c

דוח ניסוי

בעיה-  כיצד משפיע כמות בני האדם על הטמפרטורה בחדר?

השערה- ככל שיהיו יותר בני אדם שמייצרים חום גוף שלא מתועל לשום מטרה כך יהיה יותר חם בחדר.

תכנון הניסוי- מכניסים 25 תלמידים ומודדים את כמות החום שהם מפיקים במשך חצי שעה.

כלים וחומרים- חיישנים, 25 תלמידים , מחשב.

מהלך ניסוי-

·        נפנה חדר למדידה.

·        נמדוד את טמפרטורת החדר.

·        נחבר את החיישנים למחשב, נפעיל את החיישנים למדיד בכל דקה במשך חצי שעה, נכוון את החיישנים למדידת הטמפרטורה.

·        נקפיד שכל החלונות והדלתות סגורות היטב ושאף אחד לא יעזוב את החדר.

·        נכניס  25 תלמידים ונסגור את הדלת

·        בעת סיום המדידה נכניס את התוצאות למחשב ונסדר אותן בטבלה.

·        נודה  למשתתפים (המיוזעים) ונוציא אותם בחוצה מן החדר.

התוצאות-

זמן (דקות)	טמפרטורת הסביבה [°C]
0	22.9
1	23
2	23
3	23.2
4	23.2
5	23.3
6	23.3
7	23.5
8	23.6
9	23.7
10	23.9
11	24
12	24.2
13	24.3
14	24.5
15	24.7
16	24.9
17	25.1
18	25.2
19	25.4
20	25.5
21	25.6
22	25.8
23	26
24	26.1
25	26.2
26	26.4
27	26.5
28	26.6
29	26.8
30	27

מסקנות- 

* 25 בני אדם בחדר סגור למשך חצי שעה מספקים מספיק חום בכדי להעלות את טמ'פ החדר בכ- 5 מעלות צלסיוס.

* 25 בני אדם מפיקים בחצי שעה  אנרגיה לא מנוצלת של כ- 96683 ג'ול, 96.7 קילו וואט!

המלצות לעתיד-

* להכניס יותר אנשים בחדר יותר גדול. 

* למצוא לאנשים תעסוקה.

* למדוד לחות.

שאלת חקר, שאלות משנה ותכנון מחקר

חלק א:

שאלת חקר: כיצד משפיעה כמות בני האדם על הטמפרטורה בחדר?

משתנים: חוף גוף וטמפרטורה.

חלק ב + חלק ג:

1. מהו חום גוף?

אנרגיה תרמית, כלומר חום, נפלטת כתוצר לוואי בעקבות כול פעילות כימית המתרחשת בגוף החי. בגוף האדם רוב החום נוצר ברקמות פנימיות, בעיקר בכבד,במוח, בלב ובשרירי השלד. אפילו המחשבות שלנו מייצרות חום רב!

2. באיזה איבר נשלט חום הגוף?

חום הגוף נשלט על-ידי אזור קטן בבסיס המוח שנקרא היפותלמוס.

3. מהו החום התקין של הגוף?

החום התקין של הגוף הוא בסביבת 37 מעלות C (שווה 98.4 מעלות Fr).

4. באילו שעות של היום חום הגוף יותר גבוהה?

באופן טבעי, חום הגוף עולה מעט בשעות הערב ויורד בשעות הלילה המאוחרות.

5. מי פולט יותר חום אדם מבוגר או ילד?

טמפרטורת הגוף של ילדים גבוהה על-פי רוב מזו של מבוגרים, והיא אף משתנה בתדירות גדולה יותר במהלך היום.

6. מהו החום האולטימטיבי לבני אדם?

בקרב אוכלוסיית בני האדם הממוצע הוא 36.8, וזהו חום הגוף בו האנזימים, החלבונים האחראיים על כול פעילויות החיים, פעילים באופן מיטבי.

7. מהי טמפרטורה?

מידה האומרת עד כמה חם או קר האוויר והיא קשורה לכמות האנרגיה שמקבל האוויר

מהשמש.

8. מהו הקשר בין טמפרטורה לחום?

