Questo e-book è dedicato alle STEM in particolare sono inseriti alcuni esperimenti dedicati alle trasformazioni energetiche e all' obiettivo 7 dell'agenda 2030. 
by Saby  www.sefaccioimparo.it 

Trasformazioni energetiche 

Activities 2: Crea una copia del file presente al seguente <a href="https://docs.google.com/document/d/1djIwQno7mApR99SEKn-5vGIbfz_FamV6cdi8lDTQe6Q/edit?usp=sharing">link</a> e compila la tabella inserendo strumenti di vario genere che conosci. Per esempio il frullatore trasforma l'energia elettrica in meccanica al fine di preparare un frullato. Se hai dei dubbi su alcune trasformazioni puoi documentarti in rete o confrontarti con i compagni del tuo gruppo.

invia una copia alla tua classe virtuale o al tuo prof

Questo e-book ha lo scopo di fornire alcune idee su come affrontare argomenti come l'obiettivo 7 dell'agenda 2030, attraverso un approccio laboratoriale. Una serie di attività stimolo iniziali come il simulatore e la tabella di riflessione sulle trasformazioni energetiche, avranno lo scopo di stimolare la curiosità del ragazzo e avvicinarlo all'argomento. Una fase di esplorazione ed approfondimento, realizzata in modalità collaborativa aiuterà i ragazzi a conoscere meglio i contenuti e grazie ad una sfida lanciata dal docente dovranno attivarsi e produrre un artefatto. Realizzando dei piccoli cestini/contenitori con dei materiali differenti, loro dovranno esaminarli e dedurre a quale scopo possono essere usati. Questa metodologia può essere introdotta anche attraverso una modalità didattica come il JigSaw che in questa versione semplificata del testo, non ho trattato. Ogni gruppo avrà a disposizione del tempo, un setting d'aula adeguato e un device connesso per progettare il lavoro, una tinkering box con materiali di supporto (forbici, colla a caldo etc). Il docente avrà il ruolo del supervisore, se necessario istruttore, moderatore mediatore e potrà attraverso un lavoro di osservazione valutare il processo. I ragazzi al termine del loro lavoro dovranno presentare l'artefatto al resto della classe, in modalità sincrona (preferibile) oppure in modalità asincrona con la produzione di un video descrittivo sia da un punto di vista teorico che pratico di quanto realizzato. Gli studenti potranno avere una check list per valutare l'operato dei compagni secondo criteri stabiliti precedentemente e magari condivisi con gli studenti stessi. Ogni esperimento è pensato nell'ottica di poter realizzare la maggior parte delle cose con materiali di riciclo o di facile reperibilità. Il docente dovrebbe anche seguire i lavori e far rispettare la normativa vigente sulla sicurezza anche se non sono previsti reattivi e modalità di lavoro pericolose. Vi ringrazio per l'attenzione Mauro Sabella mauro.sabella71@gmail.com <a href="https://sites.google.com/view/sefaccioimparo/stem">www.sefaccioimparo.it </a>

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1 Spostati con i tuoi compagni nella zona making dove troverai un contenitore chiuso...

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2 apri il contenitore e svuota il suo contenuto sul banco. Avvia un confronto con i tuoi compagni cercando di capire a cosa può servire il materiale che hai a disposizione

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3 avviate una ricerca in rete su alcune delle risorse che avete a disposizione e progettate un artefatto che sia in grado di convertire l'energia da una forma in un'altra. Realizza il prodotto

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Agenda 2030&nbsp;–&nbsp;Obiettivo 7

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Assicurare a tutti l'accesso a sistemi di energia economici, affidabili, sostenibili e moderni. L'energia è un elemento centrale per quasi tutte le sfide e le opportunità più importanti che il mondo si trova oggi ad affrontare.

Descrizione: Fu un’intuizione di Alessandro Volta che nel 1799 fece alcuni studi che portarono al primo prototipo di batteria elettrica. Un serie di dischetti di metalli alternati con dei dischetti di feltro o cartone imbevuti di acqua salata, portarono lo scienziato a capire che si poteva produrre un flusso di elettroni. Lo scienziato collegò le due estremità della sua pila ad una rana morta&nbsp; e notò una contrazione dei muscoli della stessa. Questo fenomeno prende il nome di galvanismo.

e se nel tuo cestino trovi questi materiali....

8 monetine da 5 centesimi (sono rivestite di rame), 1 vaschetta di alluminio (usate per cucinare monouso di dimensioni piccole) 1 foglio di carta A4 1 Led (a scelta tra verde, rosso, giallo, azzurro...) Sale da cucina e acqua di fonte, un bicchiere di plastica ed un cucchiaino.

dopo esserti documentato su come puoi utilizzare i materiali, procedi nel seguente modo

1. Collegare il generatore di corrente elettrica ai due connettori idraulici 1.a se non avete il dispositivo del punto 1, assemblare la dinamo all'elica. 2. Inserire tagliare il tubo in due parti. 3. Usare il primo tubo per creare un collegamento tra il collettore idraulico in uscita con la tanica di raccolta. 4. Usare il secondo tubo per collegare il collettore idraulico in ingresso al rubinetto o alla tanca contenente acqua. 5. Posizionare la tanica su un banco ad un'altezza maggiore rispetto al sistema di raccolta. 6. Collegare i cavetti del generatore al led (cavo rosso al gambo lungo) o ad un utilizzatore. 7. far scorrere l'acqua ed osservare cosa accade.

osservate il fenomeno e realizzate un video descrittivo ...

