السوناتة الشمسية: 16 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

مستوحاة من تجارب Augustin Mouchot التي تعمل بالطاقة الشمسية ، فإن هذه المجموعة من القوابض الزجاجية المتداخلة مع شبكات متغيرة الألوان تهدف إلى جذب فضول الفرد حول تحويل الطاقة الشمسية إلى حرارية. جزء من مجموعة WhatNot ، بعنوان Eighteen Sixty Six ، تم عرض هذه الأشياء في روسانا أورلاندي خلال أسبوع ميلانو للتصميم.

زجاج مختبر البورسليكات

صغير: 12 سم عمق × 16 سم ارتفاع

متوسط: 15 سم عمق × 19 سم ارتفاع

كبير: 18 سم عمق × 22 سم ارتفاع

الخطوة 1: الاستخدامات المبكرة لطاقة الشمس: بطل الإسكندرية

مفتونًا باختراعات الماضي والسابقة الجوهرية للطاقة الشمسية ، بحثت في تاريخ التجارب التي أجريت لفهم علاقتنا بالشمس.

كان بطل الإسكندرية عالم رياضيات ومهندسًا يونانيًا نشطًا في مدينته الإسكندرية ، مصر الرومانية (حوالي 10 م - 70 م). كانت أداة النافورة الخاصة به عبارة عن جهاز يتكون من العديد من الغرف بالماء والهواء ، حيث ينتقل الماء من وعاء إلى آخر عند وضعه في الشمس. تحت الشمس سوف يتمدد الهواء المسخن بالطاقة الشمسية ، مما يؤدي إلى الضغط على الماء داخل الفضاء ، مما يجبره على الخروج. وفي أحيان أخرى ، كانت أدواته تُخرج الهواء بدلاً من الماء ، مما يُصدر صوتًا أثناء مروره عبر صافرة متصلة بالفتحة.

قال مهندس المناظر الطبيعية الفرنسي إسحاق دي كوز ذات مرة شيئًا عن هذه الاختراعات الجديدة والنادرة لأعمال المياه ، "محرك رائع ، يتم وضعه عند سفح تمثال ، يرسل صوتًا عندما تشرق عليه الشمس ، كما يجب يبدو أن التمثال يجعل الصوت المذكور ". إنه يصف آلة تغنى عندما ضربتها شمس الصباح.

الخطوة الثانية: الاستخدامات المبكرة لطاقة الشمس: تجارب الصندوق الساخن

"تحميل =" كسول"

كانت الشبكة على سطح عبائاتي الزجاجية متماسكة على أنوال دائرية باليد. كان الهدف هو ربط طبقة من الشباك حول كل قشرة زجاجية بهذه المادة الحرارية لتوضيح التغير في درجة الحرارة. يحدد قطر النول قطر الأنبوب المحبوك ، لذلك كان عليّ أن أصنع أنوالًا مخصصة لتناسب قوابضتي. لقد صنعت مجموعتين من النول بأبعاد مختلفة حتى أتمكن من اختيار مدى إحكام ربط الحياكة حول كل من القوابض. كان وجود مجموعتين من الأحجام يجب أن يأخذ في الاعتبار القيود المختلفة للمواد المختلفة.

تم إخراج الأنوال من الخشب الرقائقي على آلة CNC وقطع الأوتاد من قضيب خشبي واحد. لقد قمت بإنشاء ملف Rhino وقمت بإعداد مسارات الأدوات على RhinoCam ، حيث تقطع الخطوط المسافة السلبية بين الأنوال ، والنقاط تحدد الثقوب. لقد استخدمت بتين ، واحدة لكل من حجمي الفتحة بحيث تتطابق وفقًا لقطر الأوتاد والأظافر. تأكد من أن هذه الأوتاد تتناسب مع ثقوب هيكل النول ، حتى أنها تلصقها لأسفل إذا لزم الأمر ، وإلا فسيكون من المستحيل ربطها. أفضل طريقة للتنقل حول استخدام Circle Loom هي مشاهدة مقاطع فيديو تعليمية على Youtube.

