute člaacutenky jsou vlastně elektrochemickeacute generaacutetory člaacutenek přeměňuje přiacutemo chemickou energii

paliva a okysličovadla na elektřinu Palivoveacute člaacutenky typu PEM se řadiacute do kategorie niacutezkoteplotniacutech (do

200degC) člaacutenků Vyznačujiacuteciacute se dobrou dynamikou regulace vyacutekonu bezhlučnyacutem chodem či niacutezkyacutemi

emisemi škodlivin Nachaacutezejiacute většiacute uplatněniacute u přenosnyacutech a

mobilniacutech aplikaciacute Meacuteně frekventovaneacute jsou u aplikaciacute stacionaacuterniacutech Diacuteky niacutezkeacute teplotě nejsou

vhodneacute pro spolupraacuteci napřiacuteklad s kogeneračniacutemi jednotkami

Stručneacute informace k principu na ktereacutem je založen PEM člaacutenek

Palivovyacute člaacutenek maacute dvě elektrody katodu a anodu Termiacutenem katoda označujeme elektrodu na ktereacute

se odehraacutevaacute redukčniacute reakce (naacuterůst zaacuteporneacuteho naacuteboje chemickyacutech prvků a sloučenin) a termiacutenem

anoda označujeme elektrodu na ktereacute probiacutehaacute oxidačniacute reakce (naacuterůst kladneacuteho naacuteboje chemickyacutech

prvků a sloučenin) Při reakci v palivoveacutem člaacutenku je katoda nabita kladně a anoda zaacuteporně Při zpětneacute

reakci elektrolyacuteze je katoda elektricky zaacutepornaacute a anoda elektricky kladnaacute Elektrony proteacutekajiacute

samovolně od elektricky zaacuteporneacuteho poacutelu k poacutelu elektricky kladneacutemu

Na anodě jsou vodiacutekoveacute molekuly rozloženy na kladně nabiteacute vodiacutekoveacute ionty a volneacute elektrony

Vodiacutekoveacute ionty jsou rozptyacuteleny přes membraacutenu (elektrolyt) na katodu Na katodě tyto ionty reagujiacute s

kysliacutekem a volnyacutemi elektrony ktereacute prošly přes vnějšiacute zaacutetěž a vykonaly praacuteci a vznikaacute voda Při použitiacute

reverzibilniacuteho člaacutenku je při nabiacutejeniacute přesně opačnyacute princip Je to vlastně elektrolyacuteza vody V palivoveacutem

člaacutenku zaacutesobujiacute palivovyacute a oxidačniacute plyn přiacutemo anodu a katodu a to v tomto pořadiacute Fyzickaacute struktura

palivoveacuteho člaacutenku je tedy takovaacute že plyny proteacutekajiacute kanaacutelky po obou stranaacutech elektrolytu Elektrolyt je

zaacutekladem pro rozděleniacute palivovyacutech člaacutenků na jednotliveacute druhy Různeacute elektrolyty vedou různeacute druhy

iontů

V ideaacutelniacutem přiacutepadě by na elektrickeacutem vyacutestupu palivoveacuteho člaacutenku bylo při jakeacutemkoliv provozniacutem proudu

ideaacutelniacute stanoveneacute napětiacute tedy 118 V Ve skutečnosti dosahujiacute palivoveacute člaacutenky sveacuteho nejvyššiacuteho

vyacutestupniacuteho napětiacute při stavu napraacutezdno (bez zatiacuteženiacute) S rostouciacutem proudem prochaacutezejiacuteciacutem člaacutenkem

napětiacute člaacutenku klesaacute Tento jev je znaacutem jako polarizace člaacutenku a je popsaacuten polarizačniacute křivkou

Polarizačniacute křivka znaacutezorňuje zaacutevislost napětiacute člaacutenku na jeho proudu Velikost proudu je zaacutevislaacute na

velikosti elektrickeacute zaacutetěže kteraacute je připojenaacute k palivoveacutemu člaacutenku

Straacutenka1

4

Polarizačniacute křivka ve sveacute podstatě ukazuje elektrochemickou uacutečinnost palivoveacuteho člaacutenku při jeho

zatiacuteženiacute přiacuteslušnyacutem provozniacutem proudem pokud budeme uvažovat že uacutečinnost je rovna podiacutelu

skutečneacuteho napětiacute člaacutenku k teoreticky stanoveneacutemu maximu napětiacute člaacutenku tedy 118 V

