Μάθημα : Επιστήμη_Στ΄ τάξης_2019-2020

Υπάρχουν 3 κατηγορίες ηλιακών φούρνων και πολλά διαφορετικά σχέδια που μπορούμε να φτιάξουμε. Περισσότερα για τους ηλιακούς φούρνους στη σελίδα μας στο wiki του Εργαστηρίου ΦΕ:  Ηλιακοί φούρνοι ή αλλιώς … "ηλιομαγειρέματα γεμάτα απολαύσεις"

Ο πιο απλός ηλιακός φούρνος που μπορείτε να φτιάξετε είναι με ένα (ή και με 2) κουτιά από πίτσα. 

Υλικά που χρειαζόμαστε

• ένα κουτί πίτσας που έχουμε χρησιμοποιήσει ή ένα καινούριο, εάν υπάρχει
• μαύρο χαρτόνι
• αλουμινόχαρτο ή αλουμινοταινία
• ένα κομμάτι ζελατίνη ή μια σακούλα ψησίματος για φούρνο ή άλλο διαφανές πλαστικό
• άσπρη κόλλα, κολλητική ταινία, ψαλίδι, χάρακα, μαρκαδόρο ή μολύβι
• ένα μικρό κομμάτι ξύλο ή ένα κομμάτι σύρμα

Τι θα κάνουμε

Κόβουμε ένα κομμάτι αλουμινόχαρτο και ένα κομμάτι μαύρο χαρτόνι στις διαστάσεις της βάσης του κουτιού της πίτσας. Βάζουμε κόλλα στον πάτο του κουτιού και κολλάμε το αλουμινόχαρτο, με τη γυαλιστερή του επιφάνεια προς τα πάνω. Έτσι θα έχουμε καλύτερη μόνωση για το κουτί μας. Αφού το αφήσουμε να στεγνώσει καλά, κολλάμε το μαύρο χαρτόνι πάνω από το αλουμινόχαρτο.

Για να φτιάξουμε τον ανακλαστήρα του φούρνου σχεδιάζουμε ένα τετράγωνο στο καπάκι του κουτιού, αφήνοντας μια απόσταση 3 εκατοστών περίπου από τις γύρω άκριες του κουτιού. Κόβουμε τις τρεις πλευρές αυτού του τετραγώνου και αφήνουμε άκοπη την τέταρτη πλευρά, η οποία βρίσκεται στο πίσω μέρος του κουτιού, εκεί όπου στηρίζεται το καπάκι όταν ανασηκώνεται. Ανασηκώνουμε αυτό το πλαίσιο και το λυγίζουμε προσεχτικά προς τα πίσω, για να πάρει μια κλίση. Χρησιμοποιούμε χάρακα για να αποφύγουμε πιθανό σκίσιμο στις άκρες.

Κόβουμε ένα κομμάτι αλουμινόχαρτο με εμβαδόν λίγο μεγαλύτερο από εκείνο του τετράγωνου ανακλαστήρα που μόλις κατασκευάσαμε και έπειτα το κολλάμε στο χαρτόνι, με τη γυαλιστερή του επιφάνεια προς τα πάνω. Φροντίζουμε να περισσεύουν 2-4 εκ. αλουμινόχαρτο γύρω από τον τετράγωνο ανακλαστήρα, για να μπορούμε να το γυρίσουμε και να το κολλήσουμε στην πίσω πλευρά του, διπλώνοντάς το προσεχτικά. Έτσι, ο ανακλαστήρας αποκτά μεγαλύτερη σταθερότητα.

Κλείνουμε το καπάκι και τον ανακλαστήρα και κολλάμε ένα κομμάτι ζελατίνη ή άλλο διαφανές πλαστικό στο άνοιγμα που έχει το καπάκι, από την κάτω μεριά, εκείνη που κοιτάζει τη βάση του κουτιού μας. Σχεδιάζουμε και κόβουμε ένα τετράγωνο κομμάτι, σε μέγεθος λίγο μεγαλύτερο από το πλαίσιο του ανακλαστήρα. Στο σημείο αυτό, αν θέλουμε να έχει καλύτερη απόδοση ο φούρνος μας μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια ειδική πλαστική και διάφανη σακούλα ψησίματος για φούρνο, μεσαίου μεγέθους.

