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Solar Science
Les sciences de
I
é
nergie
solaire
A. MESSAGES DE SECURITE
À l'attention des parents : Veuillez lire toutes les instructions avant d'aider vos enfants. 1. L'aide
efla
surveillance d'un adulte sont en permanence nécessaires. 2. Pour les enfants de plus de 8 ans uniquement 3. Ce kit et le produit fini correspondant contiennent des composants de petite taille susceptibles
de provoquer un étouffement en cas d'utilisation Incorrecte. Maintenez hors de la portée des enfants de moins de 3
ana.
4. Lors d'un fort ensoleillement, avec le soleil à son zénith, le four et le chauffe-eau
solaire peuvent atteindre des températures très élevées. Il est donc nécessaire de toujours manipuler ces objeta avec précaution lorsqu'ils ont été exposés en plein soleil. Portez des gants de protection
thermique a'il s'avère nécessaire de manipuler l'installation. Veuillez manipuler les objets conformément aux recommandations et aux utilisations prévues. 5. Lors des expériences, Il est nécessaire
d'aligner les installations avec le soleil. Lorsque vous effectuez cette opération II est important de ne pas regarder le soleil directement, ni les panneaux réfléchissants car cela pourrait endommager vos
yeux. Vous pouvez porter une paire de lunettes de soleil.
B. CONTENU DU KIT
1 boite cartonnée, 4 panneaux réfléchissante argentés, 1 petit et 1 grand carré de papier noir, 1 couvercle en plastique
transparent, 2 indicateurs thermiques auto-collants, gradués à 70
A
C (158°F) et 40% (104°F), 1 plaque noire et son couvercle, 1 morceau de tube de plastique transparent, 1 bouchon avec deux ouvertures, 1
adaptateur pour embout de bouteille, f morceau de cire, ruban adhésif large, et Instructions détaillées. Sont également nécessaire mais non inclus dans le kit : une thermomètre de four (un thermomètre
standard n'est pas approprié car les températures à l'intérieur du four peuvent grimper très haut), du papier aluminium, un petit sac en plastique zippé, un morceau de fromage ou de chocolat, un petit oeuf,
une petite et une grande bouteille en plastique ayant contenu de l'eau ou des soda.
C. Four solaire
MISE EN GARDE DE SECURITE 1. Lors d'un fort ensoleillement, avec le soleil à son zénith, le Tour
solaire peut atteindre 100°C (212°F) voire plus. Pensez à toujours porter des ganta de protection thermique lorsque vous manipulez l'installation ayant été exposée au soleil. La supervision d'un adulte est
nécessaire. 2. Utilisez l'installation conformément à l'usage et aux recommandations fournies. Cet objet a été conçu uniquement pour une démonstration scientifique expérimentale. Il ne s'agit pas d'un
système de chauffage ou de cuisson. Veuillez ne pas consommer les aliments qui ont été chauffés ou cuits à l'intérieur de ces installations,
Ha
peuvent ne pas être totalement cuit. ASSEMBLAGE DU FOUR
SOLAIRE Vous aurez besoin de : la boite cartonnée, des 4 panneaux réfléchissants argentés, du petit et du orand carré de papier noir, du couvercle en plastique transparent, de l'indicateur thermique
gradué à 70°C (158°R et de ruban adhésif. Sont également nécessaire mais non indu dans le kit : un thermomètre de four (un thermomètre standard n'est pas approprié car lea températures à l'intérieur du
four peuvent grimper très haut), du papier aluminium, un petit sac en plastique Zippé, un morceau de fromage ou de chocolat, et un petit oeuf. 1. Pliez la boita cartonnée comme indiqué sur le schéma afin
de former le corps du four. 2. Placez le petit carré de papier noir au centre et au fond du four. 3. Placez le couvercle en plastique transparent sur le dessus de la boite. S assurer que le couvercle est bien
aligné par rapport à l'ouverture de la boite avant de le fixer plus solidement avec du ruban adhésif. 4. Insérez les petite onglets présents sur tous les panneaux réfléchissants dans les encoches afin de
former un tronc de pyramide inversé (comme sur le schéma). Puis emboîtez les grands onglets dans les encoches prévues à cet effet dans le couvercle transparent. Votre four solaire est terminé.
