LEYBOLD DIDACTIC GMBH Mode d`emploi 664 430 Instrucciones
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1. e Determinaci n de la corriente de cortocircuito de la celda so lar para diferentes luminosidades e Determinaci n de la potencia m xima de la celda solar medi ante cargas con diferentes resistencias o con el elemento de carga regulable 664 406 y medici n simult nea de la corrien te y de la tensi n El mayor producto entre la tensi n y la cor riente obtenido de esta serie de medici n corresponde a la m xima potencia de la celda solar Las mediciones se deben efectuar con luminosidad constante Determinaci n de la eficiencia de la celda solar La energ a de radiaci n incidente sobre la celda solar se pue de determinar como energ a cal rica absorbida por un cuerpo negro con igual superficie de radiaci n El cociente entre la energ a el ctrica obtenida y la energ a de la radiaci n deter minada nos da la eficiencia de la celda solar Se debe tener en cuenta que la potencia de una celda solar depende tambi n del espectro de radiaci n As con luz solar se obtiene un resultado mejor que con la luz de una l mpara incandescente con una fracci n alta de luz infraroja Determinaci n de la eficiencia de la celda electrol tica La energ a el ctrica empleada se relaciona con la cantidad de hidr geno producido La cantidad te rica de hidr geno se calcula a partir de la ley de Faraday Pour la d monstration de la reconversion de l hydrog ne en nergie lectrique il est possible d utiliser la pile combus2. Physik Chemie Biologie Technik 6 97 Se Les alternatives l utilisation croissante de combustibles fossi les tels que le p trole le charbon et le gaz naturel entrent de plus en plus souvent en ligne de compte Il en va de m me pour la substitution de l nergie nucl aire laquelle s associent des nuisances des dangers ainsi qu une atteinte l homme et l environnement Apr s avoir t converties en nergie lectrique les nergies solaire et olienne disponibles dans nos latitudes peuvent con tribuer la couverture ne serait ce que partielle des besoins nerg tiques locaux La conversion et le stockage de l nergie lectrique ainsi obtenue sous forme d nergie chimique hydro g ne prend aussi de plus en plus d importance Obtenu par hydrolyse de l eau l hydrog ne est ainsi disposi tion dans des quantit s quasi illimit es pas de probl me de mati res premi res et br le en d livrant de l nergie pour finale ment redevenir de l eau pas de pollution Suivant la combustion il peut soit fournir de l nergie thermique pour le chauffage ou de l nergie m canique pour l entra nement des moteurs soit tre reconverti par des cellules lectrochimiques en courant lectrique Tous ces avantages font de l hydrog ne le substitut potentiel des combustibles fossibles p trole charbon et gaz naturel d une part nuisibles l environnement d autre par
3. No es recomendable el em pleo de soda ca stica debido a que en el transcurso de la elec trolisis se puede presentar turbiedad y las llaves se pueden ob struir El electrol to se debe llenar solamente hasta el nivel de las dos llaves y en ningun caso se lo debe sobrepasar debido a que si se produce gas muy r pidamente el electrolito puede saltar afuera El recipiente de llenado sirve igualmente como recipiente de almacenamiento en el cual se colecta el electroli to despazado durante la electrolisis El volumen del hidr geno o del ox geno producido durante la electrolisis se puede leer en la escala No se alcanza la propor ci n exacta 2 1 entre el H2 y el O2 debido a las diferentes solu bilidades de los gases en el electrolito La verificaci n cualitativa de los gases producidos se puede efectuar mediante la prueba de gas detonante para el hidr ge no o mediante una astilla incandescente para el ox geno Tam bi n se puede extraer el hidr geno no mezclado con el aire e inflamarlo a trav s de un capilar fino conectado a la salida de la llave La celda electrol tica compacta 664 432 se puede usar en lu gar del aparato de Hoffmann 664 350 para la elect lisis del agua 4 Otros ensayos cuantitativos Adem s de los experimentos ya descritos es posible realizar otros con los equipos sobre Fuentes alternativas de energ a e Determinaci n de la tensi n en vac o de la celda solar para diferentes luminosidades
