قایق با نمک

یازدهمین دوره از پروژه های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح ها و ایده های خلاقانه خود در منوی "پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه ها یاری نموده اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده های جالب، علاوه بر قدردانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح های جدید شما عزیزان هستیم.

نام ایده: قایق با نمک
نام ارائه دهنده/دهندگان: نرگس شمس- طهورا ناظمی- فاطمه سادات تدریسی
زمینه و نوع پروژه: فنی و مهندسی
درجه سختی: دشوار
نام مدرسه: دبستان دخترانه شاهد یاس نبی (س)

چکیده

استفاده از سوخت های طبیعی سبب کمتر آلوده شدن محیط زیست و همچنین کم شدن هزینه ها می شود. به همین دلیل دانش آموزان تصمیم گرفتند قایقی بسازند که موتور آن بتواند با آب دریا حرکت کند. برای این منظور یک صفحه مسی و یک نوار منیزیم به عنوان کاتد و آند در زیر قایق قرار دادند و یک موتور الکتریکی کوچک و پروانه به آن متصل کردند. با قرار دادن قایق درون آب نمک و آب دریا موفق شدند موتور قایق را به حرکت درآورند.

مقدمه

پیل الکتروشیمیایی پیلی است که در آن در اثر واکنش شیمیایی، جریان الکتریکی تولید می شود یا واکنشی شیمیایی به وسیله انرژی الکتریکی انجام می شود. باتری های 5/1 ولت معمولی نمونه ای از یک پیل الکتروشیمیایی اند. (گرچه که به بیان درست تر یک پیل گالوانیک اند.)

هنگامی که چراغ قوه را روشن کنید یا برای روشن شدن خودرو استارت می زنید از انرژی الکتریکی استفاده می کنید. این انرژی توسط دسته ای از واکنش های شیمیایی فراهم می شود که در باتری ها روی می دهد. مطالعه شیمی باتری ها و مباحثی چون برقکافت، آبکاری، فلزگری و از همه مهم تر خوردگی که چالش برانگیز ترین مسأله در جوامع صنعتی امروز به شمار می آید همگی در نتیجه واکنش های الکتروشیمیای مطرح می شوند.

پیل الکتروشیمیایی چهار بخش دارد:

آند: که در آن واکنش آندی رخ می دهد.
 کاتد: که در آن واکنش کاتدی رخ می دهد. کاتد بخشی از سطح است که هدایت الکتریکی اش بالا باشد و قابلیت انجام واکنش آن بالا باشد. برای مثال در چدن خاکستری، گرافیت های سطح، کاتداند.
الکترولیت: که برای رخ دادن واکنش بین آند و کاتد است و باید هدایت الکتریکی اش بالا باشد.
 پل: که بین آند و کاتد اتصال الکتریکی برای جابجایی الکترون برقرار می کند.

پیل های الکتروشیمیایی به طور قرار دادی به دو نوع پیل گالوانیک (ولتایی) و الکترولیزی تقسیم می شوند:
یک پیل الکتروشیمیایی که بر اثر انجام واکنش خود به خودی داخل آن تولید الکتریسیته نماید، پیل گالوانیک نامیده می شود، یک پیل الکتروشیمیایی که از الکتریسیته یک منبع خارجی برای انجام واکنش غیرخود به خودی در داخل آن استفاده شود، پیل الکترولیتی نامیده می شود.

آزمایش ها و تحلیل داده ها

دانش آموزان ابتدا یک ورقه آلومینیوم و مس تهیه کردند با یک سیم به آمپرمتر وصل کردند و سپس درون آب نمک قرار دادند و مشاهده کردند که حدودا 30 میلی آمپر است. سپس تصمیم گرفتند ظرف های کوچک را سوراخ کنند و داخل هرکدام دو ورقه گذاشته و در ظرفی بزرگ قرار دهند. این کار را انجام دادند اما تاثیری نداشت. بعد از آن تصمیم گرفتند هر دو پیل را در ظرفی جدا قرار دهند. این بار به تعداد ظرف ها ولتاژ تولید شده، چند برابر شد.

ولی چون آمپر به دست آمده قدرت به حرکت درآوردن آرمیچر را نداشت و دانش آموزان تصمیم گرفتند راه حل بهتری پیدا کنند. تصمیم دانش آموزان این بود که نگاهی دوباره به جدول پتانسیل بیندازند تا شاید اختلافات بیشتری بین دو پیل دیگر پیدا کنند. بعد از بررسی های انجام شده مشخص شد که بیشترین اختلاف را منیزیم و مس داشتند و ما با آن ها آزمایش را شروع کردند. با این کار توانستند ولتاژ و آمپر خوبی به دست آورند و با گذاشتن دو ظرف و دو برابر کردن برق به دست آمده، توانستند L.E.D را روشن کنند. در آخر تصمیم گرفتند از آرمیچری استفاده کنند که با قدرت کمتری حرکت کند.

ساخت

دانش آموزان ابتدا ما با فوم ماکت سازی یک قایق ساختند سپس زیر قایق یک صفحه مسی که آن را خم کرده بودند قرار دادند و از داخل آن یک نوار منیزیم عبور دادند سپس دو سر تیغه ها را به یک موتور کوچک متصل نمودند. در گام بعد موتور را بر روی قایق نصب کرده و پروانه ای به موتور متصل نمودند.

مهارت های کسب شده
1. چگونگی تفکر طراحی
2. چگونی پژوهش و استخراج مطالب
3. آشنایی با استاندارهای طراحی و نحوه ارائه ایده در گام های اولیه و نهایی
4. آشنایی با روش های ایده یابی
5. آشنایی با نگارش مقاله (در حد یک پروژه در مقطع دبستان)
6. آشنایی با موارد استاندارد پروژه
7. آشنایی با ابزارها و فرایندهای ساخت ماکت قایق