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Baum des Wissens
Experimenticr Laboratorium für
S O N N E N E N E R G I E
Von
AVI SOCHACZEVStiY
Übersetzung
Ing. J.A. HEINRICH, Israel
Herausgeber
Y A S U R
Alle Rechte vorbehalten
C KIBBUTZ ‘YASUR
Ohne ausdruckkhe Genehmigung des Herausgebers ist es nicht ges>attet das Buch gänzlich
oder teilweise in irgendwelcher Form und auf irgendwelche Art zu vervielfaeltigen.
Erste deutsche Asugabe
Gedruckt m ‘Israel

EINFÜHRUNG
Dieser Experimentierbausatz ist für Jugendliche zusammengestellt, welche
das Problem, die vorgeschlagenen Lösungen und die Bedeutung der
Sonnenenergie untersuchen und. durch ‘persönliche Erfahrung und nicht
nur vom Hörensagen verstehen wollen. Jugendliche, die mit der Sonnenenergie
vom Gesichtspunkt des Energieproblems aus bekannt werden
wollen. .
Es ist ein faszinierendes Thema voll vieler Schwierigkeiten. Die Sonne
versorgt uns umsonst mit unbegrenzt-en Mengen reiner Energie, und doch
leben wir in einer Welt, die nach Energie hungert. Wie ein unbeständiger
Liebhaber, ist unsere Sonne am heißesten, wenn wir es am wenigsten
benötigen und kalt und entfernt wenn am meisten erwünscht; es ist
äußerst schwer sie nutzbar zu machen.
Dieser Experimentierbausatz enthält all die .Ausrüstung, die erforderlich
ist um die in diesem Handbuch beschriebenen Versuche -durchzuführen
-und vieles davon wirst Du für selbsterdachte Versuche benötigen. Die
-Versuche erstrecken sich von den Gruridsätzlichsten bis zu den Anspruchsvollsten.
Manche sind einfach, während andere Deine Findigkeit tind
Deinen Erfindergeist beanspruchen. Wenn Du den Anweisungen sorg’fältig
und geduldig folgst, wird es Dir gelingen die Versuche zu voller Zufriedenheit
durchzuführen.
Betrachte die Teile dieses Bausatzes als Teile Deines Laboratoriums und
dieses Buch als ideenquelle. Behandle die Erklärungen skeptisch, prüfe
jede Behauptung nach. Jeder Versuch wird wahrscheinlich mehr Fragen zur
Folge haben als Du beantwortet hast. Manche dieser Fragen werden in
späteren Versuchen behandelt werden, über andere wirst Du vielleicht in
wissenschaftlichen Büchern nachlesen wollen. Versuche sie selbst durchzudenken
und Deine Schlußfolgerungen durch Versuche, die Du selbst
entwirfst, nachzuprüfen.
Es könnte sein, daß Du an andere Wege denkst die Resultate, der Versuche
Deines. Bausatzes zu beweisen, oder es könnte sein, daß Du auf
Grund dieser Versuche zu umfassenderen Schlußfolgerungeri kommst;
dies Alles ist eben unsere Absicht. Es ist die Absicht Deine Gedanken
anzuspornen und das Schöne und Anreizende der Versuchswissenschaft
darzustellen.
WICHTIG -VOR DEM BEGINN
Vor dem Beginn sehe die Liste der Einzelteile ein und studiere die
dazugehörige Zeichnung, um dabei jedes Einzelteil zu identifizieren. Wenn
die verschiedenen Einzelteile zum ersten Male benutzt werden werden,
werden wir, uns auf sie sowohl mit ihrem Namen und als auch ihrer
Nummer in der Einzelteilliste beziehen.
Lese d’ie Anweisungen erst sorgfältig durch und dann erst führe sie von
Anfang an Schritt nach Schritt durch. Versuche keinen Zusammenbau laut
Abbildungen ohne den betreffenden Text zu lesen.
Ganz besonderst wichtig . . . Gehe der Reihe nach. Fange bei Versuch 1
an und fahre fort. Versuche nicht irgendwelche Abschnitte zu überspringen
ohne sie zumindest zu lesen. Die Versuche sind aufeinandei bezogen
und das Uberspiingen eines Abschnittes könnte zur Folge haben, daß
Du nicht klar verstehen wirst was Du tust und es Dir nicht gelingen wird
die entsprechenden Resultate zu erlangen.
Eine Bemerkung zur Vorsicht. . . Die Intensität der Sonne ist groß genug,
um die Netzhaut Dcincr Augen zu sch3digen. wonn Du direkt In din Sonno
oder auf deren, durch eipe Linse konzentriertes Abbild schaust. Vermeide
direkt in die Sonne oder’auf deren durch eine Linse konzentrlertes Abbild
zu schA\ien. Sei sehr, sehr vorsichtig wenn D u i n hellem Sonnenlicht
arbeitest.

DIE SONNE
Obwohl der Mensch die Sonne während Jahrhunderten als Gottheit angebetet
hat, haben wir gemäß modernen Uberlegungen angefangen unsere
Spnne als einen mittelgrossen Stern, unter Billion und Billionen von
Sternen in unserem Universum, zu betrachten. Vom Standpunkt des
gesamten Universums betrachtet ist sie sicher nicht von großer Wichtigkeit,
aber für unseren Planeten ist sie der Lebensunterhalt unseres
Daseins. Es ist vollkommen sicher, daß Leben auf Erden, und die Erde
überhaupt, ohne unsere Sonne unmöglich bestehen könnten.
Die Sonne hat einen Durchmesser 1,382,OOOkm und einen Körperinhalt
~-
von 1 408 000 000 000 060000 KüI?Xi?lometern - 1 300 000 Mal den der
Erde. Ihre samtlichen 2 x 1027 Tonnen sind Gas. Sie halt
in ihrem Kern unter dem ungeheuren Druck von 703 000 OOOOOOkg per
Quadratmeter den Gaszustand aufrecht: dies Dank ihrer unglaublichen
Energie - völlig Energiefluten, die die innere Temperatur bis auf
16 875 000°C bringen. Die Quelle dieser unglaublichen Energiemenge ist
die, durch Kernprozeß fortlaufende Zerstörung der Sonne. In jeder
Sekunde werden 657 000 000 Millionen Tonnen Wasserstoff zu 653 000 000
Tonnen Helium umgeformt und eine Masse von 4 000 000 Tonnen wird in
Energieform in den Weltraum entlassen. Der Vorgang der Selbszerstörung
der Sonne ähnelt sehr der explosiven Reaktion in einer Wasserstoffbombe.
Die Masse von vier Millionen Tonnen die in jeder Sekunde in Energie
umgesetzt wird, erzeugt 380 000 000 000 000000 000 000 000 Watt Energie.
Die Erde erhält nur den zweibillionsten Teil dieser Menge. Dieser unendlich
kleine Prozentsatz der Gesamtenergie der Sonne genügt, um die Erde
jeden Tag in 15 Minuten mit den Energiebedürfnissen eines ganzen Jahres
zu versorgen..
Das Alter der Sonne wird gemäß radioaktiver Zeitfeststellung auf
5 000 000 000 Jahre geschätzt. Die pessimistisch Schätzung der noch
übrigen Lebensspanne der Sonne ist 10000000000 Jahre. Die Sonnenoberflächentemperatur
nimmt dauernd zu und es wird geschätzt, daß die
Temperaturzunahme auf der Sonnenoberfläche nach 1 000 000 000 Jahr-er,
zur Folge haben wird, daß die Temperatur auf der Erde 605°C erreicht.
Kein Leben auf der Erde, so wie wir es kennen, wird überbleiben, unj
wenn nicht irgendwelche Ubermenschen der fernen Zukunft Wege finden
werden die Erde vor der Sonne zu schützen, werden alle unsere Meere
auskochen.
Um besser zu verstehen wie viel eine Billion’ Jahre dauert, versuche
Dir eine 10 Meter lange Linie vorzustellen, welche eine Billion Jahre
darstellt. Auf dieser Linie würde 1/10000mm ein Jahr darstellen, und die
gesamte schriftlich aufgezeichnete Geschichte .der Menschheit (5 000
Jahre) würde einen halben Millimeter umfaßen.
4