Κολλάμε καλά τη ζελατίνη με κόλλα ή κολλητική ταινία έτσι, ώστε να μην περνά αέρας από τις άκρες αυτού του πλαισίου. Για να έχουμε καλύτερα αποτελέσματα μπορούμε να κόψουμε και να κολλήσουμε διπλή σακούλα ψησίματος φούρνου. Το μεσαίο μέγεθος θα πρέπει να ταιριάζει καλά.

Για να στηρίξουμε τον ανακλαστήρα του φούρνου μας μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα κομμάτι σύρμα. Αφού το λυγίσουμε σε σχήμα «Ζ», μπορούμε από τη μια μεριά να το στερεώσουμε στον ανακλαστήρα μας, κάνοντας μια μικρή τρύπα στο χαρτόνι και από την άλλη στο καπάκι του κουτιού της πίτσας. Για καλύτερη στήριξη μπορούμε να κολλήσουμε μια λωρίδα από διπλό κυματιστό χαρτόνι μήκους 10-12 εκ. και πλάτους 1-1,5 εκ. σε μία από τις πλάγιες πλευρές του κουτιού της πίτσας, με τις πτυχώσεις του παράλληλες στο καπάκι του κουτιού. Έτσι, θα έχουμε αρκετές εναλλακτικές θέσεις στήριξης και προσαρμογής του ανακλαστήρα μας, βάζοντας το σύρμα στις διάφορες εσοχές που σχηματίζονται από τις πτυχώσεις της λεπτής λωρίδας του κυματιστού χαρτονιού που προσθέσαμε.

Συγχαρητήρια! Μόλις κατασκευάσατε τον πρώτο σας απλό ηλιακό φούρνο από ένα κουτί! Δεν έχετε παρά να τον στρέψετε προς τον ήλιο και να προσαρμόστε ανάλογα τον ανακλαστήρα με το αλουμινόχαρτο, ώστε να μη σκιάζεται το μπροστινό μέρος του κουτιού και να ανακλάται η ηλιακή ακτινοβολία μέσα στο κουτί. Προσπαθήστε να ψήσετε λεπτές φέτες ψωμιού για τοστ με τυρί και ντομάτα! Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα θερμόμετρο για να μετρήσετε τη θερμοκρασία μέσα στο φούρνο σας. Η θερμοκρασία συνήθως κυμαίνεται ανάμεσα στους 60 με 70 ºC, ανάλογα με την κατασκευή σας και την ηλιοφάνεια. Θα ήταν ενδιαφέρον να καταγράψετε τις παρατηρήσεις και τις μετρήσεις σας σε ένα σημειωματάριο και ακόμα να κάνετε ένα γράφημα των θερμοκρασιών του φούρνου σας σε σχέση με τις διαφορετικές ώρες της ημέρας.

Για να είναι πιο σταθερός ο φούρνος σας είναι προτιμότερο να χρησιμοποιήσετε κουτιά πίτσας, που είναι κατασκευασμένα από λεπτό κυματιστό χαρτόνι και όχι από απλό γκρίζο χαρτόνι. Μπορείτε ακόμα να ανασηκώσετε ελαφρά το φούρνο σας με 1-2 βιβλία ή με μια πλακουτσωτή πέτρα, για να μπαίνει περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία μέσα στο κουτί, ειδικά τις πρωινές ώρες.

Το μαγείρεμα παίρνει χρόνο και η πορεία του ήλιου στον ουρανό κατά τη διάρκεια της ημέρας μας αναγκάζει να αλλάζουμε τη θέση του ηλιακού μας φούρνου, προκειμένου να είναι πάντοτε σωστά προσανατολισμένος. Δε χρειάζεται να κοιτάζουμε τον ήλιο για να το κάνουμε αυτό. Αρκεί η σκιά του φούρνου μας ή του ανακλαστήρα του να είναι παράλληλη στις πλευρές του κουτιού μας και τότε ο φούρνος μας είναι καλά προσανατολισμένος, με τις ακτίνες του ήλιο να πέφτουν πάνω του με τον καλύτερο τρόπο.