UTILISATION DU FOUR SOLAIRE
Pour obtenir une température maximale, vous devez placer le four solaire en milieu de Journée (entre 10h00 et 14h00) par une Journée ensoleillé sana nuage.
Comme le soleil se déplace dans le ciel au cours de la Journée, vous aurez besoin de modifier l'orientation de votre four
aiftn
que le soleil frappe directement le centre du four (vous pouvez utiliser une pierre
pour soulever un côté de la botte). Tournez le four au fur et a mesure du déplacement du soleil. Remarques : si vous souhaitez utiliser le four solaire en intérieur ou lors d'un TP de sciences, vous pouvez
utiliser une lampe de bureau munie d'une ampoule à incandescence de 60W comme source de chaleur. L'utilisation d'ampoule économique a fluorescence n'est pas recommandée car elle ne produira pas
assez de
chaleur.
Ajustez la position du four afin que l'ampoule soit directement au dessus de l'ouverture du four. Elle fonctionnera comme un simulateur solaire et chauffera le four. La supervision d'un
adulte est nécessaire lors de l'utilisation d'une lampe de bureau.
EXPERIENCES
1. Mesure de la température du four En collant l'indicateur de température gradué à 70°C (158°F) sur la face Interne du
four, vous pourrez visualiser depuis l'extérieur la température à l'intérieur du four (ne pas coller l'Indicateur sur le papier noir situé au fond du four car la température y est toujours plus haute). Placez le
four au soleil. Au bout d'un moment, la couleur de l'indicateur va devenir rose, signifiant que la température a atteint, voire dépasse, 70°C (158°F). Vous pouvez effectuer des enregistrements pour définir la
temps nécessaire pour atteindre cette température en fonction des Jours étudiés. Vous pouvez utiliser le graphique ci-dessous pour noter vos données. (Date, heure, température extérieure, conditions
météorologiques, tempe nécessaire pour atteindre 70°C (158°F), remarques) Cet indicateur définit simplement si la température atteint 70°C (158*F). Votre four solaire peut atteindre des températures plus
élevées lors d'un fore ensoleillement. Si vous souhaitez tester ces températures extrêmes, voua aurez besoin d'un thermomètre de four que voua placerez à l'intérieur de votre four solaire. Vous pouvez
également utiliser ce tableau pour enregistrer la température à l'intérieur du four toutes les 15 minutes. Placez le thermomètre de four à l'Intérieur d'un sac en plastique zippé et enregistrez les températures.
Quelles sont vos observations? (date, conditions météorologiques, température extérieure, heure, température du four, remarques) 2. Chauffer de la nourriture Bien que votre four solaire soit un petit
modèle comparé au vrai four solaire, la température à l'intérieur peut atteindre ou dépasser 70°C (158°F), lore d'une Journée ensoleillée - c'est un niveau bien suffisant pour faire fondre certains aliments.
Placez un morceau de fromage ou de chocolat emballe dans du papier aluminium, puis placez le dans le four. Il ne reste plus qu'à installer le four au soleil (se reporter aux instructions fournies ci-dessus).
Au bout d'un certains temps le chocolat ou le fromage devrait devenir mou. 3. L'expérience de la cuisson d'un œuf Mise en garde : Veuillez à ne pas consommer l'œuf cuit dans cette expérience mettant en
jeu le four solaire, car ce damier pourrait ne pas pouvoir cuire entièrement l'œuf, et dans ce cas certains pathogènes potentiellement présents dans l'œuf pourraient ne pas avoir été détruits par la cuisson.
