Jak zbudować piec słoneczny do projektu naukowego

Przy pomocy kilku godzin wysiłku i odpowiednich materiałów prawie każdy, kto ma dostęp do narzędzi, może zbudować mały piec słoneczny, który może wytwarzać temperatury przekraczające 500 stopni Fahrenheita. Najpierw wybierasz soczewkę lub lustro odbijające jako środek do skupienia promieni słonecznych; wybór ten ma wpływ na układ ramy pieca i innych części. Możesz użyć pieca do gotowania wody, lutowania małych przedmiotów lub do innych zastosowań wymagających wysokich temperatur.

Piec słoneczny działa poprzez skupianie światła słonecznego z obszaru około jednej stopy kwadratowej do cala kwadratowego lub mniejszego; w słoneczny dzień intensywne promienie niosą wystarczająco dużo energii, aby punkt ogniskowy był bardzo gorący. Soczewka lub lustro wielkości średniej patelni do pizzy będą działać; mniejszy nie zbierze wystarczającej ilości światła, aby był użyteczny, a większy może być niewygodny. Soczewka Fresnela to idealna soczewka do tego zadania; składa się z płaskiego kawałka szkła lub przezroczystego tworzywa sztucznego z wyciętymi w nim koncentrycznymi rowkami. Soczewki Fresnela są niedrogie i dostępne w sklepach hobbystycznych. Kolejnym dobrym wyborem jest lustro paraboliczne; nie musi mieć doskonałej jakości optycznej, ponieważ Twoim celem jest skupienie światła, a nie tworzenie obrazów. Należy zauważyć, że soczewka skupia światło po przeciwnej stronie wpadającego światła słonecznego; skupienie lustra znajduje się po tej samej stronie. Jeśli wybierzesz soczewkę Fresnela do swojego pieca i jeśli ma jedną rowkowaną stronę, ta strona jest skierowana na zewnątrz, w kierunku słońca.

Konstruujesz ramę do pieca słonecznego jako środek do unieruchomienia soczewki lub lustra oraz do trzymania kolektora, który wyłapuje skupione światło. Do zbudowania ramki można użyć mocnego metalu, drewna lub plastiku, o ile unikasz błyszczących materiałów, które mogą przypadkowo odbijać światło słoneczne w twoje oczy. W idealnym przypadku rama obraca się na osi poziomej, aby dostosować lustro lub obiektyw tak, aby były skierowane bezpośrednio na słońce, niezależnie od pory roku i dnia. Po wyregulowaniu trzpień powinien mocno dokręcić na swoim miejscu, zapewniając stabilną konfigurację.

Kolektor pieca to kubek lub pojemnik, który łapie skupione promienie słoneczne i nagrzewa się. Do pojemnika użyj matowego lub matowego metalu; Plastik stopi się lub spali niemal natychmiast, a lśniący metal może odbijać słońce w oczy. Unikaj lakierowanego metalu, ponieważ gorące promienie słoneczne spalą farbę, prawdopodobnie wytwarzając niebezpieczne opary. Zdobądź cegłę, która posłuży jako ognioodporny cokół, na którym położysz kolekcjonera; metal również się sprawdzi, chociaż cegła nie będzie odprowadzać ciepła z kolektora, pomagając utrzymać jego wysoką temperaturę.

Z piecem solarnym wiążą się dwa kluczowe zagrożenia: ciepło i jasne światło słoneczne. Jeśli dotkniesz kolektora lub umieścisz rękę w obszarze ogniska, skupione światło spowoduje bolesne oparzenia. Zachowaj taką samą ostrożność przy przedmiotach, które ogrzewasz piecem słonecznym, jak przy podgrzewaniu przedmiotów z piekarnika kuchennego; użyj szczypiec do umieszczania i pobierania przedmiotów do kolektora. Jasne, skoncentrowane światło słoneczne stanowi również zagrożenie dla oczu; unikaj wpatrywania się w skupione światło przez dłuższy czas i nigdy nie pozwól, aby odbijało się ono bezpośrednio w twoich oczach.

Moc pieca słonecznego jest bezpośrednio związana z jego wielkością; większe soczewki i lustra dają wyższą temperaturę. Duży, wolnostojący piec słoneczny o wielkości około metra topi miękkie metale, takie jak ołów i miedź; mniejsze modele stołowe mogą topić lut. Ostrożnie możesz również użyć pieca do wypalania gliny na ceramikę. Zagotuje wodę do gotowania oraz piecze mięso i warzywa. Możesz także wykorzystać ciepło pieca do zasilania silnika Sterlinga do zasilania elektrycznego lub do obsługi małych maszyn.