Mad Science Club an der Gerhart Hauptmann Schule Griesheim

Ähnliche Dokumente
Sonne wärmt A Papier. 1 Metall. 4 Holz

350³ Wärmedämmung an Gebäuden als Beitrag zum Klimaschutz Wärmeparcours Lehrerinformationen Teil 1 Vorbereitung der Experimente

Kühlt der Kühlschrank schlechter, wenn die Sonne auf die Lüftungsgitter scheint?

Experimente zum Selbermachen. Wärmestrahlung

Versuch 1. Baue ein Thermometer. Nun erwärme das Wasser im Erlenmeyerkolben auf einem Stövchen. Was geschieht?

Kameras im thermischen Infrarot zur Messung von Temperatur und Wärmeverlusten: Grundlagen, Möglichkeiten, Grenzen

Wärmeübertragung durch elektromagnetische Wellen. Einzige Wärmeübertragungsmöglichkeit im Vakuum

winzige Knetkügelchen

Sonne Wetter Jahreszeiten

Arbeitsblatt zum Stationenlernen "Eigenschaften von Metallen"

Energiequelle Straße

Wärmedämmungsexperiment 1

Julia Wahl FOS

Mein Buch von den erneuerbaren Energien. Sonne - Wind - Wasser. Name: Umweltstation Schullandheim Bissel

Bauanleitung Camera Obscura

winzige Knetkügelchen

Erst lesen, dann schneiden!!!

Jenseits vom sichtbaren Licht! Hallo, ich bin Inga! Untersuche mit Inga die Welt des Unsichtbaren!

NEUWIED. Änderung der Leitfähigkeit verschiedener Stoffe. ZfP-Sonderpreis der DGZfP beim Regionalwettbewerb Jugend forscht.

Ich sehe was, was du nicht siehst!

Zustandsformen und Übergänge: Schmelzen

Versuchsprotokoll: Wärmestrahlung

Anleitung Minialbum. Ulla Lang - unabh. Stampin Up! Demonstratorin Am Glockenbuckel Viernheim

Geometrische Optik Die Linsen

Bauanleitung für einen Solarofen

Mathematik B-Tag Freitag, 20. November, 8:00 15:00 Uhr. Um die Ecke. Mathematik B-Tag Seite 1 von 9 -

Bauanleitung solarer Trichterkocher von Michael Bonke überreicht durch Solarkochschule e.v., Rheinbach (

Versuchsprotokoll. Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I Institut für Physik. Versuch O10: Linsensysteme Arbeitsplatz Nr.

Forschungsprojekt VS Kundl 2014

Dossier Klimawandel. Nachdem ihr nun zu zweit (oder alleine) die gegebenen Fragen diskutiert habt, sollt ihr eure Antworten

20. Sächsische Physikolympiade 1. Stufe Klassenstufe 6

Wärmestrahlung und Treibhauseffekt

Praktikum Physik. Protokoll zum Versuch: Beugung. Durchgeführt am Gruppe X. Name 1 und Name 2

Variablenkontrolltest

Die PARABOL Trickfilmkiste

Physik Klausur JII.1 #2.2

Arbeitsblatt: Berührungssensor (Posten 1)

2. Auf der Vorderseite der Schachtel misst man nun rundherum einen Rand von 4cm ab und schneidet mit dem Cutter das entstandene Rechteck heraus.

Zimtsterne. baur.de/lifestyle. Schwierigkeitsgrad: mittel Zubereitungszeit: 45 min Trocknen ca.: 12 h Backzeit ca.: 25 min. (Für 45 Stück, ca.

Tipps & Tricks. zur Beurteilung von Fenstern und Rahmen mit Hilfe der Thermografie.

Name: Punkte: Note Ø: Achtung! Es gibt Abzüge für schlechte Darstellung: Klasse 7b Klassenarbeit in Physik

Übersicht. 1. Geschichte der Thermografie 2. Messtechnische Grundlagen 3. Welche Ergebnisse können erwartet werden 4.