La supervision d'un adulte est nécessaire. Vous pouvez également utiliser le four solaire pour illustrer de vrai capacité de cuisson. Du fait de sa petite taille, votre four est parfait pour démontrer comment
un œuf peut être cuit par le soleil. Pour commencer, êmbaTTez un petit œuTdans le grand morceau Te papier noir fourni. Si votre oeuf était conservé au réfrigérateur, laissez
te
quelque temps à température
ambiante, sinon sa cuisson prendra beaucoup plus de temps. Pensez à essuyer l'oeuf de toute trace d'eau de condensation. Puis, placez l'oeuf emballé dans un petit sachet en plastique zippé, et installez
l'ensemble dans le four. Il ne reste plus qu'à installer le four au soleil et à attendre. Si voua utilisez un thermomètre de four, vous pouvez suivre l'augmentation de température. Par une journée ensoleillée et
chaude, l'oeuf devrait cuire à l'état "mollet" en 3 à 4 heures. Voua pouvez essayer d'améliorer votre four solaire de manière à mieux cuire votre œuf et plus rapidement. Vous pouvez augmenter la surface
réfléchissante avec du papier aluminium
afin
de collecter une plus grande quantité de lumière. Vous pouvez également améliorer l'isolation thermique de .manière à mieux conserver la chaleur à l'Intérieur
du four. Vous pouvez découper une boita d'emballage légèrement plus grande que le four, pratiquer une ouverture, et y Installer le four. L'air présent entre la paroi de la boite et celle du four agira comme
une couche isolante. Essayez de réfléchir à différentes manières d'isoler la boite et comparez la cuisson des oeufs en fonction de l'isolation ou non du four.
COMMENT VOTRE FOUR SOLAIRE
FONCTIONNE-T-IL
? Votre four solaire fonctionne en collectant et concentrant les rayons du soleil. Tous les rayons frappent le collecteur composé de panneaux réfléchissants et concentre la
chaleur 6 l'intérieur du four. Le papier noir absorbe la chaleur qu'il reçoit, et participe à l'élévation de température du four. Du fait que les collecteurs ont une surface bien supérieure à celle du four II existe
un mécanisme de concentration des rayons du soleil. La nourriture placée à l'intérieur du four est chauffée par las rayons qui la frappent, et par l'augmentation de la température dans le four. Lea alimenta
absorbent
Ta
chaleur, et donc cuisent.
Le
four solaire illustre le principe de fonctionnement des vrais fours solaires dont la température bien plus élevée est suffisante pour cuire du pain ou un steak.
DEPANNAGE
Si votre four solaire ne chauffe pas ou ne fonctionne pas : • Vérifiez que l'énergie solaire est suffisante. Le soleil est le plus chaud en milieu de journée, entre 10h00 et 14h00. Essayez
donc de réaliser vos expériences au cours de cette période, ou recommencez lore d'une journée plus ensoleillée. * Assurez-vous que la partie supérieure du four fait bien face au soleil afin de collecter le
maximum d'énergie et de rayonnement solaire, et bien se rappeler de modifier l'orientation au four en fonction du déplacement du soleil dans le ciel. * Evitez de réaliser les expériences par temps froid ou
venté car ce dernier empêchera l'air du four de se réchauffer. • Voua pouvez également fixer les côtés du four avec un ruban adhésif large ou en emballant l'ensemble du four dans du film alimentaire. Cela
permettra de prévenir la déperdition d'air chaud.
INFORMATIONS AMUSANTES
* Un four solaire est un système réfléchissant simple qui collecte la chaleur et l'énergie solaire et la concentre sur
la nourriture afin de la cuire. • Il existe différentes conceptions de fours solaires. Ils fonctionnent tous de la même manière, en collectant et concentrant les rayons du soleil. Plus le collecteur est large, plus
l'énergie collectée est importantes et plus la température Intérieure est élevée. • Les fours solaires fonctionnent le mieux tout au long de l'année dans les régions tropicales, car les rayons du soleil sont plus
forte et au zénith tous les Jours. Près des pôles terrestres, le soleil est normalement bas dans le ciel et l'effet thermique est plus faible. • Certains fours solaires ont un forme concave dont la surface
Intérieure est recouverte d'un revêtement réfléchissant. La température est concentré sur la partie inférieure du four où est placé la nourriture. • Les fours solaires sont respectueux de l'environnement car
l'énergie solaire est renouvelable. Ils sont également utiles dans des zones isolées du monde où II n'existe pas de circuit d'énergie électrique et où les carburants sont rares et chers. • Une centrale solaire
utilise un grand nombre de miroirs pour capturer et concentrer la chaleur. Cette dernière est utilisée pour transformer l'eau en vapeur afin de faire tourner dea turbines qui produisent de l'électricité.