الخطوة 9: الصبغ الحراري

تأتي المواد الحرارية بأشكال عديدة ولكن لهذا الغرض ، كانت الأصباغ والأحبار هي الخيار الأفضل. يتحول الكثير منها إلى اللون الأبيض في ظل درجات الحرارة المرتفعة ، لكن نطاقات درجات الحرارة هذه يمكن أن تختلف. قد يكون العثور على مواد متغيرة الألوان أكثر صعوبة ، ولكن الحيلة هي أن يكون الشيء الذي تقوم بتطبيق الصبغة الحرارية هو اللون الذي تريده في نهاية التفاعل. في هذا المثال ، جربت قواعد الطلاء ومخففات الطلاء التي كانت بيضاء. أدى هذا إلى كتم سطوع صبغتي الأرجوانية ولكن أيضًا جعل التغيير أكثر وضوحًا. إذا كانت لدي قاعدة طلاء زرقاء وصبغة حرارية كانت صفراء ، فإن لون المحلول الخاص بي سيكون أخضر في درجة حرارة الغرفة ولكنه سيتغير إلى اللون الأزرق في ظل ظروف دافئة.

الخطوة 10: استكشاف المواد

لقد طلبت بكرات واضحة من أنابيب PVC في اثنين من أصغر الأحجام المتاحة ، بحيث تكون كل لفة 100 ياردة. لقد قمت بحقن المحلول الحراري في الأنبوب باستخدام محاقن بأحجام مختلفة لإبرة Luer Lock.

الخطوة 11: عملية الحقن

نجحت عملية الحقن بشكل جيد بعد بضع ياردات ، لكنها ستجعلها فقط حوالي 35 ٪ من 100 ياردة قبل أن تصبح بطيئة للغاية ولا معنى لها ، ناهيك عن أنها مؤلمة على يدي. حاولت أولاً حقن المحلول بعد أن كانت الأنبوب متماسكة بالفعل ، لذلك اعتبرت هذا عاملاً محتملاً يمكن أن يبطئ العملية.

الخطوة 12: عملية الحقن: حل المشكلات

لم أواجه أي مشكلة في حقن الماء من خلال 100 ياردة ، لذا حاولت تخفيف المحلول قدر الإمكان دون جعله يكتم الألوان تمامًا. حاولت أيضًا حقن المحلول أثناء غمر خصلة الأنبوب في دلو من الماء الساخن (وهذا هو السبب في أن اللون أبيض وليس أزرق). لا شيء يبدو أنه يساعد.

الخطوة 13: عملية الحقن: مضخة هوائية

لم يكن هناك شيء يعمل ، لذا فقد حان الوقت لإخراج المضخة الهوائية. ساعد هذا في دفع المحلول عبر 50٪ من الأنبوب … وفي النهاية كان علي أن أقبل أنه لن يمر وأقطع شقًا صغيرًا لحقن الحقنة في منتصف الطريق. لا يمكنك حقًا ملاحظة هذه الفواصل لكنها تخلق نقاط ضعف معرضة للكسر ، وقد دفعني النقص إلى الجنون! كانت المشكلة الأخيرة هي أنه حتى لو تمكنت من حقن المحلول عبر 100 ياردة بأكملها ، فبعد أسبوع يجف المحلول ويستقر على جانب واحد من داخل الأنبوب ويخلق فجوات هوائية كبيرة في جميع الأنحاء. تم إيقاف التجريب مؤقتًا لأنني اخترت استخدام مادة مختلفة.

الخطوة 14: حياكة شعر الدمية الحرارية

من الصعب جدًا العثور على خيوط متواصلة من الألياف الحرارية وشرائها ، ويجب أن تكون مستمرة. أنت بحاجة إلى ساحات وساحات من المواد للحياكة ، وإلا فستكون هناك عقدة ونهايات في جميع أنحاء الحياكة من ربط الخيوط معًا. تستخدم هذه المادة البلاستيكية الخاصة في صنع شعر الدمية. جمعت بين لونين ، أزرق يتحول إلى البنفسجي الغامق في ظل ظروف شديدة البرودة والوردي الذي يتحول إلى اللون الأبيض فوق درجة حرارة الغرفة ، من أجل إنشاء نطاق حراري أكبر.

الخطوة 15: مولد كهربائي حراري