SONNENENERGIE
Es wurde’ geschätzt, daß wenn das in einem Tage auf die Erde fallende
Sonnenlicht in nutzbare Energie umgeformt werden könnte, die Energiebedürfnisse
der Erde für 50 Jahre geliefert wären. Wenn man das Sonnenlicht,
das auf 10% der Wüstenoberfläche im Südwesten der Vereinigten
Staaten Amerikas fällt ausnützen könnte, würde es alle vorausgesehenen
Energiebedürfnisse Amerikas bis zum Jahre 2000 befriedigen. Und vom
lokalen Gesichtspunkt gesehen: Auf das Dach eines durchschnittlichen
Vorstadthauses fällt genug Sonnenlicht, um dreimal soviel Energie zu
liefern als dieses Haus verbraucht. Also, die Möglichkeit ist vorhanden,
die Herausforderung tritt an uns heran sie zu verwirklichen.
Mehr als zwei Jahrhunderte hat der Mensch sich bemüht ,die. Sonnenenergie
für technologische Zwecke einzuspannen. Diese frühen Versuche
schließen französische Sonnenöfen, britische Pumpanlagen zur
Bewässerung am Nil, und, in den -ersten Jahren diese9 Jahrhunderts,
Sonnenwassererhitzer in Arizona Kalifornien und Florida ein. Die tunehmende
Verfügbarkeit von billigem Naturgas, Erdöl und Elektrizität, zusammen
mit niedrigeren Anlaufkosten für herkömmliche Heißwasserkessel
haben dem Ausnutzen von Sonnenenergie in den Vereinigten Staaten
von Amerika fast ein Ende gesetzt.
Wenn wir darüber nachdenken, so werden wir finden, daß unsere Technologie
schon sehr weit auf Sonnenenergie beruht und zwar in der
Form von Steinöl in das sie umgewandelt wurde und das über die ganze
Welt verteilt ist. Aber unser. drei Billion -]ähriges Erbe schwindet: Fachleute
behaupten daß clie ‘O’llieferung der Welt ungefähr um 1990 kleiner
werden wird: bis 2050 werden wir die zwei Trillion Fässer Rohöl, das
sich seit der Schöpfung angesammelt hat;- aufgebraucht haben. Die
Schlußfolgerung ist klar. Und dringend ! Wir müssen andere zur Verfügung
stehende Energiequellen entwickeln . . . und rasch. Die Sonnenenergie
hat uns in der Vergangenheit gute Dienste getan.. . aber ist
sie auch für die Zukunft
ist rein, sicher und steht
zur Verfügung. Aber das
praktisch-? Die Antwort ist: Ja-! Sonnenenergie
vielen Nationen innerhalb ihrer Landesgrenzen
Beste ist, sie besteht im Uberfluß.
5

DAS METRISCHE SYSTEM
Alle hier angegebenen Einheiten sind dem Internationalen Metrischen
System ,(SI) entnommen, das von mehr als 95% der Weltbevölkerung
benutzt, wird. Da die Einheiten als Symbole und nicht als Wörter
geschrieben werden, brauchen sie nicht aus einer Sprache in die andere
übersetzt zu werden.
Die Symbole und ihre Bedeutung sind universal gleich.
Das Metrische System wird in sämtlichen wissenschaftlichen Arbeiten
benutzt, sogar in Ländern, die noch nicht zu diesem. System übergegangen
sind.
Das SI - System ist die verbesserte Version des Metrischen Systems,
das durch . Internationales Einverständnis eingefürt wurde. Es bildet ein
logisches und zusammenhängendes System für sämtliche Maßeinheiten
der Naturwissenschaften, der Industrie und des Handels. Im lnternationalen
Metrischen System ist der Meter die Basiseinheit der Länge
und das Kilogramm die Basiseinheit des Gewichtes.’ Die. Namen der
Grundeinheiten, zusammen mit der entsprechenden Vorsilbe, ergeben
die über- und untergeordneten Einheiten des Systems. Zum Beispiel:
DMi;teFinheit. “Meter” mit der Vorsilbe “Kilo” ergibt Kilometer = 1.000
.
Größenordnung Vorsilbe *Symbol Aussprache
1 .ooo.ooo 10*\- Mega
m e g ’ a
1.000 10’ Kilo
k
k i l ’o
loq 1 0 ” Hekto
he.
hek’to.
10, 1 0 ’ Deka,
.da
dek’a
Basiseinheit 1
0.1 .lO-’
0.01 -.lP
0.001 : ~- 10”
0.000 001.’ 10”
Dezi. d dez’i
Centi c sen’ti
Milli
mil’i
M i c r o Tt mi’kro
Längeneinheiten
Die Länge des Kmtrs. war ursprünglich als l/lO.OOO der Entfernung des I
Nordpols zum Aquator definiert. Als dann aber das Bedürfnis nach einer
genaueren und leichter nachprüfbaren Standardlänge entstand, wurde der
Meter neu definiert als die Länge, die 1650763,73 Wellenlängen der orangenroten
Strahlen von Krypton 86 im Vakuum, entspricht. Für unsere
täglichen Bedürfnisse reicht es, den Meter als die Länge des “offiziellen
Meters” des Internationalen Büros für Maße und Gewichte, zu definieren.
Vereinfichte Umrechnu&stabelle für Längeneinheiten:
‘Inchus” 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ‘. 10 ..1. 11 12
---___ ~._-.
Zmtimets 2.54 5.08 7.62 10.16 12.70 15.24 17.78 20.32' 22.86 25.40 27.94 30.48 Wngef. 0.3 “1
FU3- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Meter 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3.0
Meile 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Kilometer 1.8 3.2 4.8 6.4 8.0 9.7 11.3 12.9 14.5 16.1
--~
.- -
6
.
u