D.
CHAUFFE-EAU SOLAIRE
MISE EN GARDE DE SÉCURITÉ Lors d'un fort ensoleillement, avec le soleil à son zénith, les parois du chauffe-eau solaire ainsi que l'eau contenue à l'intérieur peuvent
atteindre 50°C (122°FJ ou plus. Il faut toujours manipuler le chauffe-eau avec précaution lorsqu'il a été exposé au soleil. La supervision d'un adulte est nécessaire.
ASSEMBLAGE DU
CHAUFFE-EAU SOLAIRE
Vous aurez besoin de : la plaque noire, du tube en plastique transparent, du bouchon avec deux ouvertures, de l'adaptateur pour embout de bouteille, de la cire, de
l'Indicateur thermique 40°C (104°F) et du ruban adhésif. Sont également nécessaire et non inclus dans le kit : une petite et une grande bouteille en plastique ayant contenu de l'eau ou des soda. Sont
également nécessaire et non inclus dans le kit : une petite et une grande bouteille en plastique
ayant
contenu de l'eau ou des soda. 1. Installez le tube en plastique transparent dans le sillon prévu à cet
effet dans la plaque noire, comme Indiqué sur le schéma. Commencez en laissant 35 cm à partir de l'une des extrémités du tube afin que vous puissiez avoir environ 40 cm de libre à l'autre extrémité.
Insérez doucement le tube dans le sillon, en prenant soin de ne pas pincer le tube (car cela arrêterait le flux d'eau). 2. Installez délicatement le couvercle sur la plaque. 3. Afin de prévenir la dispersion de
chaleur depuis le dos de la plaque, on déposera cette dernière sur un sac en plastique plié. On peut utiliser le ruban adhésif fourni pour fixer les différentes parties. (Voua pouvez utiliser également du ruban
adhésif pour sceller les borda de la plaque et prévenir toute perte de chaleur.) 4. Pula, placez la plaque à la vertical de manière à ce que la partie la plus longue du tube (40 cm) soit en bas, et fa partie la plus
courte (35 cm) en haut. Insérez les deux extrémités du tube à travers le bouchon possédant deux ouvertures. Le tube le plus long doit dépasser un petit peu du bouchon, alors que la partie la plus courte du
tube doit avoir 10 cm de libre au-delà du bouchon comme indiqué sur le schéma. Puis, utilisez la cire pour rendre étanche les trous de part et d'autre du bouchon. 5. Vous allez devoir préparer un support
pour le chauffe-eau. Pour cela, remplissez la grande bouteille en plastique avec de l'eau ou du gravier afin de l'alourdir pour éviter quelle ne se renverse, puis refermer la avec son bouchon. Placez ensuite
l'adaptateur pour embout de bouteille. 6.1a petite bouteille va
eue
utilisée comme chauffe-eau. Remplissez la bouteille avec environ 10 à 12 cm d'eau, puis placez le bouchon comprenant les tubes sur
l'embout, faîtes pénétrer les tubes à l'intérieur et vissez le bouchon. Vous pouvez maintenant retourner la bouteille, de manière à ce que l'eau puisse circuler dans le tube, veuillez vous assurer que la niveau
d'eau recouvre les deux extrémités du tube. Secouez doucement ou tapotez le tube et la plaque de manière
a
déloger toutes les bulles d'air. Assurez-vous bien que toutes les bulles ont été éliminées avant
de passer à l'étape suivante. 7. Voua pouvez maintenant installer votre chauffe-eau solaire. Placez la petite bouteille servant de réservoir sur la partie supérieure de l'adaptateur qui a déjà été installé sur la
grande bouteille, toute en s'assurent que les tubes sortent bien de l'embase sans âtre coincés. 8. Vous pouvez maintenant coller l'indicateur thermique 40°C (104°F) sur la surface externe de la petite
bouteille juste en-dessous du niveau d'eau. 9. Fixez la partie
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