Elektrickyacute vyacutekon je vyacutesledkem existence napětiacute a proudu v jednom obvodu P = U bull I Protože

polarizačniacute křivka palivoveacuteho člaacutenku vykazuje vztah mezi napětiacutem a proudem člaacutenku za všech

provozniacutech stavů můžeme ji použiacutet pro sestrojeniacute odpoviacutedajiacuteciacute vyacutekonoveacute křivky Okamžitaacute hodnota

vyacutekonu člaacutenku je v jakeacutemkoliv bodě křivky graficky charakterizovaacutena jako plocha obdeacutelniacuteku jehož

jeden roh se dotyacutekaacute křivky a druhyacute je umiacutestěn v počaacutetku soustavy souřadnic

Maximaacutelniacute vyacutekon je u skutečneacuteho palivoveacuteho člaacutenku dosahovaacuten při velikosti napětiacute mezi 05 a 06 V

což odpoviacutedaacute relativně vysokeacutemu proudu 700 až 800 mA cm-2 Nejvyššiacute hodnotu křivka dosaacutehne v

okamžiku kdy vnitřniacute rezistence člaacutenku je rovna elektrickeacute rezistenci vnějšiacuteho obvodu Protože

uacutečinnost člaacutenku klesaacute s narůstajiacuteciacutem napětiacutem musiacute dojiacutet ke kompromisu mezi vysokyacutem vyacutekonem a

vysokou uacutečinnostiacute


Experiment 1 Charakteristika a uacutečinnost palivoveacuteho člaacutenku PEM a PEM elektrolyzeacuteru

Užitneacute vlastnosti elektrolyzeacuteru a palivoveacuteho člaacutenku jsou zkoumaacuteny pomociacute zařiacutezeniacute Phywe

Zaznamenaacutevaacuteniacutem volt-ampeacuteroveacute charakteristiky člaacutenku je možneacute určit polarizačniacute napětiacute Celeacute

sestaveniacute experimentu je popsaacuteno a znaacutezorněno v naacutevodu Phywe LEP 4111

Aktivity

Aktivita 1

Použiteacute metody přiacutepadně demonstrace diskuse



Ciacutele aktivity uvědomit si princip akumulace vyrobit vodiacutek

Pomůcky PEM člaacutenek zdroj nebo solaacuterniacute panelinjekčniacute střiacutekačka hadička voltmetr a

ampeacutermetr rezistor špejle zaacutepalky

Postup

Zkontrolujte zda jsou zaacutesobniacuteky naplněny destilovanou vodou až po okraj Nastavte napaacutejeciacute zdroj

nebo solaacuterniacute panel na hodnotu 15V 200mA a připojte jej k palivoveacutemu člaacutenku Palivovyacute člaacutenek

nabiacutejejte určitou dobu kterou zaznamenejte Z plynoveacuteho zaacutesobniacuteku odeberte trochu vodiacuteku Zdaacutelky

opatrně zapalte Zapište pozorovaacuteniacute

Straacutenka1

4

Aktivita 2

Do obvodu se zdrojem a elektrolyzeacuterem připojiacuteme ampeacutermetr a voltmetr tak abychom mohli měřit

napětiacute na elektrolyzeacuteru a proud kteryacute obvodem proteacutekaacute

Měřiacuteme zaacutevislost proudu na napětiacute v rozsahu 1Vndash2V Při zvyšovaacuteniacute napětiacute nejprve elektrolyzeacuterem

proud neproteacutekaacute Teprve až po dosaženiacute hodnoty tzv

rozkladneacuteho napětiacute začne elektrolytickyacute rozklad molekul vody a elektrolyzeacuterem proteacutekaacute proud

Současně pozorujeme unikaacuteniacute plynů do zaacutesobniacuteků Nad rozkladnyacutem napětiacutem roste proud v zaacutevislosti

na napětiacute přibližně lineaacuterně Zakresliacuteme graf Hodnotu rozkladneacuteho napětiacute určiacuteme jako průnik

prodlouženeacute lineaacuterniacute zaacutevislosti s osou napětiacute

Straacutenka1

4

Teacutema Ultrazvuk

Ultrazvukoveacute metody čištěniacute nachaacutezejiacute dnes širokeacute uplatněniacute v průmyslu např při čištěniacute a

odmašťovaacuteniacute po třiacuteskoveacutem obraacuteběniacute před naacutesledujiacuteciacutemi povrchovyacutemi uacutepravami Zde je možneacute

aplikovat moderniacute čisticiacute prostředky na baacutezi vodniacutech roztoků ktereacute se dajiacute ekologicky likvidovat po

jejich použitiacute Metody sloužiacute jako naacutehrada za již nevyhovujiacuteciacute chlorovaneacute uhlovodiacuteky ktereacute

poškozovaly životniacute prostřediacute

Ultrazvukem v průmyslu je možneacute čistit složiteacute tvaroveacute formy před jejich uskladněniacutem Ultrazvukoveacute

