Manuale d uso kit Italiano

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1 Manuale d uso kit Italiano

2 Progetto TESSI/Teaching Sustainability across Slovenia and Italy finanziato nell ambito del Programma per la Cooperazione Transfrontaliera Italia-Slovenia dal Fondo europeo di sviluppo regionale e dai fondi internazionali. Projekt TESSI/Teaching Sustainability across Slovenia and Italy je sofinancran v okviru Programa čezmejnega sodelovanja Slovenija-Italija iz sredstev Evropskega sklada za regionalini razvoj in nacionalnih sredstev. Ministero dell Economia e delle Finanze

3 Indice Materiali inclusi nel kit Esperimenti con materiali inclusi nel kit Esperimento 1: mini acquedotto Esperimento 2: caratterizzazione del pannello fotovoltaico Esperimento 3: consumo delle lampadine Esperimento 4: pannello fotovoltaico e riscaldamento Esperimento 5: il cilindro che perde acqua Esperimenti contenuti nel kit IUSES Esperimento 1: sciogliere il ghiaccio Esperimento 2: isolamento termico I Esperimento 3: isolamento termico II Esperimento 4: pannello fotovoltaico e riscaldamento I Esperimento 5: pannello fotovoltaico e riscaldamento II Esperimento 6: pannello fotovoltaico e riscaldamento III Esperimento 7: pannello fotovoltaico e luce solare Esperimento 8: misurare il consumo di energia Esperimenti con materiali non inclusi nel kit Esperimento 1: forno solare Esperimento 2: accendere una lampadina con un palloncino di gomma Esperimento 3: depurare l acqua Esperimento 4: plastica con l amido di mais Introduzione Il kit per gli esperimenti è stato realizzato quale strumento di supporto per gli insegnanti delle scuole superiori di secondo grado per affrontare in classe, con gli studenti, i temi del risparmio energetico e delle energie rinnovabili, della gestione delle acque, dei rifiuti e della sostenibilità. È costituito da oggetti e materiali selezionati con l'intento di cimentarsi in esperimenti che spaziano dalle più semplici misurazioni a valutazioni sulle abitudini quotidiane. Oltre a questi materiali è incluso un CD che contiene giochi multimediali.

4 Materiali inclusi nel kit Cavi con morsetto a coccodrillo (4) Termometro digitale Proprietà tecniche: da -40 a +150 C Multimetro ambientale multifunzione Proprietà tecniche: fonometro, luxmetro, multimetro, termometro, igrometro Cilindro in plastica Proprietà tecniche: capacità 1 litro Pannello fotovoltaico Proprietà tecniche: 5 W, 16 V, 0,3 A Misuratore di consumi energetici Proprietà tecniche: 230 V, 50 Hz, 16 A, 3680 W Mini acquedotto Basamento (1) Tubi in plastica (2) Raccordi per tubi in plastica (22) Regolatore di flusso (1) Rubinetti (8) Fascette (20) 4

5 Esperimenti con materiali inclusi nel kit Esperimento 1: mini acquedotto Materiale necessario: rubinetti (8), tubi in plastica con diametri diversi (2), raccordi per tubi in plastica (22), regolatore di flusso (1), basamento (1). Non incluso nel kit: serbatoio/tanica (1), sostegni (4), acqua. Costruire il modellino osservando il disegno a pagina 10. In particolare, il modellino rappresentato in figura è ottenuto utilizzando il tubo di diametro inferiore tagliato in pezzi di opportuna lunghezza al fine di realizzare i vari tratti. I collegamenti tra i vari tratti sono ottenuti mediante i raccordi a T e ad angolo. Il collegamento con il serbatoio/tanica è ottenuto utilizzando il tubo di diametro maggiore collegato al tubo di diametro minore in corrispondenza della freccia indicata in figura mediante l opportuno raccordo riduttore di diametro fornito nel kit. Una volta verificata la tenuta di tutti i collegamenti e che non vi siano perdite di acqua si suggerisce di effettuare le seguenti prove: Chiudere tutti i rubinetti e posizionare il serbatoio/tanica riempito di acqua più in alto (circa m) del modellino (ad esempio posizionando il modellino a terra e il serbatoio/tanica sopra un tavolo). Aprire i rubinetti 1A, 1B, 2A e 2B. La portata uscente dai quatto rubinetti è la stessa? Se no, da quali rubinetti esce la portata maggiore e perché? Dopo aver verificato che il regolatore di flusso indicato con la lettera V in figura sia completamente aperto, aprire anche gli altri 4 rubinetti. Aumentando il numero di rubinetti aperti, la portata uscente da ciascun rubinetto cambia e, se si, come? Modificare il grado di chiusura del regolatore di flusso: che effetto si ottiene sulla portata uscente dai rubinetti 3A, 3B, 4A e 4B e perché? Riaprire completamente il regolatore di flusso e, con tutti i rubinetti aperti spostare di quota il serbatoio/tanica: alzandolo e abbassandolo cambia la portata uscente dai singoli rubinetti? La portata aumenta o diminuisce alzando o abbassando il serbatoio/tanica? Provare ad abbassare il serbatoio fintanto che il livello dell acqua al suo interno non sia pari alla quota dei rubinetti 1A, 2A, 3A e 4A: che effetto si ottiene sulla portata uscente dai rubinetti? Provare quindi ad abbassare il serbatoio fino al livello dei rubinetti 1B, 2B, 3B e 4B: che effetto si ottiene sulla portata uscente dai rubinetti? 5

