Udarbejdet af Dorthe Agerkvist og Marianne Jakobsen, Herlev Gymnasium & HF i samarbejde med Engineer the Future og med støtte fra Region Hovedstaden.
Formål
I dette engineering-forløb introduceres eleverne til emnet energilagring og de problemer, dette medfører samt mulige løsninger såsom stenbatterier til lagring af energi. Eleverne skal selv bygge og teste prototyper af batterier bygget af små sten. Herunder skal de bestemme den specifikke varmekapacitet af de sten, de anvender. De skal undersøge forskellige selvvalgte aspekter af stenbatteriet såsom nyttevirkning ved opvarmning, afkølingen eller andet.
Relation til FN's verdensmål for bæredygtig udvikling
Verdensmål 7: Bæredygtig energi [2]
Niveau
- Fysik B
- Matematik A/B
Kernestof og faglige mål
Fysik
- Effekt, energi og varme
- Varmekapacitet
- Specifik varmekapacitet
- Energikvalitet
- Nyttevirkning
Matematik
- Modellering
Suppplerende stof
Fysik
- Afkøling og isolering
Apparatur og materialer til forløbet
- Sten, både i forskellige størrelser og forskellige typer
- Rør (for eksempel afløbsrør) med huller i siderne samt overgangsstykker
- Aluminiumsnet til at lave enderne (eller ostelærred)
- Spændebånd eller strips til at holde aluminiumsnettet
- Hårtørrere eller varmepistoler
- Termofølere til dataopsamling eller termometre
- Wattmetre
- Vægt
- Gaffatape (til at tætne diverse overgange)
- Termobægre
- Elkedel
- Stativer
- ’Teposer’ af tyndt papir til at fylde sten i
- Evt. isoleringsmateriale og sølvpapir
Forløbsmaterialer til download
-
Alle materialer kan downloades neder på denne side [3], hvor der står 'Hent alle materialer'.
-
En mere detaljeret introduktion til engineering kan findes her [4].
LÆR
I dette forløb introduceres eleverne til emnet energilagring og de problemer, dette medfører samt mulige løsninger såsom stenbatterier til lagring af energi. Derefter skal de selv bygge og teste små prototyper af batterier bygget af små sten. Herunder skal de bestemme den specifikke varmekapacitet af de sten, de anvender. De skal undersøge forskellige selvvalgte aspekter af stenbatteriet såsom nyttevirkning ved opvarmning, afkøling eller andet. Inden forløbet skal eleverne i fysik have haft de grundlæggende begreber inden for varmelære som effekt, energi og varme, specifik varmekapacitet og nyttevirkning, men ikke afkøling og isolering. I matematik skal eleverne have arbejdet med et udvalg af de gængse matematiske modeller og regression som lineær, eksponentiel og potensregression. Man kan også inddrage differentialregning og væksthastighed, hvis man vil. Det vil være relevant at inddrage Verdensmål 7: Bæredygtig energi [5]i forløbet.
GØR
Forløbet indledes med en præsentation af nedenstående narrativ og problem, som fungerer som introduktion til selve udfordringen. Eleverne præsenteres også for de kriterier, der er til stenbatteriet og rammen for deres arbejde. Ligeledes introduceres de til engineering designprocessen og de enkelte delprocesser (se første lektion i lektionsplanen). Forløbet kan justeres, alt efter hvor meget tid, der er til rådighed. Forløbet er struktureret efter de enkelte delprocesser, men man kan vælge at tage eleverne igennem delprocesserne i en anden rækkefølge og tilpasse materialet og lektionsplanen herefter.
Download lærervejledning og lektionsoversigt her: Engineeringforløb - Design dit eget stenbatteri (engineerthefuture.dk) [3]
DEL
Eleverne er ansat i den rådgivende ingeniørvirksomhed kaldet Future Storage. En kunde har henvendt sig og spurgt, om energilagring i sten eller stenbatterier er praktisk muligt, og hvilke anbefalinger firmaet kan give til det videre arbejde.
Elevernes udarbejder på baggrund af deres stenbatteri og undersøgelser om metodens brugbarhed en anbefaling til kunden om denne type af energilagring.