čištěniacute se z uacutespěchem daacutele použiacutevaacute v různyacutech servisniacutech středisciacutech zdravotnictviacute optickyacutech

aplikaciacutech zubniacute ordinaciacutech pro zvyacutešeniacute uacutečinnosti při čištěniacute a naacutesledneacute desinfekci naacutestrojů a

pomůcek

Je to velmi efektivniacute metoda čištěniacute tvarově složityacutech forem (tvary kanaacutelky ultrazvuk čistiacute i za rohem

)

V našem experimentu užijeme měřiacuteciacute aparaturuve ktereacute se ultrazvuk šiacuteřiacute v kapalneacutem prostřediacutem

Rychlost šiacuteřeniacute ultrazvukoveacuteho vlněniacute v čistyacutech kapalinaacutech zaacutevisiacute na tlaku a hustotě prostřediacute Ve

většině přiacutepadů nekladou kapaliny žaacutednyacute odpor smykoveacutemu namaacutehaacuteniacute proto se v nich šiacuteřiacute pouze

podeacutelneacute vlny Vyacutejimku tvořiacute jen skutečně velmi viskoacutezniacute kapaliny

V našich experimentech zvukoveacute vlny v kapalině vyvolaacutevaacuteme ultrazvukovyacutem generaacutetorem a jsou

detekovaacuteny piezoelektrickyacutem ultrazvukovyacutem přijiacutemačem Signaacutely z vysiacutelače a přijiacutemače sledujeme

pomociacute osciloskopu Signaacutely z generaacutetoru ultrazvuku a přijiacutemače ultrazvuku zaznamenaacutevaacuteme pomociacute

osciloskopu


Experiment 1 vychaacuteziacute z naacutevodu Phywe LEP 1511 bdquoRychlost ultrazvuku v kapalinaacutechldquo Sniacutemaacute se

ultrazvukoveacute echo v měřeneacute kapalině Ciacutelem je ověřit velikost faacutezoveacute a grupoveacute rychlosti vlněniacute

v kapalinaacutech

Etanol (25degC) 1207 ms voda destilovanaacute (20degC) 1481 ms voda destilovanaacute (25degC) 1497 ms

voda slanaacute (20degC) 1500 ms

Aktivity

Aktivita 1 Sonar - simulace průzkumu mořskeacute dna




Ciacutele aktivity užitiacute sonaru

Straacutenka1

4

Pomůcky hlubšiacute naacutedoba ultrazvukovyacute měnič detektor ultrazvuku

Nechaacuteme ultrazvuk dopadat na dno hlubokeacute naacutedrže a sniacutemaacuteme odraženyacute Na zaacutekladě časoveacuteho

intervalu kteryacute uplyne mezi vyslaacuteniacutem signaacutelu v čase jeho přijetiacutem v čase a znaacutemeacutevelikosti rychlosti v

šiacuteřeniacute ultrazvuku ve vodě lze určit vzdaacutelenost l kterou ultrazvuk urazil čili hloubku naacutedrže

Aktivita 2 Ultrazvuk ndash jako užitečnyacute pomocniacutek




Ciacutele aktivity užitiacute ultrazvuku

Pomůcky ultrazvukovyacute měnič detektor ultrazvuku sycenyacute naacutepoj maacuteslo mleacuteko voda vejce bryacutele gel

Postup

V teacuteto aktivitě ukaacutežeme možnaacute využitiacute vibraciacute způsobenyacutech šiacuteřeniacutem ultrazvuku v kapalině napřiacuteklad k

vypuzovaacuteniacute plynů z kapalin (vypuzeniacute oxidu uhličiteacuteho z kofoly) k vytvaacuteřeniacute emulziacute (rozmiacutechaacuteniacute tuk ve

vodě vaječneacute majoneacuteze) k čistěniacute drobnyacutech součaacutestek a čoček bryacuteliacute