FLÄCHEN- Ul’iD VOLUMENEINiiEITEN
Die SI-Einheit der Fläche ist der Quadratmeter (m’), und die des Volumens
der Kubikmeter (m’). Der Liter (O.OOlm‘) wird gewöhnlich als Flüssigkeitsmaß
gebraucht. Ein Milliliter ist gleich einem. Kubikzentimeter (cm’).
Vereinfachte Umrechnungstabelle für FlächenmaCe:
Quedmt-lnch - 1 2 3 4 5 8 7 8 9 l(
- - -.~
h&atzentimeter 8.45 12.90 19.38 25.81 32.28 .38.71 45.18 51.81 58.08 64.5:
badrat-Fuß 1 2 3 4 5 8 7 8 .9 lf
Quadmtmeter 0.09 0.19 0.28 0.37 0.46 0.56 0.65 0.74 0.84 0.g:
“Acre” 1 2 5 ‘4. 5 8 7
-----_-
8 9 11
“--- ,
Quadlatmater 4 047 ; s 094 12 141 18 187 20 234 2 i 24 281 28 328 32 375
-r
38 422 40 48!
Vereinfachte Umrechnungstabelle für Volumenmaße (Raummaße):
Flussi keitsu za
Ifluid%uoc~ 1 2 3 4 5 8 7 8 9 10 11 12 13 14 15 18
Millimeter 28.4 58.8 85.2 113.7 142.1 170.5 198.9 227.3 255.7 284.1 312.5 341.0 389.4 397.8 426.2 454.6
Flüssigkeinunze 17 18 19 20
Millimeter
483.0 . 511.4 539.8 568.3 (awrox. 0.57Ll
“Pint’.’
(Amerikanisch) 1 2 3 4, .5 8 7 8’ 9 10
-
Liter 0.57 1.14 1.70 2.27 2.84 3.41 3.88 4.55 5.11 5.68
Galion
(Amerikanisch) ’ 2 3 4 5 6 7 8 9 10
*. .,
.
Liter 4.5 9.1 13.8 18.2 22.7 27.3 31.8 36.4 40.9 45.5
GEWICHTSEIN$4i.lTEN. ‘..
‘tz,
Ursprünglich war das Gramm Basiseinheit’, des Gewichtes im metrischen-
System. Das Gramm entspricht dem Gewicht eines Kubikzentimeters Wasser
bei einer bestimmten Temperatur. Heute dient das Kilogramm als
Basiseinheit der Masse. Ein Kilogramm entspricht dem Gewicht eines ’
Platinzylinders des Internationalen Büros für Maße und Gewichte in Paris.
Die folgende Tabelle soll Dich mit dem !nternationalen metrischen System
für Gewichte vertraut machen:
,Vereinfachte Umrechnungstabelle von Gewichten:
\.
I. .
Unze 2 3 4 5 8 7 8 9 10 11 12 13 14 15 18
M@@nittlich) ’ __--
398.9 425.2 453.6’
Gramm 20.3 56.7 65.0 113.4 141.7 17O.i 198.4 228.8 255.1 263.5 311.8 340.2 368.5
PfUnd 1 2 3 4 5’ 8 7 8 9 10 - .
-
Kilogmmm 0.45 0.91 1.36 1.81 2.27 2.72 3.18 3.83 4.08 4.54
hgef. 0.45 kg)

WARME
Wärme ist unsere wichigste Energiequelle. Die Menschheit hat gelernt die
Wärme zu ihrem Vorteil zu regeln. Wir heizen unsere Heime im Winter und
benützen Klimaanlagen im Sommer. Wir kochen unsere Speisen und frieren
sie -ein. Wir kleiden uns und isolieren unsere Wohnungen. Mit Hilfe von
Wärme kontrollieren #wir Arbeitsvorgänge und produzieren Metalle. Unsere
Verwendung von Wärme ist endlos.
Der moderne Mensch benötigt ungeheuere, immer größere Mengen von
Wärme. Vom -Holz als Brennstoff sind wir in unserem Hunger nach Wärme
zu fössilen Brennstoffen (Kohle, Erdöl und natürliche Gase) übergegangen.
Nun, nachdem wir endlich begriffen haben, daß wir das Brennen von fossilem
Brennstoff nicht länger fortsetzen können ohne die Bedürfnisse
zukünftiger Generationen in Betracht zu ziehen, haben wir mit der Suche
nach unbegrenzten, alternativen Warmequellen begonnen. Die Sonne stellt
unbegrenzte Mengen von Wärme frei von Verunreinigung zur Verfügung.
Die Temperatur der-Sonnenoberfläche ist über f0 OOO°C, die innere Temperatur
15 000 OOO’C. Sogar in der Entfernung von 148 660 800km kann sie
dle Erde mit all der Wärme versorgen, die die Menschbelt benötigt, wenn
wir lernen kennen diese wirkungsvoll nutzbar zu machen.
Für ‘unsere Studium der Sonnenenergie müssen wir erst verstehen was
Wärme ist, ihre Einflüsse und ihre Eigenschaften kennen lernen.
TEMPERATUR -WARME
Alle Stoffe sind mn Molekülen, winzigen Stoffteilchen, die in dauernder
Bewegung sind, zusammengesetzt. Je mehr Wärme auf einen Gegenstand
wirkt, um so rascher, ist die Molekularbewegung.
Wir dürfen -Wärme und Temperatur nicht durcheinander bringen.‘Die Kälteoder
Hitzestufe wird mittels eines Thermometers in Graden gemessen. Die
von einem Gegendstand abgegebene oder aufgenommene Wärmemenge
wird in Kalorien gemessen.
Kalorien sind das Maß für die Wärmemenge. Eine Kalorie iit die Wärme--
- die benötigt wird, um die Temperatur ‘eines Kubikzentimeters
w”a”s9s”e; um einen Grad. Celcius zu erhöhen. Es -wird dieselbe Zahl von
Kalorien benötigt um 15cm’ Wasser um 1°C oder um lcm’ um 15°C zu
erwärmen.
Kälte ist die Abwesenheit von Wärme. Warm und kalt sind. relative Ausdrücke,
welche an sich selbst wenig bedeuten. Mit heißem Wasser verglichen
fühlt sich warmes Wasser kalt an, aber das Letztere ist im Vergleich
zu kaltem Wasser heiß.
Der menschliche Körper ist eine schlechte Vorrichtung zur Temperaturbestimmung;
.er fühlt nur Zunahme oder Verlust von Wärme. Die menschliche
Haut ist sowohl für *aufsteigende als abfallende Temperaturänderungen
empfindlich, aber nicht für einen stabilen Temperaturstand.
‘

