Energieumwandlungsketten – Experimente

Energieumwandlungsketten mit Sonnenenergie

Falls Sie Experimente für Energieumwandlungsketten suchen, an denen die Sonnenenergie beteiligt ist, probieren Sie es mit folgendem Versuch. Er funktioniert nur bei sonnigem Wetter.

1. Aus einer großen Kunststoffflasche schneiden Sie an einer Seite einen breiten Streifen heraus, der ungefähr einem Viertel des Flaschenumfangs entspricht. Der Flaschenhals darf dabei nicht zerschnitten werden.
2. Malen Sie das Innere der Flasche mit schwarzer Farbe an, zum Beispiel mit Plaka- oder Acrylfarbe. Lassen Sie die Farbe trocknen.
3. Überkleben Sie die oberen zwei Drittel des ausgeschnittenen Spaltes mit breitem Klebeband oder Folie. Das untere Drittel bleibt frei.
4. Schneiden Sie ein Stück Radiergummi so zurecht, dass es in den Flaschenhals passt. Stecken Sie eine Stecknadel durch den Radiergummi, die später von unten nach oben zeigen soll.
5. Befestigen Sie den Radiergummi im Flaschenhals, indem Sie eine andere Stecknadel von außen durch den Flaschenhals stecken, dann durch den Radiergummi und auf der gegenüberliegenden Seite wieder durch den Flaschenhals. Der Radiergummi ist nun im Flaschenhals fixiert und die nach oben zeigende Nadel ragt ein kleines Stück über den Flaschenhals hinaus.
6. Nun müssen Sie noch einen kleinen Propeller basteln, der sich frei auf der nach oben zeigenden Nadel drehen soll. Dazu eignet sich am besten Aluminiumfolie. Schneiden Sie einen Kreis aus, der etwas größer als die Flaschenöffnung ist.
7. Prägen Sie die Mitte des Kreises, die später auf der Nadel aufsitzt, vorsichtig mit einem Kugelschreiber.
8. Um die Flügel zu formen, schneiden Sie den Kreis sechsmal in gleichmäßigen Abständen ein, nicht ganz bis zur Mitte. Verdrehen Sie jeden Flügel vorsichtig ein kleines Stück in die gleiche Richtung. Setzen Sie den Propeller auf die nach oben zeigende Nadelspitze.
9. Stellen Sie die Flasche so hin, dass die Sonne auf die geschlossene Seite scheint. Der kleine Propeller beginnt bald, sich zu drehen, da sich die Luft im Inneren der Flasche aufheizt und nach oben steigt. Durch die untere Öffnung strömt ständig Luft nach.
10. Bei dieser Energieumwandlungskette erfolgt zunächst eine Umwandlung von Strahlungsenergie der Sonne in Wärmeenergie. Diese Wärmeenergie wird durch die Luftströmung und den Antrieb des Propellers in mechanische Bewegungsenergie umgewandelt.

Experiment zur Umwandlung mechanischer Energieformen

Mechanische Energie kommt in unterschiedlichen Formen vor, und zwar als Spannungsenergie, potenzielle Energie oder kinetische Energie. Diese Formen der mechanischen Energie bilden oft Energieumwandlungsketten. Für das folgende einfache Experiment bauen Sie sich aus einer kleinen Astgabel und einem Gummiband eine Schleuder.

1. Formen Sie eine Kugel aus Papier.
2. Spannen Sie das Gummiband und schleudern Sie die Kugel in die Höhe. Die Kugel erreicht den höchsten Punkt und fällt dann wieder zu Boden.

Durch das Spannen des Gummibandes durch Muskelkraft entsteht zunächst Spannungsenergie. Diese wandelt sich in kinetische, also Bewegungsenergie um. Wenn die Kugel den höchsten Punkt erreicht hat, hat sich die kinetische in potenzielle Energie umgewandelt. Die Kugel fällt und die potenzielle Energie verwandelt sich dabei wieder in kinetische Energie.

Die Zitronenbatterie – ein verblüffendes Beispiel für Energieumwandlungsketten

Falls Sie Beispiele für Energieumwandlungsketten suchen, bei denen die chemische und die elektrische Energie eine Rolle spielen, versuchen Sie einmal, eine Zitronenbatterie zu bauen.

1. Halbieren Sie zwei Zitronen. Stecken Sie in jede Hälfte einen Zinknagel und eine Kupfermünze, zum Beispiel ein 5-Cent-Stück.
2. Für eine Reihenschaltung verbinden Sie nun immer die Kupfermünze des einen Zitronenstücks mit dem Zinknagel des nächsten Zitronenstücks. Dafür können Sie Drähte mit Krokodilklemmen benutzen oder Sie wickeln den Draht jeweils um den Nagel und nehmen bei der Münze eine Büroklammer zu Hilfe. Schließen Sie den Kreis aber nicht. Für eine Parallelschaltung verbinden Sie immer Münze mit Münze und Nagel mit Nagel.
3. Schließen Sie den Minuspol einer Leuchtdiode an den freien Zinknagel an und den Pluspol an die freie Kupfermünze. Die Leuchtdiode müsste jetzt leuchten. Falls das Experiment nicht funktioniert, verwenden Sie mehr Zitronen. Die Zitronen dürfen nach diesem Experiment nicht mehr gegessen werden, da sie giftige Stoffe enthalten.
4. Beide Metalle reagieren mit der Zitronensäure und geben dadurch Ionen ab. Da das bei beiden Metallen mit unterschiedlicher Intensität geschieht, entstehen Ladungsunterschiede, die zu einer Spannung führen. Beim Schließen des Kreises kann ein Strom fließen. Der Zitronensaft dient dabei als Elektrolyt.

Bei diesem Experiment wird chemische in elektrische Energie umgewandelt und elektrische Energie in Licht.