Teacutema Viskozita a tekutost

Viskozita je vědeckyacute termiacuten kteryacute souvisiacute s konzistenciacute kapaliny Tekutiny jsou považovaacuteny za velmi

viskoacutezniacute jestliže vykazujiacute velkeacute vnitřniacute třeniacute při pohybu mezi jejich čaacutesticemi Viskozita je miacuterou třeniacute v

proudiacuteciacute tekutině chaacutepeme ji jako miacuteru odporu při posouvaacuteniacute rovnoběžnyacutech vrstev kapaliny - vnitřniacute

třeniacute mezi těmito vrstvami Viskozita je měřiacutetkem tekutosti kapalin projeviacute se při pohybu v kapalině i

při pohybu kapaliny samotneacute

Ekologickeacute souvislosti toho zda kapalina maacute niacutezkou či vysokou viskozitu souvisiacute se způsobem použitiacute

kapaliny nejčastěji jako maziva v pohyblivyacutech čaacutestech strojů či jako oběhoveacute kapaliny pro přenos tepla

apod U strojů je potřeba dostatečnaacute viskozita maziva a přiměřenaacute teplotniacute zaacutevislost kapaliny pro

udrženiacute patřičneacute vrstvy oleje ale na druheacute straně nepřiacuteliš vysokaacute Např viskozitniacute označeniacute např 5W-

30 umožňuje rozpoznat kvalitu olejů Prvniacute tzv bdquozimniacuteldquo čiacuteslo čiacutem je menšiacute tiacutem maacute olej lepšiacute

niacutezkoteplotniacute vlastnosti Olej se po nastartovaacuteniacute dostane daleko rychleji tam kde maacute byacutet Maacute tedy

rychlyacute naacuteběh mazaacuteniacute čiacutemž se sniacutežiacute opotřebeniacute motoru Nižšiacute viskozita oleje zajistiacute i menšiacute spotřebu

paliva Tiacutem takeacute zvyšujeme vyacutekon motoru Druheacute čiacuteslo charakterizuje olej za vyššiacutech teplot Dnes i

velmi tenkaacute mazaciacute vrstva syntetickeacuteho oleje dokaacuteže motor dokonale chraacutenit Jak při niacutezkyacutech

teplotaacutech tak i za teplot vysokyacutech vnitřniacute třeniacute kapaliny spotřebovaacutevaacute energii paliva Pokud bude miacutera

vnitřniacuteho třeniacute tzn viskozita minimaacutelniacute nedojde k takovyacutem ztraacutetaacutem energie

Straacutenka1

4

Ideaacutelniacute teplonosnaacute kapalina maacute niacutezkou viskozitu nezatěžuje životniacute prostřediacute a je termicky dlouhodobě

staacutelaacute aby při vyššiacutech teplotaacutech i nižšiacutech nedochaacutezelo k nepřiacuteznivyacutem jevům třeba degradaci složek

kapalneacute směsi


Experiment 1 vychaacuteziacute naacutevodu uacutelohy Phywe LEP 1404 Viskozimetrie v niacutež se rotačniacute viskozimetr

použiacutevaacute k určeniacute viskozity olejů i nenewtonovskyacutech kapalin Přiacutemo měřitelnyacutemi veličinami u rotačniacutech

viskozimetrů je uacutehlovaacute rychlost přiacutep počet otaacuteček za čas ustaacuteleneacuteho pohybu jednoho z vaacutelců a daacutele

uacutedaje o odporu kapaliny proti smykoveacutemu namaacutehaacuteniacute v důsledku vzniku gradientu rychlosti Tento

odpor se projevuje jako kroutiacuteciacute moment kteryacutem se jeden z vaacutelců přiacutestroje braacuteniacute proti pohybu

přenaacutešeneacuteho kapalinou z druheacuteho vaacutelce Užijte zařiacutezeniacute Phywe podle přiloženeacuteho naacutevodu

Aktivity

Aktivita č 1

Použiteacute metody samostatnaacute praacutece diskuse



Pomůcky dva typy olejů kečup med voda odměrneacute vaacutelcehodinky

Postup Vyplňte dva průhledneacute odměrneacute vaacutelce stejnyacutem objemem dvou různě viskoacutezniacutech kapalin

Pozorujte paacuted kuličky v obou kapalinaacutech Zaznamenejte jak dlouho to trvaacute každeacute z kuliček než

dosaacutehne na dno vaacutelce Tekutina v niacutež se pohybuje kulička pomaleji je viacutece viskoacutezniacute

Aktivita č 2

Použiteacute metody samostatnaacute praacutece přiacutep demonstrace diskuse



Pomůcky dva typy olejů voda odměrneacute vaacutelce birety hodinky

Postup Naplňte dvě birety stejnyacutem objemem dvou různě viskoacutezniacutech kapalin zaacuteroveň nechte vyteacutekat

obě kapaliny plnyacutem proudem po kraacutetkeacute době (10 sekund) vyacutetok zastavte Kapalina kteraacute ztratila viacutece

objemu je meacuteně viskoacutezniacute Podobně pozorujte vyacutetok kapaliny otvorem napřiacuteklad ve stěně dna

polystyreacutenoveacuteho šaacutelku na naacutepoje

Aktivita č 3


Straacutenka1

4



Pomůcky dva typy olejů kečup med voda kapaacutetko hodinky

Postup Nechte steacutekat kapky obou zkoumanyacutech kapalin po svisleacute hladkeacute desce naznačte horizontaacutelniacute

startovniacute a konečneacute čaacutery sledujte dobu nutnou k překonaacuteniacute teacuteto vzdaacutelenosti pro obě kapaliny