Heiss - Warm-Kalt
Nimm drei kleine Schüsseln. Fülle die erste mit heißem Wasser (so heiß,
wie Du es gerade ertragen kannst), die’zweite mit warmem und die dritte
mit kaltem Wasser.
Tauche Deine rechte Hand drei Minuten in das kalte Wasser und Deine
linke Hand in das -heiße Wasser. Halte dann anschließend beide Hände
in das warme Wasser. Deine ,rechte Hand wird das Wasser als warm
empfinden, Deine linke Hand als kalt.
Deine rechte Hand wurde abgekühlt, als sie in das kalte Wasser getaucht
wurde. In der mittleren Schüssel wurde sie dann durch-das warme Wasser
erwärmt und Du hast Wärme empfunden. \
Deine linke Hand hingegen wurde durch das heiße Wasser erwärmt und
war daher wärmer, als das Wasser in der mittleren Schüssel. Die Wärme
wurde von Deiner Hand ins Wasser geleitet, das sich dadurch kalt
anfühlte.
Es Erscheint Nur Kälter
Stelle Dich an einem kalten Morgen barfuß mit einem Fuß auf eine Matte,
mit dem anderen Fuß auf den gefliesten Boden. Der geflieste Boden wird
sich’ kälter anfühlen.
Sowohl die Matte als auch die Fliesen haben Raumtemperatur. Die Fliesen
kommen Dir kühler vor, weil sie die Wärme schne!ler von Deinem Körper
leiten, als die Matte.
Warum Ist Der ‘Fahrweg Wärmer?
Berühre einen asphaltierten Fahrweg an einem heißen, sonnigen Tag.
Anschließend berühre einen betonierten Gehweg. Der Asphalt scheint viel
heißer zu sein,.als der Beton. Der Fahrweg und der Gehweg waren aber
in der gleichen Zeit der gldichcn Sonneneinstrahlung ausgesetzt, Warum
ist dann der Fahrweg wärmer?
Dunkolo Farben obgorbioron mehr WOrmo nla hallo Fnrbon. Dohor lot &r
dunkle, asphaltierte Fahrweg wärmer, als der hellere, betonierte Gehweg.
9

Ein Papierner Topf
Nimm ein Stück Papier guter Qualität von etwa 20cm’ und falte es In
Viertel, wie es auf der Abbildung gezeigt wird. ‘Öffne das gefaltete Papier
zu einem Kegel, so daß auf einer Seite drei Lagen Papier sind, auf der
anderen Seite eine Lage. Mache oben an gegenüberliegenden Stellen
des Kegelrandes zwei kleine Löcher durch die drei .Lagen Papier ‘und
ziehe zwei Fäden hindurch.
Fülle den Kegel mit Wasser und halte ihn mit beiden Fäden über eine
kleine Flamme; Du wirst überrascht sein, daß der Papierkegel nicht brennt.
Du kannst das Wasser tatsächlich darin kochen- Sei aber VORSICHTIG,
daß die Flamme nur das untere Ende des Kegels berührt und das immer
Wasser im Kegel ist, während Du ihn erhitzt
Die Wärme-der Flamme wird von dem Wasser durch das Papier hindurch
absorbiert. Da Wasser nicht mehr als 100°C erhitzt werden kann, und da
Papier sich nicht entzündet, ehe es eine höhere Temperatur als 100°C
erreicht hat, wird das Papier nicht brennen, bevor alles Wasser verdunstet
ist.
Wärmemenge
Beobachte, wie unterschiedlich lange es dauert, wenn man Wasser mit
einer kleinen und mit einer großen Flamme zum Kochen bringt. Die große
Flamme bringt das Wasser schneller zum Kochen, da mehr Wärme zur
Verfügung steht. In diesem Fall ist die größere Flamme einwandfrei ein
Vorteil.
Eis Klebt
Drücke zwei Eiswürfel einige Minuten lang fest aneinander. Lasse sie
dann los. Du wirst feststellen, daß sie, miteinander verbunden sind. Durch
den Druck Deiner Hände wurde der Schmelzpunkt des Eises herabgesetzt
und die .Oberfläche des Eises ist geschmolzen.
Sobald der Druck nachließ, stieg der Gefrierpunkt wieder auf sein
ursprüngliches Niveau und die beiden Eiswürfel sind zusammen gefroren.
10

DAS THERMOMETER
Es gibt verschiedene Thermometertypen; der zu Deinem Baukasten gehörige
ist der verbreiteste. Er hat an einem Ende eine mit einer Flüssigkeit
gefüllten Kugeln und eine lange dünne Bohrung (Kapillarrohr) im Zentrum
längs des Glasstabes.
Wenn die Flüssigkeit in der Kugel erwärmt wird dehnt sie sich aus und
steigt im Kapillarrohr; bei Abkühlung fällt sie wieder.
Um die Temperatur zu bestimmen sehen wir wie weit die Flüssigkeit sich
im Röhrchen auf- oder abwärts bewegt hat und lesen ,die Temperatur von
der Skala ab. -
Studiere tierachtsam Dein Thermometer: Ungefähr in 2/4 Hohe des Glasstabes
findest Du ein kleines Zeichen (wie ein wagrechter Ritz). Dein
Thermometer wurde sorgfältig geeicht, so daß die Flüssigkeit aus der
Kugel dieses besondere Zeichen bei gefiau 20°C erreicht. - --P
Die Skalenkarte Deines Thermometers ist sowohl laut der Fahrenheit
Skala als auch laut der Celsius Skala geeicht.
Der Celsiusgrad ist der bei wissenschaftlichen Arbeit meist benutzte. Auf
der Celsiuskala ist 0” der Gefrierpunkt des Wassers, und 100" sein Siedepunkt.
Der Bereich zwischen Gefrierpunkt und Siedepunkt ist in 100
gleiche Teile, oder Grade, geteilt. Im SI metrischen System wird der
Celsiusgrad so geschrieben: “C.
Nachdem in den ‘Vereinigten Staaten von Amerika und in England noch
die Fahrenheitsskala benutzt wird, wirst Du bei Temperaturmessungen
diese. sehr oft antreffen. Bei der Fahrenheitsskala friert Wasser bei 32”
und siedet bei 212”. Der Temperaturbereich zwischen diesen beiden
Punkten ist in 180 gleiche Teile oder Grade, geteilt. Die allgemeine
Abkürzung für einen Fahrenheitsgrad ist, “F.
Es gibt noch eine weitere Temperaturskala, welche bei fortgeschrittenen
wissenschaftlichen Arbeit benutzt wird; es ist dies die Kelvinskala. Nachdem
es Lord Kelvin bekannt war, daß der Druck eines Gases, das um
1°C gekühlt wird, sich um 1/273 verkleinert, kam er zu der Schlußfolgerung,
daß das Gas bei 273°C unter Null - absoluter Nullpunkt -
keinen Druck mehr haben kann. Er ersann eine Skala auf welcher 0°K
der theoretische Punkt ist bei welchem Gase keinen Druck ausüben und
auf welcher’ jeder Grad einem “C entspricht.
Auf Seite findest DU ein Vergleichsdiagramm all dieser Temperaturskalen.
Gib Obacht, daß beim Temperaturmessen mit Deinem Thermometer das
eingeritzte Zeichen genau mit der 20°C Marke auf der Skalakarte zusammentrifft.
Du wir& es manchesmal bequemer finden den Thermometer von der
Skalenkarte zu entfernen, die Temperatur zu messen, den Thermometer
rasch wieder in die Karte zu stecken, das Zeichen mit 20°C auszurichten
und dann die Temperatur abzulesen. Selbstverständlich mußt Du dabei
sehr flink sein, sonst stimmt Deine Messung nicht. Wir raten Dir Dich
darin zu üben.

