Die Kraft der Sonne erforschen: Energie-Experimente zum Nachmachen
Wusstet ihr, dass ein einziger Quadratmeter auf der Sonne so viel Energie liefert wie eine Million helle Glühbirnen? Wenn ihr die Sonnen-Power selbst erfahren und euch von der Corona-Langeweile verabschieden wollt, probiert einfach diese Experimente aus.
1. Natürlich warm: Einen Sonnenfänger basteln (ab ca. 4 Jahren)
Das braucht ihr
Ein Papierblatt (DIN A4), eine Bastelschere, Klebstoff, ein Stück Alufolie, Klebeband, ein Lineal, einen Stift, einen Kuchenteller und einen großen Knopf oder den Deckel eines Klebestifts.
So funktioniert es
Zuerst zeichnet ihr auf das Blatt Papier einen großen Kreis, der etwa so groß ist wie ein Kuchenteller. Einen solchen Teller könnt ihr auch als Schablone benutzen – umgekehrt auf das Papier legen und einmal drum herum zeichnen.
In die Mitte des Kreises zeichnet ihr einen kleineren Kreis, der so groß ist, dass einer eurer Finger noch hindurch passt. Dazu könnt ihr zum Beispiel einen größeren Knopf oder den Deckel eines Klebestifts als Vorlage verwenden.
Dann zeichnet ihr eine Linie, die am äußeren Rand des großen Kreises beginnt und am inneren kleinen Kreis endet. Am besten nehmt ihr dazu ein Lineal.
Schneidet den großen Kreis aus.
Im nächsten Schritt klebt ihr den großen Kreis auf Alufolie. Die an seinen Rändern überstehende Folie schneidet ihr ab. Euer Kreis hat also jetzt zwei Seiten – eine aus Papier und eine aus Alufolie.
Im nächsten Schritt schneidet ihr die Linie, die ihr zuvor auf den Kreis gezeichnet habt, bis zum inneren Kreis ein und den kleinen inneren Kreis dann ganz aus.
Den großen Kreis solltet ihr mit der Alufolien-Seite nach innen aufrollen und so mit einem Stück Klebeband fixieren, dass ein größerer Trichter entsteht. Lasst beim Aufrollen in der Mitte ein Loch für euren Finger frei.
Den steckt ihr jetzt von der Papierseite her hindurch und haltet damit draußen euren selbst gebastelten Sonnenfänger in die Richtung, aus der die Sonne scheint.
Das passiert
Die Sonnenstrahlen werden durch die Alufolie reflektiert. Dadurch wird die Wärme der Sonne gebündelt, verstärkt und auf euren Finger gelenkt. Spürt ihr schon, wie er warm wird?
2. Forschen für Fortgeschrittene: Eine Sonnenenergieturbine bauen (ab ca. 8 Jahren)
Das braucht ihr
Eine 1,5 Liter-PET-Flasche, schwarzes Tonpapier, einen Korken, 5 Stecknadeln, einen Faserstift, Cuttermesser, eine Teelichthalterung aus Aluminiumblech, Schere, Lineal.
So funktioniert es
Schneidet zuerst mit dem Cutter im unteren Flaschenteil (Abstand vom Boden etwa eine Fingerbreite) einen Querschlitz aus. Dieser sollte etwa eine Fingerbreite hoch sein und so lang wie ein Finger. Seit bitte vorsichtig mit dem Messer, am besten lasst ihr euch von euren Eltern helfen.
Anschließend nutzt ihr den Cutter, um damit eine dünne Scheibe vom Korken abzuschneiden (etwa einen halben Zentimeter dick).
In den seitlichen Rand dieser Korkenscheibe steckt ihr in gleichmäßigem Abstand 4 Stecknadeln hinein. Die fünfte Nadel steckt ihr bis zum Stecknadelkopf in die Mitte der Korkscheibe. Die Spitze der durch die Korkscheibe durchgesteckten Nadel muss genau senkrecht nach oben schauen.
Danach schneidet ihr den Hals der Flasche gleichmäßig ab. Wichtig: Die entstandene Öffnung muss groß genug sein, dass die Korkscheibe mit den Stecknadeln gut daraufgelegt werden kann. Die Öffnung sollte aber trotzdem klein genug sein, damit später nicht zu viel Luft aus der Flasche nach draußen entweichen kann.
Schneidet das Tonpapier nun so zu, dass es zusammengerollt in die Flasche gesteckt werden kann, ohne dass der Querschlitz im Flaschenboden damit verdeckt wird. Das Papier bildet also keine abgeschlossene Röhre, sondern lässt eine Öffnung für den Luftschlitz und das einfallende Sonnenlicht frei.
Aus der Teelichthalterung fertigt ihr jetzt ein Flügelrad. Dazu müsst ihr in die Mitte des Teelichts ein ganz kleines Loch drücken, zum Beispiel mit der abgerundeten Ecke eines Bleistiftes. Die Mitte der Halterung dient anschließend als Drehnabe. Das bedeutet, dass das Flügelrad, das ihr aus der Teelichthalterung basteln werdet, genau mit dieser Vertiefung auf den Stecknadelkopf der nach oben zeigenden Stecknadel aufgelegt wird.
Jetzt schneidet ihr die Halterung sechs Mal jeweils von außen bis zur Mitte hin ein und dreht die so entstandenen Segmente, dass sie wie Propeller aussehen. Achtet darauf, dass ihr sie in einem eher spitzen Winkel ausrichtet, also möglichst schräg und möglichst alle gleich.
Jetzt noch das Flügelrad auf die Nadelspitze stecken und fertig!
Bringt eure Sonnenenergie-Turbine nach draußen, so dass sich das schwarze Papier im Sonnenlicht befindet.
Das passiert
Das Flügelrad beginnt sich zu drehen, sobald es eine Weile in der Sonne steht, da das Sonnenlicht auf das schwarze Papier in der Flasche fällt. Das Licht reflektiert nicht, wie es bei weißem Papier oder Alufolie der Fall wäre (zum Beispiel beim Sonnenfänger aus dem Experiment 1), sondern wird von der schwarzen Papierfarbe adsorbiert. Das ist das Gegenteil von Reflexion. Währenddessen findet eine Umwandlung von Licht in Wärme statt. Das Licht erwärmt die schwarze Fläche und damit die Luft im Flascheninneren. Diese dehnt sich aus, wird leichter und steigt nach oben auf. Der Raum in der Flasche, in der die zuvor erwärmte Luft war, muss also nach und nach mit neuer Luft von außen nachgefüllt werden. So entsteht ein Sog. Dabei strömt Frischluft durch den Seitenschlitz und füllt den leeren Raum im Inneren der Flasche wieder aus. In dieser Luftströmung befindet sich das Flügelrad, das auf diese Weise angetrieben wird.
Ich wünsche Euch viel Spaß mit diesen Experimenten! Wenn ihr weiterforschen möchtet, könnt ihr euch schon heute auf unseren nächsten Beitrag mit Energie-Experimenten rund um das Thema Wasser freuen.
Euer Frederik