Teacutema Měřeniacute spalin

Kvalita ovzdušiacute je důležitou součaacutestiacute životniacuteho prostřediacute kteraacute ovlivňuje zdraviacute lidiacute proto je důležiteacute jiacute

věnovat naacuteležitou pozornost V rozvojoveacutem světě se v domaacutecnostech obvykle vařiacute na otevřeneacutem

ohništi kde se spaluje palivoveacute dřiacuteviacute Tzv bdquočerneacute kuchyněldquo kde ženy traacuteviacute při vařeniacute několik hodin

denně většinou nemajiacute komiacuten ani okna Podle Světoveacute zdravotnickeacute organizace ve světě každyacute rok

zemře 15 milionu lidiacute na naacutesledky chorob způsobenyacutech vdechovaacuteniacutem kouře z biomasy Ve městech

rozvinuteacuteho světa (včetně ČR) byacutevaacute často využito centraacutelniacute vytaacutepěniacute domaacutecnostiacute se zdrojem tepla v

bliacutezkeacute teplaacuterně kde je možneacute zajistit uacutečinneacute spalovaacuteniacute paliva za vysokyacutech teplot I vesnice mohou miacutet

vlastniacute centraacutelniacute spalovnu s kotlem na biomasu a rozvody tepla do rodinnyacutech domů (např Hostětiacuten)

Kvalitu ovzdušiacute na vesniciacutech zhoršujiacute hlavně exhalace z komiacutenů rodinnyacutech domů Špatneacute rozptyloveacute

podmiacutenky nastaacutevajiacute v přiacutepadě atmosfeacuterickeacute inverze Situaci lze zlepšovat vyacuteměnou staryacutech kamen za

moderniacute a uacutečinnějšiacute zařiacutezeniacute a volbou vhodneacuteho paliva Ve městech je kvalita ovzdušiacute silně ovlivněna

vyacutefukovyacutemi plyny z automobiloveacute dopravy Složeniacute vyacutefukovyacutech plynů zaacutevisiacute na druhu paliva a uacutečinnosti

spalovaciacuteho procesu ve spalovaciacutem motoru automobilu


V environmentaacutelniacute laboratoři studenti učitelstviacute provaacutedějiacute měřeniacute s využitiacutem analyzaacutetoru spalin

HORIBA PG-250C kteryacute umožňuje měřit koncentrace pěti složek spalin NOx SO2 CO CO2 O2

Byly připraveny 2 uacutelohy jejichž zadaacuteniacute a pracovniacute postup majiacute studenti k dispozici na internetoveacute

straacutence projektu FRVŠ bdquoZřiacutezeniacute laboratoře pro integrovanou environmentaacutelniacute vyacuteukuldquo Prvniacute uacuteloha je

zaměřena na měřeniacute složeniacute vyacutefukovyacutech plynů automobilu a 2 uacuteloha je měřeniacute složeniacute dřevoplynu

Aktivity

Aktivita č 1

Straacutenka1

4

Ve školniacute diacutelně mohou žaacuteci ZŠ vyrobit jednoduchaacute dřevoplynovaacute kamna z plechovek podle naacutevodu

dostupneacuteho zde lthttpgooglgDr3sgt

Aktivita č 2

V dřevoplynovyacutech kamnech probiacutehaacute pyrolyacuteza při niacutež se z biomasy uvolňuje dřevoplyn kteryacute je pak

spalovaacuten Struktura původniacute biomasy však zůstane zachovaacutena ve formě uhlu Žaacuteci tak mohou připravit

vzorky zuhelnatělyacutech skořaacutepek šišek apod jež jsou snadno rozpoznatelneacute Tuto aktivitu si připravili

žaacuteci ZŠ pro festival GLOBE Games 2010 jako uacutekol pro veřejnost Naacutevštěvniacuteci měli přiřadit spraacutevnyacute

popis původniacute biomasy ke vzorkům uhlu Fotografie z akce jsou zde httpgooglHNAvv