i
.
Sonnenwärme Kann Reflektier Werden
Lege den Thermometer auf den Fenstersims so,daß seine Karte ihn vom
Sonnenlicht schützt. Schreibe die Temperatur, auf.
Nun halte Deinen Spiegel so, daß er die Sonnenstrahlen auf den Thermometer
reflektiert. Lese nach einigen Minuten wiederum die Temperatur
ab. Die Temperatur wird nun praktisch dieselbe sein, die-’ er anzeigen
würde wäre ey der Sonne zugewandt.
Reagenzglas - Thermometer
Spanne eine Gummifolie fest über die ‘O’ffnung eines Reagenzglases.
Wenn sie nicht von alleine hält, - befestige sie mit einem Gummiband.
Vergewissere ‘Dich, daß die Folie die Reagenzglasöffnung luftdicht verschließt.
Erwärme das Reagenzglas vorsichtig, indem Du es in warmes Wasser
tauchst: sobald sich die Luft im Reagenzglas erwärmt, dehnt sie sich ,aus,
und die Gummifolie wölbt sich ein wenig’ nach oben.
Lasse die Luft im Reagenzglas abkühlen, indem ‘Du es mehrere Minuten
in Eiswasser tauchst: die Gummifolie wölbt sich unter dem ä’ußeren
Luftdruck nach unten, da sich die Luft im Reagenzglas zusammengezogen
hat.
Dieser Versuch veranschaulicht sehr klar was in unserem Thermometer
geschieht.
I: n
I
-t
.:
== --I
-LG -_ L-
Fe =-
2 L
=:
Warmes Wasser -C- 2
7 ._- L c
-- z -7 =.- z- Fl -i =z 1 ;-. _ -- -- -- -- -- ---.-.--- -- -- Eiswasser fl : 4 -.- ?- -

Gas Dehnt Sich Wenn Erwärmt Aus
Gebe einige Tropfen Wasser in das Reagenzglas und spanne deinen Ballon
über die Offnung. Erwärme das Reagenzglas langsam und vorsichtig.
Durch die Erwärmung dehnt sich die Luft im Reagenzglas aus und bläst
den Ballon auf.
Mit dem Abkühlen ‘der Luft fallt der Ballon wieder zusammen. Setze
die Erwärmung das Reagenzglases nicht fort nachdem das Wasser darin
verdampft ist.
DAS ERW&RMEN UND ABKtYHLEN VON REAGENZGLASERN
Erwärme ein Reagenzglas nie wenn Du es in der Hand hälst. Halte es
immer im Reagenzglashalter. Halte weder Deine Hand noch Dein Gesicht
über die Uffnung eines erhitzten Reagenzglases.
Um Platzen zu vermeiden erhihe hie ein leeres Reagenzglas.
Glas kühlt sehr langsam; berühre ein Reagenzglas oder ein Glasrohr nicht
früher als wenigstens 15 Minuten nachdem. es von der Wärmequelle
entfernt wurde.
Man muß Glaswaren langsame Abkühlung ermöglichen da. sie sonst
platzen. Probiere nie heiße Glaswaren durch ins Wasser stellen Fu kühlen.
Stelle heiße Glaswaren niemals auf. eirie ungeschützte Tischplatte - sie
werden Zeichen hinterlassen.
Gas Zieht Sich Bei Abkühlung Zusammen
Fülle ,etwas Wasser in-ein Reagenzglas und koche es, bis es fast v6ltig
verdunstet ist. Ziehe einen Ballon über den Rand des noch immer warmen
Reagenzgfases.
Wenn die Luft im Reagenzglas abkühlt, zieht sie sich zusammen und
nimmt weniger Raum in Anspruch. Da keine Luft in das Glas kommen
kann, um frolgawordonon Rour’n auszuf0llon und den vorrlngorten Luftdruck
auszugleichen, wlrd der Ballon durch Luftdruck von außen in das
Reagenzglas gedruckt.
13

FestkörperDehnen Sich Wenn Erwärmt Aus
Das Phänomen der Dehnung und Schrumpfung von Festkörpern bei
Temperaturwechsel kann beinahe überall beobachtet werden. Betrachte
zum Beispiel die Telephonmaste: im Sommer hängen die Drähte meist
ziemlich locker zwischen den Masten, während sie im Winter meist straff
sind, da sie sich in der Kälte zuasmmengezogen haben. Bei Gebäudekonstruktionen
wird die Dehnung und Schrumpfung von Materialien meist
von vornherein berücksichtigt.
In diesem Versuch wollen wir ein Meßinstrument bauen, welches grundsätzlich
dasselbe-ist wie die handelsüblichen Ausdehnungslehren und den
Zeigerthermometern sehr ähnlich ist.
Baue zwei gleich hohe Bücherstapel in etwa 15cm Abstand voneinander
auf. Entferne die Isolierung von der gesamten Länge eines Deiner 19cm
langen Drähte, richte ihn aus, lege ihn über die beiden Stapel und
befestige ihn auf dem obersten Buch des linken Stapels mit Klebestreifen.
Schneide den Zeiger K aus der Ausschneidevorlage und stecke eine
Stecknadel ganz hindurch, so daß der Nadelkopf den ausgeschnittenen
Zeiger berührt.
Lege die Nadel so unter das andere Ende des Drahtes, daß der Zeiger
nach oben gerichtet ist. Vergewissere Dich, daß der Draht ganz gerade
ist und daß er auf der Nadel liegt ohne die Bücher zu berühren. Erhitze
den Draht langsam. Wenn er sich durch die.Hitze ausdehnt, bringt er die
Nadel ins Rollen, wodurch der Zeiger bewegt wird.
Dehnungskoeffizient
Ersetze nun den Draht aus dem vorigen Experiment durch einen Stahlstab
oder Lineal.
Erhitze den Stahlstab. Beobachte, daß er sich weniger und langsamer
ausdehnt, als der Kupferdraht.
Materialien unterscheiden sich in ,starkem Maße hinsichtlich der Ausdehnungsgeschwindigkeit
und des Ausdehnungsumfanges. Das Maß für
diese Eigenschaft ist als Dehnungskoeffizient bekannt. Metalle hahen
einen sehr hohen Dehnungskoeffizienten, Holz hat einen sehr niedrigen.
Andere Materialien jiegen dazwischen.
14