Wie breitet sich Licht aus?

[ PROTOKOLL: TAGESPERIODIK DES MEERFELDER MAARES VOM ]

BETON. GEBRAUCHSANLEITUNG primer - base - finish

Chemie-Labothek zur Photochemie

Auswertung. B04: Spezifische Wärme

Schale oval Arbeitsanleitung und Zeichnung

Erwärmen von Wasser in einem Sonnenkollektor

Schulversuch Fotometrie und Wirkungsgrad von verschiedenen künstlichen Lichtquellen

Name: Bearbeitungszeitraum:

GFK-Kunststoffroste GITTERROST TYP SCH 30/28_ISO. Maschenweite mm 100 x 30. Lichte Weite mm 92 x 22. Höhe mm 28. mm 8 Oberseite.

Die PARABOL Trickfilmkiste

Experimente. mit Licht cc Corinna Burtscher. Name: Klasse:

Serie 170, Schwingungen und Wellen

Schalldämmende Eigenschaften von unterschiedlichen Materialien. Schleswig-Holstein

Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form. Auszug aus: Physik kompetenzorientiert: Wärmelehre 2

KULMBACH. Untersuchungen mit der Wärmebildkamera - Wasserzirkulation. ZfP-Sonderpreis der DGZfP beim Regionalwettbewerb Jugend forscht

Name: Bearbeitungszeitraum:

Grundpraktikum A A2 Franck-Hertz-Versuch

INHALTSVERZEICHNIS. 7 Temperatur und Zustandsänderungen 48 V1 Einfaches Flüssigkeitsthermometer 48 V2 Bimetallthermometer 50 Warm und kalt 52

Mit dem Lineal Bilder genau übertragen

Modellversuch Treibhauseffekt: Wärmeabsorption durch verschiedene Gase

Praktikum Optische Technologien, Protokoll Versuch polarisiertes Licht

Konstruktion eines Försterdreiecks. Konstruktion eines Försterdreiecks - Ariane, Christoph, Csilla, Heike, Rainer

Verschlucktes Licht Wenn Farben verschwinden

Versuchsauswertung: Mikrowellenoptik

Solarkocher 1 (Bau) PROJEKT IN DER 8. JAHRGANGSSTUFE KARIN SEDLMAYR

Ergebnisse der Experimente zum Thema Klimawandel

Forschertagebuch WÄRME eine heiße Sache

GAMERBOARD A2 / A1 im Eigenbau

Nr. 9 Lade den Kunststoffstab auf, indem du ihn an dem Schaumstoff reibst. Streifen den Kunststoffstab am unteren metallischen Ende des Haarimitats

Sonnenenergie ihre Bedeutung für Mensch und Natur erforschen VORANSICHT. Mit Partner-Puzzle und Lernzirkel für Forscher

Wir basteln einen Berg

350³ Material Ausgangstemperatur in o C Temperatur nach 3 min in o C

Bestimmung der Lichtstärke einer Lichtquelle bei konstanter elektrischer Leistung Versuchsprotokoll

TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERGAKADEMIE FREIBERG. Versuch: Elektrische Leitfähigkeit (Sekundarstufe I) Moduli: Physikalische Eigenschaften

ENT 8.1. Erwärmen von Wasser mit einer Parabolrinne

Bauanleitung-S4000-basis. Der Ausschneidebogen wird auf Karton (Papier 120g/m 2 ) ausgedruckt. 1. Rahmen

Wärme oder: Können Münzen tanzen und Flaschen Eier fressen?

Wie stelle ich Kärtchen her, auf denen hinten die Lösung aufgedruckt ist?