4. l aide de deux pinces ressort Enficher les deux lectrodes de platine 1 dans les bouchons filet s pourvus d un joint et les ins rer ensuite par le bas dans les deux bras de l appareillage en verre Bien visser les bouchons filet s dans l l ment en verre jusqu obtention d une parfaite tanch it Enficher les deux fiches centrales du pied dans les douilles de connexion des lectrodes Verser prudemment l lectrolyte par le biais du r cipient de remplissage les robinets 5 tant ouverts La solution la mieux appropri e est l acide sulfurique env 30 La soude caustique convient moins bien tant donn qu elle se trouble au cours de l lectrolyse et que les robinets en verre se bloquent II ne faudra verser de l lectrolyte que jusqu au niveau des deux robinets pas plus haut car il risquerait sinon d y avoir des pro jections d lectrolyte en cas d vacuation trop rapide des gaz Le r cipient de remplissage sert aussi de r servoir dans le quel s assemble l lectrolyte rejet pendant l lectrolyse Les chelles permettent de relever le volume g n r d hydro g ne et d oxyg ne Le rapport exact H2 O2 2 1 n est pas tout fait atteint du fait que la solubilit n est pas la m me pour les deux gaz Les gaz g n r s peuvent tre mis en vidence qualitativement par l exp rience du gaz oxhydrique hydrog ne ou par celle de la d charge lumineuse oxyg ne ll est
5. aussi ventuellement possible de faire couler l hydrog ne sans composante d air par un mince capillaire reli l ouverture d chappement du ro binet et de l enflammer La cellule lectrolytique compacte 664 432 peut aussi tre uti lis e la pace de l appareil lectrolyse de l eau selon Hoff mann 664 350 4 Autres exp riences quantiatives Le mat riel relatif au th me Energies alternatives permet de r aliser les exp riences quantitatives suivantes en plus de cel les d crites pr c demment e D termination de la tension vide de la cellule solaire pour diff rents clairages e D termination du courant de court circuit de la cellule solaire pour diff rents clairages e D termination de la puissance maximale de la cellule solaire par sollicitation avec diverses r sistances ou par ex avec l u nit de r sistance 664 406 et par mesure simultan e de la tension et de l intensit du courant Le produit maximal de la tension et de l intensit du courant obtenu par cette s rie de mesures correspond la puissance maximale de la cellule solaire Les mesures doivent tre effectu es clairage con stant cf remarque bibliographique e D termination du rendement de la cellule solaire L nergie rayonnante qui fait incidence sur la cellule solaire peut tre d termin e apr s absorption sur un corps noir de m me surface de rayonnement sous forme d nergie thermi que Le quot
6. acci n o mec nica p ej para accionar moto res os se puede convertir de nuevo en energ a el ctrica medi ante celdas electroqu micas Debido a estas ventajas en los pr ximos decenios el hidr geno tiene todas las opciones de convertirse en la mejor alternativa para reemplazar a los com bustibles f siles petr leo carb n y gas natural nocivos para el ambiente y cada vez m s escasos 1 Eolienne 664 430 1 1 Description D moteur olienne douilles de connexion 2 x 4 mm pour la cellule solaire la cellule lectrolytique ou le multim tre L olienne a deux fonctions En tant que g n ratrice olienne elle peut g n rer un courant lectrique par une rotation rapide de l h lice provoqu e par un vent fort obtenu par ex l aide d un s che cheveux 666 735 Le courant ainsi r sultant peut tre mis en vidence par la me sure successive de la tension et de l intensit du courant avec un multim tre reli aux douilles de connexion par ex le multim tre num rique pour l ves 531 17 le multim tre nu m rique 667 908 ou le multim tre num rique version CPS 666 453 Il est aussi possible de rendre ce courant visible par une production de gaz qui a lieu dans la cellule lectrolytique 664 432 que l on a raccord e Il s agit ici de la conversion de l nergie olienne m canique en nergie lectrique et chimique Mais inversement l olienne peu