6 Esperimento 2: caratterizzazione del pannello fotovoltaico Materiale necessario: pannello fotovoltaico (1), multimetro ambientale multifunzione (1), cavi con morsetti a coccodrillo (2). Costruire un circuito collegando il pannello fotovoltaico al multimetro e misurare il valore della corrente (funzione multimetro digitale). Posizionare il pannello fotovoltaico in modo da catturare diverse quantità di luce (luce piena, penombra ecc.) e durante ogni situazione misurare l intensità luminosa con il multimetro ambientale (funzione luxmetro). Riportare su un diagramma i valori misurati per esaminare le caratteristiche del pannello fotovoltaico in dotazione. Esperimento 3: consumo delle lampadine Materiale necessario: misuratore di consumi energetici (1), termometro digitale (1), multimetro ambientale multifunzione (1). Non incluso nel kit: lampadina a incandescenza (1), lampadina a risparmio energetico (1), lampadina alogena (1), porta lampadine (1). Collegare ad una presa elettrica il misuratore di consumi e la lampada (in quest ordine). Avvitare la lampadina a incandescenza, accenderla e riportare su di un foglio il consumo elettrico, l illuminamento letto dal luxmetro e la temperatura della lampadina. Ripetere l esperimento per le altre due lampadine. Conoscendo le formule fisiche che collegano temperatura e intensità luminosa all energia, cosa possiamo dedurre dai dati? Si arriva sempre a sapere la destinazione del 100% dell energia? Se no, quali potrebbero essere le cause? Esperimento 4: pannello fotovoltaico e riscaldamento Materiale necessario: pannello fotovoltaico (1), multimetro ambientale multifunzione (1). Non incluso nel kit: lampadina a incandescenza (1), lampadina a risparmio energetico (1). Accendere la lampadina a incandescenza e posizionarla vicino al pannello fotovoltaico. Collegare il multimetro ambientale al pannello fotovoltaico e misurare la corrente (funzione multimetro digitale). Ripetere la stessa procedura utilizzando al posto della lampadina a incandescenza la lampadina a risparmio energetico. Quali differenze si possono apprezzare? 6

7 Esperimento 5: il cilindro che perde acqua Materiale necessario: cilindro in plastica, capacità 1 litro (1), domande/quiz. Non incluso nel kit: nastro adesivo/plastilina (1), forbici (1), acqua. Rispondere alle domande riportate di seguito nell esempio. Sigillare sul cilindro le risposte non selezionate con un pezzetto di nastro adesivo o plastilina. Riempire il cilindro con dell acqua e valutare quanto sono buone le abitudini messe in pratica in base alla fuoriuscita dell acqua dai fori non sigillati. Domande Fai la raccolta differenziata a casa/scuola? Raccogli separatamente rifiuti pericolosi quali batterie, lampadine esaurite? Raccogli separatamente i rifiuti biodegradabili? Restituisci ai negozi le bottiglie di vetro con cauzione? Quando acquisti i prodotti, valuti il fatto che la confezione sia riutilizzabile? Quando acquisti i prodotti, valuti quanti rifiuti produci? Risposte Dall alto verso il basso, in sequenza verticale a. Sempre b. Spesso c. Qualche volta d. Mai 7