Τι μπορούμε να κάνουμε ακόμα

• Να προσθέσουμε κι άλλους ανακλαστήρες με επιπλέον χαρτόνια που θα στερεώσουμε με χαρτοταινία δεξιά και αριστερά του κεντρικού.
• Να προσθέσουμε μερικά φύλλα από χαρτόνι στον πάτο του κουτιού ή/και στις εσωτερικές πλευρές του για επιπλέον μόνωση.
• Να κάνουμε μετρήσεις για τη θερμοκρασία του ηλιακού φούρνου χρησιμοποιώντας ένα κατάλληλο θερμόμετρο.

Να κατασκευάσουμε ακόμα ένα ηλιακό φούρνο από δύο κουτιά πίτσας, βάζοντας τον ηλιακό φούρνο που κατασκευάσαμε μέσα σε ένα μεγαλύτερο κουτί πίτσας. Ανάμεσα στα δύο κουτιά μπορούμε να τοποθετήσουμε τσαλακωμένα κομμάτια χαρτιού (εφημερίδες) ή βαμβάκι για επιπλέον μόνωση.

Οι αρχές της επιστήμης που εμπλέκονται στη λειτουργία αυτού του απλού ηλιακού φούρνου είναι:

• “Ενέργεια από τον ήλιο” – τοποθετούμε κατάλληλα το κουτί πίτσας έτσι, ώστε η ηλιακή ακτινοβολία (πηγή ενέργειας) να περνάει μέσα από το διαφανές καπάκι του κουτιού. Με αυτόν τον τρόπο, έχουμε ανάκλαση από τον ανακλαστήρα της κατασκευής μας και από το εσωτερικό του κουτιού, αλλά και απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας από τη μαύρη επιφάνεια της βάσης του (εφόσον έχουμε τοποθετήσει μαύρο χαρτόνι).
• θερμομόνωση – διατήρηση της θερμότητας με την παγίδευση του θερμού αέρα μέσα στο κουτί, αλλά και με την επανεκπομπή της θερμικής ενέργειας (υπέρυθρη ακτινοβολία) από το εσωτερικό του κουτιού, σημαντικό μέρος της οποίας δε διαφεύγει, αλλά “παγιδεύεται” από το διάφανο πλαστικό που υπάρχει στο καπάκι και παραμένει μέσα στο κουτί.
• θερμοχωρητικότητα, – μπορεί να γίνει αντιληπτή μέσα σε ένα ηλιακό φούρνο, είτε είναι ένας απλός όπως το κουτί πίτσας είτε είναι πιο εξελιγμένος με μονωμένες χαρτόκουτες. Μεγάλες ποσότητες φαγητού θα έχουν μεγαλύτερη θερμοχωρητικότητα (θερμική μάζα) και θα χρειαστεί περισσότερος χρόνος για να θερμανθεί το εσωτερικό του φούρνου.

Δείτε στο παρακάτω βίντεο μία πιο προχωρημένη κατασκευή του ηλιακού φούρνου με ένα κουτί πίτσας. Τα παιδιά χρησιμοποιούν εφημερίδα για μόνωση του κουτιού τους, διπλή ζελατίνη περιτυλίγματος για καλύτερο καπάκι (δείτε πώς την τοποθετούν!) και επίσης ενισχύουν τη μόνωση στη βάση του κουτιού. Ακόμη χρησιμοποιούν μοιρογνωμόνιο για να μετράνε την κλίση του ανακλαστήρα τους. Σίγουρα θα πάρετε πολλές ιδέες και για τη δική σας κατασκευή!

Αυτό το e-μάθημα είναι βοηθητικό στο e-project που έχετε ως e-εργασία-project για την κατασκευή ενός τέτοιου απλού ηλιακού φούρνου από ένα (ή/και 2) κουτιά πίτσας.

Δείτε επίσης το παρακάτω βιντεάκι από την εκπομπή "Μηχανή του Χρόνου", σχετικό με την ηλιακή ενέργεια. Θα το συζητήσουμε! ...