Gummi zieht sich, wenr, GI ;“drmt, zusammen
Nimm einen der Reflektorfüße und spanne ein Gummiband um
die zweibeinige Fußstütze, in Höhe der seitlich daran
bef indl ichen Kerben. Siehe Zeichnung,
Befestige Nadel und Zeiger aus dem vorigen Versuch
zwischen einem Bei-n und dem Gummihand, so daß sich der
Zeiger ganz knapp oherhalh des Trägers hefi,ndet, ohne
aber auf ihm zu liegen. Erw.ärme das Gummiband ganz
vorsichtig; mit zunehmender Wärme wi.rd si-ch cJs
Gummiband zusammenzi:ehen, wobei stch der Zei,ger in
UhrzeigerrIchtung dreh-t:
Obwohl sich d!e meisten Werkstoffe bei. Wärme ausdehnen,
gibt es doch einige Ausnahmen, und Gummi ist eine davon.
LUFTKONYEKT 1 ON
Warme Luft ist dünner als kalte und nei.gt daher dazu,
aufzustei.gen. W i r nennen d i.ese Luftbewegung
Luftkonvekt i.on.
WÄRMEÜBERTRAGUNG
Wärme wird stets solange von einem wärmeren auf einen
kälteren Körper übertragen, bi.s b.ei.de di.e gleiche
Temperatur erreicht haben. Wärme kann durch Strahlung,
durch Konvektion oder durch Lei.tung übertragen werden.
Warme Luft stei.gt auf
Neh.me eine brennende Zigarette oder ei.nen brennenden
Zweig a4s Rauchquelle. Bri.nge den Rauch nahe zur Seite
einer Flamme. Der Rauch wird zu der Flamme gezogen und
aufsteigen.
Die durch die Flamme aufgewärmte Luft stei:gt auf und
nimmt den Rauch. mit sich.
Konvektion
Halte Deine Hand etwa 30 cm über eine Flamme. Du fühlst
bedeutend mehr Wärme, als wenn Du sie in gleicher
Entfernung sei-i-1 i.ch der Flamme hältst,

Der Großteil der Wärme, die Deine Hand erreicht, wird von der Flamme
aus durch Konvektion übertragen.
Da hcillc Luft cino gcringcrc Dichte hat als kalte und somit leichter ist,
steigt sie zu Deiner Hand hoch und führt dabei Wärme mit sich.
Kalte Luft’ Fiillt
Halte Deine Hand einen Augenblick über und gleich danach unter einen
Eiswürfel, ohne i.hti zu berühren. Beachte, daß Deine Hand unter dem
Eiswürfel mehr Kälte empfindet.
Kalte Luft bewegt sich vom Eiswürfel nach unten, weil sie schwerer ist
als die den Würfel umgebende Luft.
Sichtbare Konvektion
Stelle einen Topf mit warmem Wasser auf eine Herdplatte. Gieße vorsichtig
etwas kalte Milch so in den Topf, daß sie an der Topfwand hinab
fließt. Die kältere, schwerere Milch setzt sich am Boden des Topfes ab.
Betätige nun den Herd. Da die Milch zuerst erwärmt wird, steigt sie in
das nun kältere Wasser’nach oben. Du kannst tatsächlich die Konvektion
sehen, die durch das Erwärmen der Milch verursacht wird.’
Konvektion In Unserem Heim
Wie überall, steigt warme Luft auch in Wohnungen nach oben. Stelle die
Temperatur eines Hauses ‘mit mehreren Stockwerken an einem heißen
Tage. fest. Beobachte den auffallenden Unterschied zwischen der Wärme
des Dachbodens und der vergleichsweise kühlen Luft im Keller.
16

Wärmeleitungsgeschwindigkeit I
In eine kleine Pfanne mit kochendem Wasser lege einige Löffel, die aus
verschiedenem Material hergestellt sind. Du wirst sicher Löffel finden
können, die aus nichtrostendem Stahl, Silber, Kunststoff und vielleicht
Holz hergestellt wurden.
Lasse die Löffel während einer Minute im Wasser und berühre dann jeden
einen; der Silberlöffel wird der heißeste und der hölzerne der kälteste
sein. Der Löffel, der vom bestleitenden Material gemacht ist, erwärmt sich
am raschesten.
Kuper Ist Ein Guter Wärmeleiter
Halte den Kupferdraht den Du in Versuch 11 abisoliert hsst an einem
Ende und bringe das andere in eine Flamme. Du wrist feststellen, daß die
Wärme der Flamme in wenigen Sekunden durch den Draht bis zu Deiner
Hand übertragen wird. Diese Art der Wärmeübertragung nennt man
WARMELEITUNG. Der Draht hat die Wärme zu Deiner Hand geleitet.
Wir “Sehen” Wärmeübertra:gung
Lasse Kerzenwachs in einigen Zentimetern Abstand auf den Kupferdraht
tropfen. Halte ein Ende des Drahtes in eine Flamme. Beim langsamen
Erwärmen des Drahtes kannst Du die Wärme von Tropfen zu Tropfen
entlangwandern “sehen”.