אטומים קטנים, שכל אחד מהם מנותק מהאטום השכן שלו, לכל אחד יש מהירות שבה הוא נע בחלל. למעשה, המהירויות הללו די גבוהות, אם משווים אותם למהירויות בחיי היום יום שלנו, (אטום של גז חמצן, ינוע בממוצע באוויר במהירות של כ-400 עד500 קמ"ש!) בגלל גודלם המזערי, משקל  הנמוך, וצפיפותם הנמוכה (וכן התדירות בהם האטומים פוגעים בנו),אנו לא "נקרעים" לחתיכות מההפצצות המהירות של קלעי האטומים מסביבנו, אך גופינו כן מרגיש את החבטות הללו באמצעות חיישנים רגישים למגע שיש על פני עורינו, והוא מתרגם את עוצמת החבטה של האטומים של האוויר בנו-לתחושת חום.

9. מהי לחות?

לחות היא מידת הרטיבות שנמצאת באוויר. היא יכולה להימדד כלחות מוחלטת שהיא מסת המים המצויה בנפח אוויר מסוים, או כפי שלרוב משתמשים כלחות יחסית, שהיא היחס של הלחות המוחלטת מחולקת בלחות המוחלטת שייצר טל באותה טמפרטורה.

10. מהו הקשר בין לחות וטמפרטורה וחום גוף?

ככל שהלחות הטמפרטורה גבוהות יותר כך מרגישים יותר חם,  גופינו מרגיש את החבטות הללו באמצעות חיישנים רגישים למגע שיש על פני עורינו, והוא מתרגם את עוצמת החבטה של האטומים של האוויר בנו-לתחושת חום, הגוף פולט את החום בשני המנגנונים: הרחבת כלי הדם וההיקפיים וההזעה.

11. באילו מנגנונים משתמש הגוף לפליטת חום?

הגוף פולט את החום בשני מנגנונים: הרחבת כלי הדם ההיקפיים וההזעה. התגובה הראשונה של הגוף כשעולה חומו היא הרחבה של כלי הדם 

בבליוגרפיה:

קישור 1

קישור 2

קישור 3

קישור 4

קישור 5

חלק ג- דו''ח ניסוי:

• בעיה- כיצד משפיע כמות בני האדם על הטמפרטורה בחדר?
• השערה- ככל שיהיו יותר בני אדם שמייצרים חום גוף שלא מתועל לשום מטרה כך יהיה יותר חם בחדר.
• תכנון הניסוי- מכניסים כיתה או שתיים למקלט ומודדים את כמות החום שהם מפיקים במשך שעה שלמה.
• כלים וחומרים- חיישנים, שתי כיתות (כ- 80 תלמידים *לא כולל מורות), סטופר, מחשב.
• מהלך ניסוי-1. נפנה מקלט למדידה.2. נמדוד את טמפרטורת החדר.3. נכניס את שתי הכיתות למקלט ונסגור את הדלת.4. נקפיד שכל החלונות והדלתות סגורות היטב ושאף אחד לא יעזוב את החדר (הכניסה לחדר היא ללא מכשירים אלקטרוניים למיניהם שגם הם מפיצים חום).5. נחבר את החיישנים למחשב, נפעיל את החיישנים למדיד בכל דקה במשך השעה, נכוון את החיישנים למדידת טמפרטורה.6. בעת סיום המדידה נכניס את התוצאות למחשב ונסדר אותן בטבלה.7. נודה למשתתפים ונוציא אותם בחוצה מן החדר.

•  דרך מדידת התוצאות-
  
  נסדר את התוצאות בגרף ונראה את הפרש הטמפרטורת (התחלתית וסופית).
  את ההפרש שהתקבל- נהפוך לאנרגיית חום (ג'אול)
  את הג'אול נהפוך לכמות חשמל.
  נבקש מבית הספר את חשבון חשמל של כל בית הספר.
  נחשב כמה ביתץ הספר יכול לחסוך בהוצאותיו בעזרת חום גוף.