7. alaciones solares mayores El ngulo ptimo de incli naci n para la celda solar 664 431 se puede determinar muy f cilmente conectando un m ltimetro como amper metro di rectamente con la salida de uno o de ambos m dulos m s el conector puente y colocando la celda en la posici n en la que se mida la mayor intensidad del flujo de corriente En Europa Central el sol se encuentra en el sur a 65 sobre el horizonte mientras que en el norte a 60 Durante el invierno los valores de dicha inclinaci n cambian a 20 y 15 respectivamente 2 1 1 Caract ristiques techniques par cellule solaire 2 1 1 Datos t cnicos para cada celda solar Intensit 10 20 30 50 Luminosidad 10 20 30 50 lumineuse klx klx Umax V 5 1 5 4 5 4 5 7 Umax V 5 1 5 4 5 4 5 7 Imax mA 70 150 300 400 Imax mA 70 150 300 400 Angle d inclinaison 0 90 Angulo de inclinaci n 0 90 Dimensions 250 x 160 x 250 mm Dimensiones 250 x 160 x 250 mm Poids 1 6kg Peso 1 6 kg 3 Cellule lectrolytique 664 432 La cellule lectrolytique compacte 664 432 d montre la con version de l nergie lectrique en nergie chimique En plus de l oxyg ne il se produit de l hydrog ne comme porteur d ner gie alternatif 3 1 Description D Electrode de platine Pinces ressort pour la fixation de l l ment en verre E
8. e ciel est couvert il faudra ventuellement placer la cellule solaire devant la fen tre ouverte car les vitres en verre isolant retiennent une grande partie des rayons ultraviolets de la lumi re solaire si besoin est la cellule solaire pourra gale ment tre clair e par une lampe incandescente L chelle angulaire plac e sur le c t permet de relever l angle d inclinaison de la cellule solaire L angle d inclinaison optimal associ l orientation dans une direction c leste pr cise d pend de l emplacement de la saison et du moment de la jour n e position du soleil et conserve la m me valeur pour de grosses installations solaires Pour d terminer l angle d incli naison optimal dans le cas de la cellule solaire 664 431 il suf fit de brancher un multim tre en amp rem tre directement la sortie de l une ou l autre des cellules fiche de court circuita ge et de soumettre la cellule solaire l inclinaison pour laquel le est mesur le courant le plus fort En Europe centrale le soleil est au sud environ 65 au dessus de l horizont au nord 60 En hiver l inclinaison est de 20 au sud et de 15 au nord 2 Celda solar 664 431 Fig 2 Cellule solaire 664 431 Celda solar 664 431 2 1 Descripci n D Celdas solares Clavijeros de conexi n 4 x 4 mm para salida de corriente Escala para la lectura del ngulo de inclinaci n Mediante la celda solar se demuestra la tras
9. formaci n de la energ a solar en energ a el ctrica La celda consta de dos peque os m dulos los cuales se pue den conectar optativamente en serie o en paralelo De este modo se puede obtener el doble de corriente max 600 mA o el doble de tensi n max 11 V Para la conexi n en serie se puentean los dos clavijeros de salida del medio con el conector de cortocircuito incluido en el volumen de suministro Los dos m dulos tambi n se pueden utilizar individualmente 2 x max 5 5 V por ejemplo para operar simult neamente la cel da electrol tica y la rueda e lica La celda se ha dise ado de tal manera que tal como ocurre en la realidad aun con radiaci n indirecta luz difusa se ge nere la suficiente cantidad de energ a por ejemplo para operar la celda electrol tica En algunos casos cuando el cielo est nublado tal vez ser necesario colocar la celda delante de una ventana abierta debido a que especialmente en ventanas ais lantes de vidrio se retiene una gran porci n de los rayos UV de la luz solar Tambi n es posible operar la celda con una l mpa ra incandescente Con la escala angular graduada colocada lateralmente se pue de leer la inclinaci n de la celda con respecto a la horizontal El ngulo ptimo de inclinaci n junto con la colocaci n en una determinada direcci n cardinal dependen del sitio de la hora y de la estaci n del a o altura del sol Esto es v lido igualmente para inst