8 Esperimenti contenuti nel kit IUSES Esperimento 1: sciogliere il ghiaccio Materiale necessario: termometro digitale (1). Non incluso nel kit: scatola in polistirolo (1), piattino (1), cubetti di ghiaccio di dimensioni simili (4), scatola di cartone (1), foglio di carta (1), penna (1), cronometro (1). Nota: per questo esperimento è necessario avere la disponibilità di un freezer nelle vicinanze. Prendere uno dei cubetti di ghiaccio e metterlo nella scatola posandolo sul piattino. Chiudere la scatola e verificare quanto tempo impiega il cubetto di ghiaccio a fondere. Nel frattempo praticare un foro sul coperchio della scatola utilizzando la punta del termometro e misurare la temperatura all interno della scatola ogni minuto, prendendo nota dei valori registrati. Prendere un altro cubetto di ghiaccio delle stesse dimensioni e ripetere l esperimento senza chiudere la scatola. Misurare la temperatura conducendo l esperimento prima in classe e poi in una zona più fredda (nel corridoio o all esterno della scuola), prendendo nota dei valori di temperatura registrati ogni minuto in entrambe le situazioni. Riprodurre gli esperimenti utilizzando al posto della scatola in polistirolo una scatola di cartone. Esperimento 2: isolamento termico I Materiale necessario: termometro digitale (1), cavi con morsetti a coccodrillo (4). Non incluso nel kit: scatola in polistirolo (1), batteria da 4,5 V (1), lampadina ad incandescenza, attacco E10, con supporto (1), foglio di carta (1), penna (1), cronometro (1). Collegare la lampadina ad incandescenza alla batteria da 4,5 V utilizzando i cavi con morsetto a coccodrillo e inserirla nella scatola in polistirolo. Chiudere la scatola e inserire il termometro mantenendo il display all esterno. Su di un foglio di carta annotare la temperatura iniziale all interno della scatola, quindi misurarla dopo un certo intervallo di tempo (almeno 15 minuti). Ripetere questo esperimento con la scatola aperta e con la scatola chiusa. Cosa si può notare? Cosa è necessario fare per ottenere una cambiamento di temperatura più significativo? Creare un grafico temperatura vs tempo per ogni esperimento. 8

9 Esperimenti con materiali non inclusi nel kit In questa sezione sono descritti alcuni esperimenti che si possono realizzare in modo molto semplice utilizzando materiali che si trovano comunemente nelle nostre case, a scuola ecc. e che non sono inclusi nel kit. Esperimento 1: forno solare Materiale necessario: scatola di cartone grande (1), scatola di cartone più piccola (1), piatto in vetro (1), sacchetto di plastica trasparente (1), pentola nera con coperchio scuro (1), termometro (1), pittura nera, carta da giornale, supporti (pietre, pezzi di legno ecc). Dipingere l'interno della scatola più piccola con la pittura nera e posizionare all'interno il piatto di vetro. Infilare la scatola di cartone più piccola in quella più grande e chiudere tutte le aperture con della carta da giornale. Mettere il cibo nella pentola, la pentola nel sacchetto di plastica trasparente, e riporre il tutto nella scatola, sotto il piatto di vetro. In quanto tempo raggiunge la temperatura massima? Perchè dobbiamo usare i sacchetti di plastica? Utilizzare alcuni supporti per cambiare l'orientamento del forno. Esperimento 2: accendere una lampadina con un palloncino di gomma Materiale necessario: palloncino (1), lampadina a incandescenza (1), lampadina a risparmio energetico (1), panno di lana (1). Gonfiare un palloncino e strofinarlo a lungo su un maglione o altro panno di lana, quindi avvicinarlo e allontanarlo a una lampadina a incandescenza tenuta in mano da un altro sperimentatore: succede qualcosa? Ripetere lo stesso esperimento con la lampadina a risparmio energetico: che succede adesso? Perchè? Esperimento 3: depurare l acqua Materiale necessario: ciotola capiente (1), bicchiere di altezza inferiore a quella della ciotola (1), telo di plastica (basta sia poco più grande dell'apertura della ciotola) (1), grande elastico (1), peso (1), acqua, sale. Salare un po' d'acqua e versarla nella ciotola; mettere il bicchiere nel centro della ciotola (con l'apertura verso l'alto) e coprire la ciotola col telo, fissandolo ai bordi con l'elastico in modo che risulti teso. Mettere il peso al centro del 9

10 telo in modo che ne risulti una concavità verso il basso e mettere tutto sotto ai caldi raggi del sole. Dopo un paio d'ore cosa si può notare nel bicchiere? Si può bere? Esperimento 4: plastica con l amido di mais Materiale necessario: fornello (1), pentola (1), mestolo (1), cucchiaio (1), cucchiaino (1), aceto (1), amido di mais (1), glicerina (1), acqua (1), tagliere in plastica (1), forno. In una pentola mettere 1 cucchiaio di amido di mais, 4 cucchiai di acqua, 1 cucchiaino di glicerina, 1 cucchiaino di aceto e mescolare. Dopo aver mescolato bene tutti gli ingredienti cucinare sul fornello continuando a mescolare. All'inizio si formerà un liquido simile al latte; quando il liquido comincia a bollire e ad addensarsi, si trasformerà in gel. Continuare a mescolare fino a quando il tutto comincia a diventare appiccicoso e abbastanza trasparente. A questo punto spegnere il fuoco e trasferire il materiale su un tagliere in plastica, stendendolo in uno strato sottile. Mettere ad asciugare nel forno per circa 2 ore a 80 C o fino a quando l'impasto sarà completamente trasparente e asciutto. Una possibile configurazione del mini acquedotto (esperimento 1 pag. 5) 4A 1A 4B 3A 1B V 2A 3B 2B 10

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