Descrizione: Il fenomeno dell’elettrolisi, prevede il passaggio di corrente elettrica in una soluzione al fine di far avvenire una reazione chimica. Nel caso del generatore di idrogeno, la corrente fornita porta alla scissione della molecola d’acqua in due gas. 2 H2O &nbsp; &nbsp; → &nbsp; 2 H2&nbsp; + O2&nbsp; . La differenza di potenziale fornita attraverso il circuito elettrico e introdotta tramite i due elettrodi di grafite, permette di dissociare la molecola d’acqua in due gas. Al catodo (-) della cella elettrochimica verrà prodotto l’idrogeno mentre all’Anodo (+) verrà prodotto l’ossigeno. L’idrogeno è un ottimo combustibile, anche se esplosivo, in quanto dalla sua combustione produce energia e vapore acqueo.&nbsp;

2 elettrodi di grafite (anche due matite di grosse dimensioni) 1 barattolo di vetro con tappo (quelli usati per miele o marmellate..) 1 cannuccia bicarbonato di sodio 1 generatore di corrente elettrica (pile o vecchi trasformatori dei cellulari) detersivo per i piatti 1 bicchiere di vetro ed acqua.

generatore di idrogeno Saby#2

Energia elettrica in energia chimica

Descrizione: L’energia raggiante prodotta dal sole può essere utilizzata in modi differenti. Trattandosi di energia termica, può riscaldare dei liquidi che possono essere utilizzati in alcuni circuiti domestici ed industriali. Ma noi vedremo come la stessa energia luminosa prodotta dal sole può grazie ad una cella solare trasformarsi in energia elettrica. Si tratta di un pannello contenente un semiconduttore che tramite un effetto detto fotovoltaico, fa avvenire questo fenomeno fisico.&nbsp;

1. pannello solare 1. interruttore 1. casetta di legno/costruzioni...(da assemblare) 1. bobina di cavo elettrico 1. led 1. rotolo di nastro adesivo

Energia sole in energia elettrica

Descrizione: Una massa di aria in movimento può essere utilizzata per produrre energia elettrica con un impatto ambientale molto basso. Il vento può azionare delle pale eoliche collegate ad un motore elettrico meglio definita come turbina eolica e questa generare della corrente elettrica che può essere distribuita lungo la rete nazionale o per alimentare contesti di abitazioni collocate in posti isolati. La stessa energia eolica si può usare anche per le pompe eoliche per la movimentazione dell’acqua e per i mulini a vento per macinare cereali etc.

esempio di circuito elettrico

1 motorino elettrico 1 elica 1 led (o utilizzatore) 1 asta di sostegno o supporto per smartphone 1 phon o ventilatore

Un circuito eletrico simulato

Energia del vento in energia elettrica

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Energia Chimica in Energia elettrica

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Generatore elettrico di idrogeno

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Energia meccanica in energia elettrica

Descrizione: Una delle fonti di energia alternativa e rinnovabile è quella prodotta dal movimento di grossi volumi di acqua da una posizione più alta ad una più bassa. Ciò può avvenire grazie alle cascate di origine naturale ma sempre più vengono usati bacini di raccolta artificiali che con delle pompe raggiungono posizioni più alte (con maggiore energia potenziale). Grazie a delle saracinesche questa acqua viene liberata e per gravità si sposterà nel bacino di raccolta in basso, lungo il suo percorso azionerà delle pale collegate a delle turbine elettriche. Il vantaggio che questo tipo di energia è immediata e nel giro di pochi minuti si possono produrre quantità di corrente elevate.

1 dinamo con le pale o da assemblare 2 connettori per rubinetto 1 tubo di gomma o silicone 1 contenitore si raccolta dell'acqua 1 tanica di acqua 1 led o utilizzatore (un vecchio orologio al quarzo o calcolatrice...)

Energia Idroelettrica Saby#3

Energia cinetica in energia elettrica

1. Collegare l'elica al motorino generatore 2. Posizionare il motorino su un' asta di sostegno 3. ancorare bene l'asta al piano di lavoro e se siete all'esterno in un punto stabile e ventilato 4. Con i cavetti elettici, creare un piccolo circuito elettrico inserendo anche un interruttore fino ad alimentare un utilizzatore (<a href="https://youtu.be/ruSVPdbuT74">come nel video precedente</a>) 5. Lasciare agire il vento se siete all'esterno oppure se in aula usare un ventilatore o un phon per far muovere le eliche. 6. Se pensate di usare il sistema all'estendo dovete allungare le pale dell'elica con materiali di riciclo.