10. ient tabli partir de l nergie lectrique obtenue et de l nergie rayonnante d termin e donne le rendement de la cellule solaire Il faut toutefois observer que la puissance d une cellule solai re d pend galement du spectre de rayonnement Le r sultat obtenu avec de la lumi re solaire est donc en principe meil leur que celui obtenu avec la lumi re d une lampe incande scence haute composante en infrarouges e D termination du rendement de la cellule lectrolytique L nergie lectrique utilis e dans ce cas tension x intensit du courant x temps unit par ex Ws est mise en rapport avec l hydrog ne g n r La quantit d hydrog ne pouvant tre th oriquement g n r e peut tre calcul e selon la loi de Faraday La celda electrolitica pieza de vidrio se fija a la varilla de so porte mediante dos pinzas con muelle 2 Los dos electrodos de platino 1 se cubren con la caperuza roscada con el anillo de empaquetadura y luego se introducen por debajo de los dos brazos del aparejo de vidrio Los dos caperuzas roscadas se aprietan contra la pieza de vidrio de tal manera que se obtenga una uni n herm tica Los dos conectores que salen de la varilla de soporte se conectan lateralmente en los clavijeros de con exi n de los electrodos Luego con sumo cuidado y con la llave abierta se llena el electrolito a trav s del recipiente de llenado 4 Lo m s adecua do es usar cido sulf rico al 30
11. l ment en verre gradu R cipient pour lectrolyte 5 Robinets pour vacuation des gaz Douilles de connexion 2 x 4 mm pour la cellule solaire ou l olienne 3 2 Remarques de s curit 3 Celda electrolitica 664 432 La celda electrolitica compacta 664 432 demuestra la trasfor maci n de la energ a el ctrica en energ a qu mica Junto al hi dr geno se produce tambi n ox geno como agente alternati vo de energ a Fig 3 Cellule lectrolytique 664 432 Celda electrol tica 664 432 3 1 Descripci n D Electrodos de platino 2 Pinza con muelle para la fijaci n de la pieza de vidrio 3 Pieza de vidrio con graduaci n Recipiente para el almacenamiento y llenado del electrolito Llave para la salida de gases O Clavijeros de conexi n 2 x 4 mm para la conexi n de la celda solar o de la rueda e lica 3 2 Instrucciones de seguridad ZA ll est recommand de porter des lunettes de protection pour remplir la cellule avec l lectro lyte caustique acide sulfurique ou soude cau stique Il en est de m me lors de l vacuation des gaz risque de projection d acide ou de soude ZA Utilice lentes al llenar los electrolitos cido sulf rico o soda ca stica pues estos son cor rosivos lo mismo vale cuando se liberan ga ses debido al peligro de que salten gotas de cido o de soda Fixer la cellule lectrolytique l ment en verre au support
12. o de corriente el ctrica por ejemplo desde la celda solar 664 431 En este caso la energ a el ctri ca se convierte en energ a mec nica 1 2 Datos t cnicos Operada como rueda e lica Umax 3V 70 mA Imax Operada como motor 12V 280 x 160 x 125 mm 630g Umax Dimensiones Peso 2 Cellule solaire 664 431 2 1 Description D cellules solaires douilles de connexion 4 x 4 mm pour le pr l vement du courant solaire Echelle pour le relev de l angle d inclinaison La cellule solaire d montre la conversion de l nergie solaire en nergie lectrique Elle est constitu e de deux petits modules pouvant tre bran ch s au choix en parall le ou en s rie Cela permet d obtenir soit un courant double max 600 mA soit une tension double max 11 V Dans le cas du montage en s rie les deux douilles centrales de sortie sont pont es par la fiche de court circuitage incluse dans la r f rence Mais il est galement possible d utiliser les deux modules ind pendamment l un de l autre 2 fois max 5 5 V en vue d un en tra nement simultan de la cellule lectrolytique et de l olien ne La puissance de la cellule solaire est con ue de fa on ce qu il soit d livr un courant suffisamment important par ex pour la cellule lectrolytique m me dans le cas de rayons solaires in directs lumi re diffuse comme cela arrive souvent en r alit Lorsque l