משימה 2:

http://www.bbc.co.uk/news/business-12137680

·         Jernhusen, a real estate company in Stockholm, has found a way to channel the body heat from the hordes of commuters passing through Stockholm's Central Station to warm another building that is just across the road.

·         "There are about 250,000 people a day who pass through Stockholm Central Station. They in themselves generate a bit of heat. But they also do a lot of activities. They buy food, they buy drinks, they buy newspapers and they buy books.

·         Heat exchangers in the Central Station's ventilation system convert the excess body heat into hot water.

·         Not only is the system environmentally friendly but it also lowers the energy costs of the office block by as much as 25%.

http://knowledge.allianz.com/environment/energy/?341/road-energy-systems-heat-from-street

·         Depending on the level of activity, the human body generates about 60 to 100 Watts of energy in the form of heat, about the same amount of heat given off by the average light bulb. All day, every day, the body is switched on

·         . About 250,000 human …. giving off enough heat to raise the temperature of the cavernous building to a constant 22-25 degrees Celsius (71-77 degrees Fahrenheit(

·         This concept has been applied elsewhere. The largest shopping mall in the world, the Mall of America in Minnesota, does not have a central heating system, despite the region’s freezing winters. It relies on the body heat of busy shoppers, along with sunlight and superior insulation

http://alttransport.com/2010/09/paris-subway-riders-heat-nearby-building-energy-recovery/

·         Body heat is a biproduct of the digestion process that powers our bodies, and this body heat is an abundant free and clean source of energy. Subway riders in Paris will now be contributing theirs to a very worthy cause, heating a housing project near a subway station at rue Beaubourg in the center of the city, according to Planet Ark.

·         in the city of Rotterdam, in the Netherlands, Club "WATT" was outfitted with a dance floor that harnesses energy from people’s movements to power the sound system and lights

·         part of the portfolio of the CalCEF Angel Fund which we reported on this week, who recently said that 60 percent of energy is wasted in the form of heat.  

תהליך כימי-

תהליך כימי זהו תהליך בו נשברים הקשרים הכימיים בתרכובת ונוצרים חומרים חדשים.תהליך שבו משתנה מבנה המולקולות המרכיבות את החומר. תרכובות המוצא נקראות מגיבים ואלה הנוצרות בסופה של התגובה קרויות תוצרים.

תהליך כימי- ויקיפדיה

1. תמונה:

2. רעיונות שהתעוררו אצלנו כגורמים נוספים שניתן לחקור:

v   בעיית ה"שירותים" (במדינות העולם השלישי).

v   השפעת התנהגות אנושית על משך של שהייה במקום לא נעים.

v   השפעת מחסור בדגים על המערך האקולוגי בסביבה הטבעית.

v   השפעת אש על חומרים אורגניים.

v   שימוש חוזר באנרגיית חום בהשראת צפיפות אנשים ברכבת.

v   השפעת חוסר אינטראקציה בין- אישית על ילדים קטנים.

3. בהשראת מחקרים וכתבות שקראנו מן העולם החלטנו שברצוננו לחקור את הנושא של שימוש חוזר בחום גוף למטרות חיסכון באנרגיה.
אחד המחקרים הציג שימוש בחום גוף של אנשים ובחום שמפיקה הרכבת התחתית בצרפת (מטרו) לצורך חימום בניין בעל 17 קומות הנמצא לצד הרכבת.
במחקר נוסף שהתקיים בבלגיה בימי הקיץ החמים כלאו את האוויר החם שבסביבה מתחת לאדמה שנשאר חם אודות לבידוד שיוצרת האדמה.
בימי החורף הקרים שחררו את האוויר החם וכך חיממו אוניברסיטה.
בתוצאות ניתן לראות שחשבון החשמל של האוניברסיטה ירד בעשרים וחמישה אחוזים.
אנו החלטנו לחקור את כמות החום המפיקה כיתה מלאה במשך זמן קצוב שנקבע מראש, ואת תוצאות הניסוי להמיר לאנרגיה חשמלית ולבדוק האם מיוצרת מספיק אנרגיה חשמלית בכדי להפעיל כיתה ממוצעת. (אור, חימום, קירור...)