Straacutenka1

4


Experiment 1 Planckovo kvantum

Energie předaacutevaacutena při interakci zaacuteřeniacute s laacutetkou maacute kvantovyacute charakter pro odhad a posouzeniacute

důsledků teacuteto interakce je důležiteacute znaacutet velikost tzv Planckovy konstanty kteraacute vystupuje v roli činitele

ve všech energetickyacutech procesech na uacuterovni mikrosvěta

Podle naacutevodu uacutelohy LEP 5105 Phywe bdquoUrčeniacute Planckovy konstantyldquo lze pomociacute spektraacutelniacute vyacutebojky

filtrů a fotonky zjistit popsanou metodou velikost teacuteto důležiteacute konstanty mikrosvěta

Experiment 2 Stefan-Boltzmannův zaacutekon

Podle uacutelohy LEP 3501 bdquoStefanova-Boltzmannův zaacutekon vyzařovaacuteniacuteldquo sestaviacuteme experiment Uacutehrnneacute

zaacuteřeniacute na jednotu plochy a času černeacuteho tělesa roste se čtvrtou mocninou absolutniacute teploty tělesa

Tuto skutečnost je důležiteacute si uvědomit při odhadu velikosti zaacuteřivyacutech toků mezi zemiacute a vesmiacuterem i pro

řadu zpětnyacutech vazeb na planetě

Experiment 3 Fotovoltaickyacute člaacutenek ndash sledovaacuteniacute vlivu barvy dopadajiacuteciacuteho zaacuteřeniacute na uacutečinnost konverze

Pomociacute elektronickeacute stavebnice a zdrojem světla Phywe sestaviacuteme experiment Fotovoltaickyacute (solaacuterniacute

člaacutenek) je polovodičovyacute prvek s jedniacutem p-n přechodem vytvořenyacutem v maleacute hloubce pod předniacutem

povrchem po připojeniacute na svorky člaacutenku zjistiacuteme že absorpciacute fotonů se člaacutenek staacutevaacute zdrojem tzv

fotovoltaickeacuteho napětiacute Pomociacute voltmetru a ampeacutermetru se měřiacute napětiacute a proudy pro různeacute zaacutetěže

rovněž proud do zkratu Člaacutenek je osvětlovaacuten halogenovou žaacuterovkou Do světleneacuteho svazku se

postupně vklaacutedajiacute barevneacute filtry Před člaacutenek je třeba umiacutestit tzv IR cut filtr kteryacute blokuje bliacutezkeacute

infračerveneacute zaacuteřeniacute žaacuterovky Porovnaacuteniacutem propustnosti filtrů a vyzařovaciacuteho spektra halogenoveacute

žaacuterovky lze určit přibližnyacute procentuaacutelniacute podiacutel vyzařovaneacute energie žaacuterovky prošleacute přes přiacuteslušnyacute

barevnyacute filtr

Aktivity

Aktivita 1 Světlo a teplo




Ciacutele aktivity slunečniacute zaacuteřeniacute přinaacutešiacute světlo UV a teplo

Straacutenka1

4
































Straacutenka1

4






Postup






Vyhodnoceniacute
















takeacute zakoupit

Postup







Straacutenka1

4



Vyhodnoceniacute


















8-12










Pomůcky




Straacutenka1

4

Postup



velikost albeda




teploměrů















Způsob užitiacute










Straacutenka1

4



Vyhodnoceniacute

















Vyhodnoceniacute










Straacutenka1

4










Postup









předchoziacutem















nad niacute

Straacutenka1

4














soli










Postup






Vyhodnoceniacute



Straacutenka1

4




Straacutenka1

4





























iontů







Straacutenka1

4



















Aktivity

Aktivita 1







Postup





Straacutenka1

4

Aktivita 2









Straacutenka1

4

Teacutema Ultrazvuk









pomůcek


)








osciloskopu




v kapalinaacutech



Aktivity






Straacutenka1

4











Postup





















Straacutenka1

4



kapalneacute směsi








Aktivity

Aktivita č 1








Aktivita č 2









Aktivita č 3


Straacutenka1

4


























Aktivity

Aktivita č 1

Straacutenka1

4



Aktivita č 2






Straacutenka1

4
































Straacutenka1

4






Postup






Vyhodnoceniacute
















takeacute zakoupit

Postup







Straacutenka1

4



Vyhodnoceniacute


















8-12










Pomůcky




Straacutenka1

4

Postup



velikost albeda




teploměrů















Způsob užitiacute










Straacutenka1

4



Vyhodnoceniacute

















Vyhodnoceniacute










Straacutenka1

4










Postup









předchoziacutem















nad niacute

Straacutenka1

4














soli










Postup






Vyhodnoceniacute



Straacutenka1

4




Straacutenka1

4





























iontů







Straacutenka1

4



















Aktivity

Aktivita 1







Postup





Straacutenka1

4

Aktivita 2









Straacutenka1

4

Teacutema Ultrazvuk









pomůcek


)