‘Wärmeleitungsgeschwindigkeit I I
Wiederhole das vorherige Experiment mit einem Stahldraht oder einem
langen Nagel. Versuche das Gleiche auch mit Deinem Reagenzglas.
Beobachte, was für ein schwacher Wärmeleiter Glas ist, so schwach, daß
es als isolationsmittel eingestuft wird.
Sich Bewegende Luft Leitet Wärme
Blase Luft mittels einem Trinkstroh durch eine Flamme auf eine Deiner
Hände, die Du etwa 15cm hinter der Flamme hälst.
Beobachte, daß wesentlich mehr Warme Deine Htinde erreicht als durch
bloße Ausstrahlung.
Die durch die Flamme geblasene Luft leitet Wärme und uberträgt sie zu
Deiner Hand.
WARMESTRAHLUNG
Die durchschnittliche Entfernung zwischen Erde und Sonne ist ungefähr
150 000 000 Kilometer und die Temperatur in diesem ungeheueren, leeren
Raum is äußerst kalt.
Wie bringen wir es fertig, bei unserer Abhängigkeit von der Sonne, -zu
uberleben? Es ist unverkennbar, daß die Sonnenwärme uns weder durch
Leitung noch durch Konvektion erreicht.
Wärme kann sich durch das Vakuum, das zwischen Erde und Sonne
herrscht, mittels eines dritten Vorganges von Wärmeübertragung nämlich
Strahlung übertragen.
Die Wärmestrahlung bewegt sich durch den Raum, genau wi,e Licht, als
Strahlen fort.
Die Wärmestrahlung ist auch als infrarotes Licht bekannt. Alferlei Arten
von elektromagnetischen Strahlungen bewegen sich durch den Raum;
diese schließen Radiowellen,. Rbntgenstrahlen, Lichtwellen und das
Infrarot ein.
Wärmestrahlung
Halte Deine Hand nahe an die Flamme einer Kerze und fühle die Wärme.
Die Wärme wird in Wellen von der Flamme zu Deiner Hand übertragen..
Diese Wellen sind Lichtwellen sehr ähnlich und breiten sich in alle Rich-
18

tungen aus. Die Ubertragung von Wärme durch Ausbreitung von Wellen
wird Strahlung genannt.
Vielleicht gibt es bei Dir zu Hause Heizstrahler, die den Raum erwärmen,
indem sie Wärme ausstrahlen.
Direkt Durch Festes Glas
Zweifellos hast Du an einem sonnigen, kalten, ‘klaren ..Wintertag hinter
einem Glasfenster gesessen und die Sonnenwärme gefühlt. Die Wärmestrahlen
der Sonne können durch jedes klare Medium hindurchstrahlen,
,sei es das Vakuum des äußeren Raumes, die Glasscheibe Deines
Fensters, oder ein klarer Eiswürfel.
Am nächsten passenden Tag an dem die obigen Bedingungen bestehen,
schreibe die Temperaturen auf beiden Seiten der Glasscheibe auf. Das
Glas läßt praktisch die gesamte Sonnenstrahlung durch, reflektiert einen
Teil aber absorbiert sehr, sehr wenig. Andererseits hält das Glas den
größtem Teil der längeren Infrarot-Strahlung, die vom Inneren des Zimmers
ausgeht, s4hr wirksam zurück.
Dieses Prinzip der Wärmeübertragung ist beim Entwurf verschiedener
Sonnenenergieapparate sehr wichtig. Er ermöglicht uns an bitter kalten
Tagen den Sonnenschein zur Erzeugung und zur Speicherung von Wärme
auszunutzen.
Ein Warmes Auto
Versuche die mittätige Hilfe von Erwachsenen für diesen Versuch zu
erhalten. Bitte die Eigentümer von zwei ähnlichen Autos, eines hellfarbig
und das andere dunkelfarbig, ihre Wagen gleichzeitig in der Sonne aufzustellen,
Schließe die Türen und Fenster der Wagen und messe die innere
Temperatur eines jeden. Sie sollten praktisch gleich sein. Messe in jedem
Wagen alle i0 Minuten die Temperatur. Schreibe die Messungen auf.
Wenn die Sonnenstrahlen auf die Wagen auftreffen wird eine ganze
Menge Wärme vom metallischen ;Äußern absorbiert. Die Wärmemenge
hängt in einem großen Ausmaße von der Farbe und Beschaffenheit der
Wagenoberfläche ab. Grobe schwarze Oberflächen, wie bei Autos mit
einem matten, schwarzen Vinyldach, werden bemerkbar mehr Wärme
absorbieren als glänzende, weisse.
Die durch die Fenster eindringenden Strahlen (Strahlung) werden von
den Teilen des Wageninnerns absorbiert. Die Teile des Wagens, die sich
nicht direkt im Pfad der Strahlen befinden, werden durch Wärmeleitung,
Konvektion und durch Rückstrahlung von den durch direkte Strahlung
erwärmten Teilen dcs Wogens crwarmt.
Mit der Absorbierung von Wärme steigt die Temperatur des Wagens. Mit
zunehmonclt\r Tempcrulur dus Wuycne lxylnril weh dla rrxtr oullon obycstrahlte
Wärmemenge zuzunehmen bis ein Gleichgewicht erreicht wird,
bei dem die vom Auto aufgenommene Warme der abgcstrahlten gleich ist.
19

Weisses In Der Sonne
Stelle zwei Gläser gefüllt mit kaltem Wasser in die Sonne oder in die
Nähe eines elektrischen Ofens. Umwickle ein Glas mit einem weißen Blatt
Papier. und das andere mit einem schwarzen. Messe die Temperatur in
beiden Gläsern zu Beginn de Versuches und wieder nach einer halben
Stunde.
Das Waser in dem schwarz umwickelten Glas wird Wärmestrahlung absorbieren
und daher wärmer sein als das im weiß umwickelten Glas. Du
wirst nun verstehen warum man im Sommer helle Kleidung trägt, und
warum Wärme aufnehmende Körper matt schwarz gemacht werden.
LICHTSTRAHLEN
Licht wird erzeugt wenn ein Material bis zu einer Temperatur erhitzt wird,
bei der die atomare Aktivität Energiebündel, Photone genannt, erzeugt.
Ein Lichtstrahl ist ein Strom von Photonen. Eine Gruppe von Lichtstrahlen
ist ein Strahlenbündel.
Nicht das ganze Strahlenbündel ist für das menschliche Auge sichtbar.
Wir können nur den “sichtbaren” -Teil des Bündels, das ist: von rot bis
violett, sehen; das Bündel erstreckt ich jedoch auf der einen Seite über
das Violett zum Ultraviolett, und auf der anderen über das Rot, zum
Ultrarot (Infrarot), hinaus.
Sonnenlicht, oder Sonnenenergie, erreicht uns mittels Lichtstrahlen. Im
Vakuum bewegen sich .Lichtstrahlen mit der bemerkenswerten Geschwindigkeit
von 299.729.500 Meter in der Sekunde fort.
Der Weg Des Lichtes
Schneide die 3 Karten A 1. A II, A Ill aus. Stehe mit einer Nadel ein Loch
in die Mitte, da WO der Punkt eingezeichnet ist. Falte die Karten entlang
der gestrichelten Linie. Lege ‘ein ‘kleines Gewicht auf den umgefalteten
“e--w- m-a --
--.,--e----
-W-f-
6 Q
+--
\
-.---- +
b
B
20