HAMBURG ALSTER. Schalluntersuchung. ZfP-Sonderpreis der DGZfP beim Regionalwettbewerb Jugend forscht. Max Reichel Alexander Heitmann

DOWNLOAD. Vertretungsstunden Physik /8. Klasse: Wärmelehre Längenänderung. Hardy Seifert. Downloadauszug aus dem Originaltitel:

Club Apollo 13, 14. Wettbewerb Aufgabe 1.

SÜD-OST-THÜRINGEN - SAALFELD

Europaschule 2.Grundschule Cottbus. Bau eines Sonnenkollektors. Dokumentation

Basiswissen WÄRMEBILDER

Kleines Loch mit großer Wirkung M 4 eine Lochkamera bauen

WANDBORD KÜCHENCHEF NACHBAUANLEITUNG

Auswertung. D07: Photoeffekt

A1.3 Einfacher Stromkreis Elektroquiz Für Schülerinnen und Schüler

Das Ohmsche Gesetz (Artikelnr.: P )

Wärmeleitung in festen Körpern (Artikelnr.: P )

Was bedeutet eigentlich natürlicher Treibhauseffekt?

KNEBEL Infrarot-Wärmewellen-Heizungen Hochwertige Infrarot-Heizelemente, made in Germany

Welche Strahlen werden durch die Erdatmosphäre abgeschirmt? Welche Moleküle beeinflussen wesentlich die Strahlendurchlässigkeit der Atmosphäre?

Wie können wir die elektrische Leistung maximieren, die vom Solarmodul erzeugt wird? VORSICHT

Transkript:

Wie schwarz ist Schwarz, wie weiß ist Weiß? Jugend-Forscht-Arbeit 2017 Fachgebiet Physik von Gregor Dlabal Georg Christoph Lichtenberg Schule Ober-Ramstadt am Mad Science Club an der Gerhart Hauptmann Schule Griesheim

Dlabal: Wie schwarz ist Schwarz, wie weiß ist Weiß?, Mad Science Club an der GHS, 2017 Kurzfassung Ich untersuche wie IR-Strahlung absorbiert wird. Dazu habe ich kleine Kupferplättchen mit verschiedenen schwarzen und weißen oder silbernen Farben beschichtet. Ich habe einen Halter mit Sketchup entworfen und ausgedruckt. Da kommen die Kupferstücke rein. Mit einer Wärmebildkamera untersuche ich welche Plättchen schneller warm werden. Das Ergebnis meiner Arbeit wird für den Bau eines Pyranometers benötigt. Abbildung 1: IR-Bild von Kupferplättchen auf einem Halter. DasDatum ist falsch. 2

Dlabal: Wie schwarz ist Schwarz, wie weiß ist Weiß?, Mad Science Club an der GHS, 2017 Inhaltsverzeichnis Einleitung...3 Forschungsziel...4 Die Experimente...4 Ergebnisse...5 Diskussion...8 Danksagung...8 Anhang...8 Einleitung Ein Pyranometer ist ein Gerät, das die Sonneneinstrahlung misst, indem es Sonnenstrahlen absorbiert. In einem Pyranometer sind schwarze Platten drin diese absorbieren Licht. Es gibt verschiedene Arten von Schwarz. Manche glänzen und werfen damit mehr Licht zurück als matte. Manche werfen rotes Licht zurück und sind deshalb rötlich. Das Pyranometer, was für U-CUBE entwickelt wird soll auch weiße Plättchen haben, diese sollen möglichst viel Licht reflektieren und die Frage ist, welches Weiß mehr Licht reflektiert, silbernes, glänzendes oder mattes. Abbildung 2: Funktionsprinzip eines Pyranometers. Das Licht scheint auf die Plättchen und wärmt sie unterschiedlich auf. Wenn keine Sonne scheint hat beides die gleiche Temperatur. Wenn die Sonne scheint kann man die Temperaturdifferenz messen. 3