1. riempire il bicchiere con 2/3 del suo volume con acqua ed aggiungete 3 cucchiaini di sale da cucina, mescolate, se non rimane del corpo di fondo aggiungetene ancora. 2. piegate il foglio di carta in due parti poi in 4 e poi in 8 e disegnate con una matita un dischetto delle dimensioni della monetina. 3. ritagliate in modo da ottenere 8 dischetti di carta identici. 4. inserite i dischetti nella soluzione salina. 5. ritagliate il fondo della vaschetta di alluminio e piegatela come avete fatto per la carta e preparate 8 dischetti di alluminio nello stesso modo. 6. posizionate sul banco in sequenza una monetina di rame un disco di carta bagnato ed un disco di alluminio. Ripetete l'operazione fino ad ottenere una pila con tutte le monete che avete a disposizione. 7. attendente circa 10 minuti 8. prendete il LED e piegate i due fili in modo da poter abbracciare la pila dalla prima moneta di rame all'ultimo disco di alluminio. 9. è importante mettere il gambo più lungo del led dal lato della monetina (polo positivo) e l'altro al polo negativo (alluminio)

1. realizzare sul tappo di latta tre fori, distanti un paio di centimetri l'uno dall'altro formando un triangolo 2. inserire i due elettrodi di grafite nei fori lasciano mezzo centimetro di grafite all'esterno per poter collegare i fili. 3. bloccare gli elettrodi con la colla a caldo impedendo il passaggio dei gas 4. inserire nel 3 forellino la cannuccia lasciando la parte lunga verso l'esterno in modo da convogliare i gas nel bicchiere. 5. Nel bicchiere inserire dell'acqua ed un po di sapone in moda da formare della schiuma. 6. Nel barattolo di vetro inserire 2/3 del volume di acqua e 4 cucchiai di bicarbonato di sodio. 7. Chiudere il barattolo con il tappo dotato di elettrodi 8. Collegare i due elettrodi ad una batteria e osservare il fenomeno

1. Assemblare la casa tenendo separato il tetto. 2. Posizionare sul tetto il pannello solare e fissarlo con il bi-adesivo. 3. Far passare i cavetti elettrici dal tetto, attraverso un foro, nella casetta. 4. Collocare all'esterno della porta l'interruttore, fissandolo con un piccolo foro in modo da avere i due collegamenti all'interno. 5. Collegare uno dei due cavi del pannello all'interruttore utilizzando il cavetto elettrico ed adagiandolo sulle pareti della casa e fissandolo con il nastro adesivo. 6. Appendere il led nella parte interna del tetto in una zona centrale. 7. Collegare uno dei due gambi del led al cavetto del pannello rimasto libero. 8. Collegare l'altro gambo all'interruttore. 9. Fare in modo che tutto venga fissato e possibilmente "sommerso". 10. Verificare se azionando l'interruttore il led si accenderà, esporre la casa ad una fonte di luce anche artificiale.

Trasformare l'energia da una forma in un'altra può essere una soluzione ai problemi di inquinamento e di surriscaldamento globale?

Activities 1: Avvia il simulatore e seleziona "sistema". Attiva la legenda e avvia una serie di simulazioni per vedere quali sistemi possono convertire l'energia da una forma in un'altra. Come ultima simulazione prova a trasformare l'energia solare in energia meccanica.

‪Forme e trasformazioni di energia‬

1. tagliare i limoni in due parti uguali e posizionali sul banco dal lato aperto. 2. creare con un coltello 2 piccole incisioni sulla punta del limone a distanza di 1/2 cm l'una dall'altra (in modo d poter inserire la moneta e la graffetta) 3. inserire nelle fessure, in ogni limone una graffetta ed una monetina fino ad avere 6 semicelle elettriche. 4. collegare con i cavetti elettrici la graffetta di un limone con la monetina del limone successivo, fino a collegare tutto il materiale a disposizione. 5. alle due estremità lasciare un cavetto collegato alla monetina libero ed anche dall'altra estremità quello collegato alla graffetta. 6. collega il cavo del rame (polo positivo) al gambo più lungo del led ed il cavo dello zinco (polo negativo) alla gambo più corto

Descrizione: La pila al limone è uno degli esempi possibili come l’energia chimica può essere trasformata in elettrica. In realtà è sufficiente avere qualsiasi frutto succoso e contenente degli ioni per poter preparare una pila (vanno bene anche patate, kiwi, pomodori…) Potremo utilizzare anche una bibita o un succo di frutta, in ogni caso è necessario avere due elettrodi di due metalli a potenziale differente come per esempio rame e zinco o alluminio o ferro… Grazie ad una reazione redox in cui avvengono degli scambi anche di elettroni è possibile convogliare gli stessi ad un utilizzatore o led.

3 limoni (o anche 3 patate, kiwi, pomodori...) 6 monetine da 5 centesimi (rivestite di rame) 6 graffette di metallo (rivestite di zinco) 1 led dei cavetti elettrici con morsetti a coccodrillo

La pila al limone

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