osciloskopu




v kapalinaacutech



Aktivity






Straacutenka1

4











Postup





















Straacutenka1

4



kapalneacute směsi








Aktivity

Aktivita č 1








Aktivita č 2









Aktivita č 3


Straacutenka1

4


























Aktivity

Aktivita č 1

Straacutenka1

4



Aktivita č 2






Straacutenka1

4






Postup






Vyhodnoceniacute
















takeacute zakoupit

Postup







Straacutenka1

4



Vyhodnoceniacute


















8-12










Pomůcky




Straacutenka1

4

Postup



velikost albeda




teploměrů















Způsob užitiacute










Straacutenka1

4



Vyhodnoceniacute

















Vyhodnoceniacute










Straacutenka1

4










Postup









předchoziacutem















nad niacute

Straacutenka1

4














soli










Postup






Vyhodnoceniacute



Straacutenka1

4




Straacutenka1

4





























iontů







Straacutenka1

4



















Aktivity

Aktivita 1







Postup





Straacutenka1

4

Aktivita 2









Straacutenka1

4

Teacutema Ultrazvuk









pomůcek


)








osciloskopu




v kapalinaacutech



Aktivity






Straacutenka1

4











Postup





















Straacutenka1

4



kapalneacute směsi








Aktivity

Aktivita č 1








Aktivita č 2









Aktivita č 3


Straacutenka1

4


























Aktivity

Aktivita č 1

Straacutenka1

4



Aktivita č 2






Straacutenka1

4



Vyhodnoceniacute


















8-12










Pomůcky




Straacutenka1

4

Postup



velikost albeda




teploměrů















Způsob užitiacute










Straacutenka1

4



Vyhodnoceniacute

















Vyhodnoceniacute










Straacutenka1

4










Postup









předchoziacutem















nad niacute

Straacutenka1

4














soli










Postup






Vyhodnoceniacute



Straacutenka1

4




Straacutenka1

4





























iontů







Straacutenka1

4



















Aktivity

Aktivita 1







Postup





Straacutenka1

4

Aktivita 2









Straacutenka1

4

Teacutema Ultrazvuk









pomůcek


)








osciloskopu




v kapalinaacutech



Aktivity






Straacutenka1

4











Postup





















Straacutenka1

4



kapalneacute směsi








Aktivity

Aktivita č 1








Aktivita č 2









Aktivita č 3


Straacutenka1

4


























Aktivity

Aktivita č 1

Straacutenka1

4



Aktivita č 2






Straacutenka1

4

Postup



velikost albeda




teploměrů















Způsob užitiacute










Straacutenka1

4



Vyhodnoceniacute

















Vyhodnoceniacute










Straacutenka1

4










Postup









předchoziacutem















nad niacute

Straacutenka1

4














soli










Postup






Vyhodnoceniacute



Straacutenka1

4




Straacutenka1

4





























iontů







Straacutenka1

4



















Aktivity

Aktivita 1







Postup





Straacutenka1

4

Aktivita 2









Straacutenka1

4

Teacutema Ultrazvuk









pomůcek


)








osciloskopu




v kapalinaacutech



Aktivity






Straacutenka1

4











Postup





















Straacutenka1

4



kapalneacute směsi








Aktivity

Aktivita č 1








Aktivita č 2









Aktivita č 3


Straacutenka1

4


























Aktivity

Aktivita č 1

Straacutenka1

4



Aktivita č 2






Straacutenka1

4



Vyhodnoceniacute

















Vyhodnoceniacute










Straacutenka1

4










Postup









předchoziacutem















nad niacute

Straacutenka1

4














soli










Postup






Vyhodnoceniacute



Straacutenka1

4




Straacutenka1

4





























iontů







Straacutenka1

4



















Aktivity

Aktivita 1







Postup





Straacutenka1

4

Aktivita 2









Straacutenka1

4

Teacutema Ultrazvuk









pomůcek


)








osciloskopu




v kapalinaacutech



Aktivity






Straacutenka1

4











Postup





















Straacutenka1

4



kapalneacute směsi








Aktivity

Aktivita č 1








Aktivita č 2









Aktivita č 3


Straacutenka1

4


























Aktivity

Aktivita č 1

Straacutenka1

4



Aktivita č 2






Straacutenka1

4










Postup









předchoziacutem















nad niacute

Straacutenka1

4














soli










Postup






Vyhodnoceniacute



Straacutenka1

4




Straacutenka1

4





























iontů







Straacutenka1

4



















Aktivity

Aktivita 1







Postup





Straacutenka1

4

Aktivita 2









Straacutenka1

4

Teacutema Ultrazvuk









pomůcek


)