Dlabal: Wie schwarz ist Schwarz, wie weiß ist Weiß?, Mad Science Club an der GHS, 2017 Forschungsziel Ich möchte herausfinden, welches Schwarz und welches Weiß am besten für den Bau eines U-CUBE-Pyranometers geeignet sind. Die Experimente Zum Bau des Pyranometers soll Kupfer verwendet werden, da dies die Wärme gut leitet. Ich habe Kupferfolie mit 0,1mm Dicke verwendet, weil man die dünne Folie leicht mit der Schere schneiden kann. Die Plättchen sollen eine Fläche von 1cm 2 betragen. Darum habe ich mit der Schere aus der Folie kleine Quadrate von 1cm x 1cm ausgeschnitten. Abbildung 3: Schneiden der Kupferfolie Bevor die Plättchen mit Farbe beschichtet wurden, habe ich sie in Alkohol entfettet. Als Farben habe ich Acrylfarben verwendet, weil diese Farben auf Metall halten und elastisch sind. Die Farbe muss elastisch sein, weil sich die Metallplättchen minimal dehnen und wenn sich die Farbe Abbildung 4: Auftragen der Farbe nicht mit dehnt, bröselt sie. Für Schwarz habe ich folgende Farben ausprobiert: Mattschwarze Sprühfarbe von Molotow, schwarzen Edding (permanent marker), schwarzen Lackstift und schwarze Tinte. Für Weiss habe ich die folgenden Farben untersucht: Weißer Sprühlack von Molotow, weisser Edding, weisser Lackstift, chrom Lackstift und Chrom Sprühlack. Außerdem matte und glänzende Alufolie. Damit die Plättchen gleichen Abstand zueinander haben und gleichmäßig bestrahlt werden können, habe ich einen Ständer mit Sketchup konstruiert und als STL exportiert. Der Druckcode für den 3D- Drucker wurde mit CURA berechnet. Abbildung 6: Druckprogramm CURA Abbildung 5: Konstruktion des Halters in Sketchup 4

Dlabal: Wie schwarz ist Schwarz, wie weiß ist Weiß?, Mad Science Club an der GHS, 2017 Im Keller habe ich aus Backsteinen und Ytong Steinen ein Podest gebaut in das ich den Halter mit den Plättchen einbauen konnte. Zum Bestrahlen habe ich eine Wärmelampe genommen. Ich habe das im Keller aufgebaut, weil im Keller keine Wärmequellen sind und alle Wände so ziemlich die gleiche Temperatur haben. Wärmebilder mache ich von der Rückseite, weil ich wissen will, wie die Kupferplättchen die Wärme nach hinten abgeben. Abbildung 7: Der Halter mit den schwarzen und weissen Plättchen Abbildung 8: Der Aufbau für die Messungen im Keller. Links ist der Halter eingebaut und rechts ist die Wärmelampe Ergebnisse Experiment 1 Bestrahlung mit Wärmelampe (500W) aus 1m Abstand. Wärmebilder von der Rückseite. Dabei kamen schöne Bilder wie dieses hier heraus. Diese sind leider völlig unbrauchbar, weil man nicht die Temperatur der Plättchen sieht, sondern eine Reflektion. Die metallische Rückseite der Kupferplättchen reflektiert die Wärmestrahlung. Die Unterschiede kommen von Fingerabdrücken, Verunreinigungen, verschiedenen Klebermengen und schief aufgeklebten Plättchen mit anderen Winkeln. Die Farben sind also nicht die Temperatur der Rückseite. Abbildung 9: Wärmebild des ersten Experiments Um die Reflektionen von der Rückseite zu verhindern, habe ich neue Plättchen ausgeschnitten und die Rückseiten aller Plättchen mit dem gleichen matt schwarz angesprüht. Dann musste ich noch einen neuen Ständer drucken, weil ich die Plättchen nicht vom alten entfernen konnte. 5