13. t galement fonctionner en moteur par une alimentation en courant lectrique assur e par ex par la cellule solaire 664 431 Dans ce cas l nergie lec trique est convertie en nergie m canique 1 2 Caract ristiques techniques Fonctionnement en olienne Umax 3V Imax 70 mA Fonctionnement en moteur Umax 12V Dimensions 280 x 160 x 125 mm Poids 630 g 1 Rueda e lica 664 430 Fig 1 Eolienne 664 430 Rueda e lica 664 430 1 1 Descripci n D Motor rueda e lica 2 Clavijeros de conexi n 4mm para celdas solares celda electrol tica o mult metro La rueda e lica cumple dos funciones Por un lado se puede usar como un generador e lico de cor riente el ctrica haci ndola girar r pidamente mediante una fu erte corriente de aire por ejemplo con un secador de cabello 666 735 La corriente generada se puede comprobar conec tando a los clavijeros de conexi n 2 un mult metro p ej el mult metro digital para el sal n de clase 531 17 el mult metro digital 667 908 el mult metro digital 666 453 versi n CPS y midiendo consecutivamente la tensi n y la intensidad de la corriente O se puede visualizar a trav s de la producci n de gas que ocurre en la celda electrol tica conectada 664 432 Aqu la energ a mec nica e lica se trastorma en energ a qu mica y el ctrica Por otro lado la rueda se puede operar a la inversa como mo tor mediante el suministr
14. t de plus en plus rares cette hypoth se sera vraisemblablement confirm e dans les d cennies venir roy A1 TA LEYBOLD LEYBOLD DIDACTIC GMBH Mode d emploi 664 430 Instrucciones de servicio 664 431 664 432 Sources d nergie alternatives Eolienne 664 430 Cellule solaire 664 431 Cellule lectrolytique 664 432 Fuentes alternativas de energ a H lice e lica 664 430 Celda solar 664 431 Celda electrol tica 664 432 Las fuentes alternativas de energ a cobran cada vez m s im portancia ante el uso creciente de carburantes f siles como el petr leo carb n y gas natural as como la energ a at mica y los riesgos y perjuicios para el medio ambiente y el hombre que su uso conlleva En nuestras latitudes desponemos tambi n de una amplia ofer ta de energ a e lica y solar las cuales se pueden convertir en energ a el ctrica para cubrir una parte de los requerimientos de energ a sobre todo a nivel regional Tambi n cobra cada d a m s importancia la trasformaci n y el almacenamiento de la energ a el ctrica as obtenida en energ a qu mica en forma de hidr geno Mediante la electr lisis del agua se dispone de una fuente pr c ticamente inagotable de hidr geno no hay problemas de reser vas que al quemarse liberando energ a se convierte de nuevo en agua no hay problemas ambientales Mediante una combusti n selectiva se puede suministrar energ a t rmica p ej para calef
15. tible H2 02 664 409 Remarque bibliographique Pour toute description d taill e relative la d termination du rendement de piles combustibles ainsi que pour la mesure et l adaptation de la puissance veuillez vous r f rer par ex au manuel Energie volume 2 Energies alternatives 599 651 en allemand Para demostrar la reconversi n del hidr geno en energ a el c trica puede utilizarse la celda de combusti n H2 02 664 409 Bibliograf a recomendada e Para explicaciones m s detalladas referentes tanto a la de terminaci n del rendimiento de las celdas solares como a la medici n y ajuste de la potencia de las mismas v ase por ej en las instrucciones de los experimentos de Energ a el tomo 2 Fuentes Alternativas de Energ a 599 651 LEYBOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D 50354 H rth Phone 02233 604 0 Telefax 02233 604 222 Telex 17 223 332 LHPCGN D by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved
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