osciloskopu




v kapalinaacutech



Aktivity






Straacutenka1

4











Postup





















Straacutenka1

4



kapalneacute směsi








Aktivity

Aktivita č 1








Aktivita č 2









Aktivita č 3


Straacutenka1

4


























Aktivity

Aktivita č 1

Straacutenka1

4



Aktivita č 2






Straacutenka1

4














soli










Postup






Vyhodnoceniacute



Straacutenka1

4




Straacutenka1

4





























iontů







Straacutenka1

4



















Aktivity

Aktivita 1







Postup





Straacutenka1

4

Aktivita 2









Straacutenka1

4

Teacutema Ultrazvuk









pomůcek


)








osciloskopu




v kapalinaacutech



Aktivity






Straacutenka1

4











Postup





















Straacutenka1

4



kapalneacute směsi








Aktivity

Aktivita č 1








Aktivita č 2









Aktivita č 3


Straacutenka1

4


























Aktivity

Aktivita č 1

Straacutenka1

4



Aktivita č 2






Straacutenka1

4




Straacutenka1

4





























iontů







Straacutenka1

4



















Aktivity

Aktivita 1







Postup





Straacutenka1

4

Aktivita 2









Straacutenka1

4

Teacutema Ultrazvuk









pomůcek


)








osciloskopu




v kapalinaacutech



Aktivity






Straacutenka1

4











Postup





















Straacutenka1

4



kapalneacute směsi








Aktivity

Aktivita č 1








Aktivita č 2









Aktivita č 3


Straacutenka1

4


























Aktivity

Aktivita č 1

Straacutenka1

4



Aktivita č 2






Straacutenka1

4





























iontů







Straacutenka1

4



















Aktivity

Aktivita 1







Postup





Straacutenka1

4

Aktivita 2









Straacutenka1

4

Teacutema Ultrazvuk









pomůcek


)








osciloskopu




v kapalinaacutech



Aktivity






Straacutenka1

4











Postup





















Straacutenka1

4



kapalneacute směsi








Aktivity

Aktivita č 1








Aktivita č 2









Aktivita č 3


Straacutenka1

4


























Aktivity

Aktivita č 1

Straacutenka1

4



Aktivita č 2






Straacutenka1

4



















Aktivity

Aktivita 1







Postup





Straacutenka1

4

Aktivita 2









Straacutenka1

4

Teacutema Ultrazvuk









pomůcek


)








osciloskopu




v kapalinaacutech



Aktivity






Straacutenka1

4











Postup





















Straacutenka1

4



kapalneacute směsi








Aktivity

Aktivita č 1








Aktivita č 2









Aktivita č 3


Straacutenka1

4


























Aktivity

Aktivita č 1

Straacutenka1

4



Aktivita č 2






Straacutenka1

4

Aktivita 2









Straacutenka1

4

Teacutema Ultrazvuk









pomůcek


)








osciloskopu




v kapalinaacutech



Aktivity






Straacutenka1

4











Postup





















Straacutenka1

4



kapalneacute směsi








Aktivity

Aktivita č 1








Aktivita č 2









Aktivita č 3


Straacutenka1

4


























Aktivity

Aktivita č 1

Straacutenka1

4



Aktivita č 2






Straacutenka1

4

Teacutema Ultrazvuk









pomůcek


)








osciloskopu




v kapalinaacutech



Aktivity






Straacutenka1

4











Postup





















Straacutenka1

4



kapalneacute směsi








Aktivity

Aktivita č 1








Aktivita č 2









Aktivita č 3


Straacutenka1

4


























Aktivity

Aktivita č 1

Straacutenka1

4



Aktivita č 2






Straacutenka1

4











Postup





















Straacutenka1

4



kapalneacute směsi








Aktivity

Aktivita č 1








Aktivita č 2









Aktivita č 3


Straacutenka1

4


























Aktivity

Aktivita č 1

Straacutenka1

4



Aktivita č 2






Straacutenka1

4



kapalneacute směsi








Aktivity

Aktivita č 1








Aktivita č 2









Aktivita č 3


Straacutenka1

4


























Aktivity

Aktivita č 1

Straacutenka1

4



Aktivita č 2






Straacutenka1

4


























Aktivity

Aktivita č 1

Straacutenka1

4



Aktivita č 2






Straacutenka1

4



Aktivita č 2






Documents

Environmentální aktivity Téma: Slunce, zdroj energie€¦ · Slunce přináší světlo a teplo, poloha slunce na obloze se v průběhu roku mění. V létě je v poledne vysoko