Dlabal: Wie schwarz ist Schwarz, wie weiß ist Weiß?, Mad Science Club an der GHS, 2017 Experiment 2 Bestrahlung mit Wärmelampe (500W) aus 1m Abstand. Diese Bilder sind ebenfalls nicht verwertbar. Diesmal lag es nicht am Ständer, sondern an der Lampe, denn diese strahlt keine gleichmäßige Wärme aus, sondern ein unregelmäßiges Muster. Im Bild erkennt man, dass sich die rechte, obere Ecke viel stärker erwärmt, als die linke untere Ecke. Dadurch lassen sich die Temperaturen der Plättchen nicht vergleichen. Auch durch eine Veränderung des Abstandes der Wärmelampe zum Ständer oder Bewegen der Wärmelampe war es nicht möglich die Plättchen gleichmäßig zu erwärmen. Abbildung 10: Wärmebild des 2. Experiments Darum habe ich mich entschlossen, die Wärmelampe durch eine 60W Glühbirne zu ersetzen. Experiment 3 Bestrahlung mit Glühbirne (60W) aus ca. 60cm Abstand. Abbildung 11: Wärmebilder des 3. Experiments im Abstand von jeweils 1 Minute Mit dem Programm von FLIR konnte ich den Zeiger, der in den Bildern abgebildet ist, be - wegen und an den Plättchenstellen jeweils die Temperaturen messen. Diese Temperaturen habe ich in Tabellen aufgeschrieben. Die ausgewerteten Bilder und Tabellen sind im Anhang. Die Temperaturen der einzelnen Plättchen habe ich mit LoggerPro in einem Graph dargestellt: 6

Dlabal: Wie schwarz ist Schwarz, wie weiß ist Weiß?, Mad Science Club an der GHS, 2017 Spray matt Schwarz Aluminiumfolie glatt Abbildung 12: Graph der Temperaturentwicklung bei Experiment 3 Man erkennt, dass das Mattschwarz (Sprühfarbe von Molotow) sich erheblich besser erwärmt, als alle anderen Farben. Die schwarze Tinte ist etwas besser, als der schwarze Edding, wobei das Messgerät aber nicht so genau ist, so dass es etwa aufs Gleiche hinauskommt. Die hellen Farbtöne erwärmen sich am Anfang ähnlich. Nach einiger Zeit ist das Chrom und das weiße Acryl am wärmsten. Von den anderen Farben ist das glatte Aluminium am Anfang am kältesten und wird dann etwas wärmer als als Weißes acryl spray und Chromspray. Das matte Aluminium ist anfangs leicht wärmer als das glänzende und später sehr ähnlich. Der Knick in der Kurve ist möglicherweise durch einen Luftzug entstanden, als jemand an der Apparatur vorbeigelaufen ist. 7

Dlabal: Wie schwarz ist Schwarz, wie weiß ist Weiß?, Mad Science Club an der GHS, 2017 Diskussion Ich wollte herausfinden, welche Farben am besten Wärme reflektieren und absorbieren, weil ich das Ergebnis für ein Pyranometer benötigte. Ich habe herausgefunden, dass die matt schwarze Sprühfarbe von Molotow am besten Wärme absorbiert. Bei den Weißtönen verhalten sich viele recht ähnlich. Am besten reflektiert das Chromspray - aber für das Pyranometer schlage ich Aluminiumfolie vor, denn diese reflektiert nur minimal schlechter, ist aber lange haltbar, billig und einfach aufzukleben. Ich habe für das Pyranometer einen Haufen kleine Plättchen ausgeschnitten, die zuvor mit Aluminiumfolie beklebt oder matt schwarz angesprüht wurden. Das Pyranometer funktioniert. Abbildung 13: Links das Muster für die Pyranometerplättchen, in der Mitte die Plättchen auf der Platine und rechts ein IR-Bild mit reflektierender Alufolie Danksagung Ich bedanke mich bei meinem Pappa für die Betreuung und das Arschtreten bei Bedarf. Anhang Wärmebilder und Auswertung von Experiment 3 8