Teil und stelle die Karten wie abgebildet in einer geraden Linie auf, so
daß Du die Kerzenflamme durch alle Löcher hindurch gleichzeitig siehst.
Bewege eine der 3 Karten etwas aus der Reihe: Du wirst die Flamme
nicht mehr sehen.
Licht bewegt sich nur auf einer geraden L!nie fort.
Reflektiertes Licht
Stelle eine Kerze und einen Spiegel aufrecht, etwa 30cm voneinander
entfernt, auf den Tisch. Halte ein Buch so, daß Du die Kerze zwar nicht
direkt, aber im Spiegel sehen kannst.
Das Licht, das die Kerze ausstrahlt, bewegt sich nicht direkt auf Dich ZU.
Es wird vom Spiegel reflektiert. Der Weg des Lichtes von der Kerze zum
Spiegel und vom Spiegel zu Deinem Auge ist trotzdem gerade.
Lichtzerstreuung
Zünde in einem verdunkelten Zimmer eine Kerze an. Stelle sie neben die
Wand und halte ein Buch zwischen Deine Augen und die Kerze. Auf der
Wand wirst Du ein kleines erhelltes Feld sehen.
Da die Wand im Vergleich zum Spiegel ziemlich rauh is, wird das Licht,
das auf die Wand fällt, nach sämtlichen Richtungen reflektiert. Diese Art
der Reflektion wird Zerstreuung, oder Diffusion, genannt. Lichtstreuung
ist für das Sehen wichtig. Wir sehen Dinge weil die Lichtstrahlen von
ihnen reflektiert und zerstreut werden. Wenn die Wand das Licht nicht
diffus reflektieren würde, wäre es schwierig, die Wand als solche zu
erkennen. Wir würden lediglich ein Spiegelbild der Lichtquellen sehen.
21

Lichtverteilung (Dispersion)
Schneide den Streifen “5” aus dem Ausschneideblatt aus. Verbinde beide
Enden des Streifens mittels einer Briefklammer zu einem Ring und stelle
diesen so auf den Tisch, daß die Schlitze nach unten sind. Setze eine
kurze Kerze in die Mitte. Sei vorsichtig, damit das Papier kein Feuer fängt.
Du wirst beobachten, daß aus jedem Schlitz ein Lichtstrahl kommt, und
jeder Strahl eine gerade Linie beschreibt.
Die Lichtstrahlen einer Flamme verteilen sich gleichmäßig in alle Richtungen.
Sie divergieren, d.h. je weiter sie sich von der Lichtquelle entfernen
desto weiter sind sje auch voneinander entfernt.
Sonnenstrahlen Verlaufen Parallel
Schneide aus dem im vorigen Versuch benutzen Streifen den dunklen
Teil aus. Halte ihn in die Sonne. Die Sonnenstrahlen, die durch die
Schlitze fallen, sehen aus als wären sie parallel. Man hat nicht den
Eindruck, daß sie divergieren.
Wegen der riesigen Größe der Sonne und ihrer enormen Entfernung von
uns, sind Sonnenstrahlen, die uns auf der Erde erreichen, tatsächlich
parallel. Ihre Divergenz spielt nur dann die Rolle, wenn man sie -im
Zusammenhang mit dem gesamten Weltraum’ betrachtet.
Lichtstrahlen Können Gebeugt Werden
Lege eine Münze in -ein Glas. Ziehe Deinen Kopf langsam zurück, bis
Du über den Glasrand nur noch ein winziges Stück von der Münze siehst.
Gieße, ohne Deinen Kopf zu bewegen,. Wasser in den Becher. So wie
sich der Becher füllt, wirst Du die ganze Münze sehen.
:, . . -- .~ -“:
-.-

Licht wird gebeugt, wenn es von einem Medium in ein anderes übergeht;
in unserem Fall vom Wasser in die Luft. Ohne Wasser im Becher konntest
Du die Münze nur zum Teil sehen. Als jedoch die Lichtstrahlen durch
das Wasser gebeugt wurden, wurde die ganze Münze sichtbar.
Lichtbrechung
Betrachte einen Bleistift, der ins Wasser getaucht ist, von der Seite. Es
sieht so aus, als sei der Bleistift gebrochen. Diese Beobachtung erklärt
sich dadurch, daß Lichtstrahlen gebrochen werden, wenn sie aus dem
Wasser in die Luft übertreten.
Der Reflektionswinkel Ist Gleich Dem Einfallwinkel
Stelle einen Kamm auf ein wcißcs Stück Papier. so dciß seine Zfihne
einen langen Schatten in der Sonne werfen. Setze Deinen Spiegel diesmal
diagonal zur Strahlenrichtung hinter den Kamm. Die Lichtstrahlen werden
in genau dem gleichen Winkel reflektiert, in dem sie auf den Spiegel
fallen.
23

Drehe den Spiegel langsam, um den Einfallwinkel zu verändern. Der
Winkol zwischen dom Spiugol und dom roflcktiorton Lichtstrahl (Ruflektionswinkel,
Ausfallwinkel) ist immer gleich dem Winkel zwischen dem
Spiogcl und dem uroprünglichon Lichtstrahl (Einfallwinkel).
‘w -
Einfallwinkel
• .
K-- a -
Ausfallwinkel
DIE FARBE DES LICHTES
Ein Prisma
Sonnenlicht vereinigt Licht von vielen verschiedenen Wellenlängen. Im
menschlichen Auge erzeugt jede besondere Wellenlänge einen verschiedenen
Farbeindruck. Es ist möglich weißes Licht in die verschiedenen
Wellenlängen, aus denen es zusammengesetzt ist, zu zerlegen und daher
seine Teilfarben zu sehen.
Um dies zu bewerkstelligen stelle ein Prisma her indem Du den Spiegel
gegen die Kante einer kleinen Wanne oder eines Tellers, die mit Wasser
gefüllt sind, lehnst.
Der Rauminhalt des Wassers zwischen der Wasseroberfläche und dem
Spiegel hat eine dreieckige Form, und erhält so die Eigenschaften eines
Prisma.
Lasse an einem sonnigen Tag einen einzigen Sonnenstrahl durch einen
Spalt in den Fensterlden auf das Prisma falälen. Das Licht, das der
Spiegel reflektiert, ist gebrochen, und Du kannst an der Decke sämtliche
Farben des Regenbogens erkennen. i - -
Eine Taschenlampe würde ein viel schwächeres Farbspektrum ergeben.

Der Regenbogen
In der Natur bildet sich ein Regenbogen, wenn Wassertropfen in der
Atmosphäre, gleich einem Prisma, das Licht brechen. Du kannst selbst
einen Regenbogen hervorrufen. Stelle Dich am frühen Morgen oder am
späten Nachmittag mit dem Rücken zur Sonne und zerstäube das Wasser
eines Wasserschlauchs gegen einen dunklen Hintergrund, wie z.B. eine
Baumreihe. Du wirst einen Regenbogen erscheinen sehen.
Das Spektrum
Eine sehr einfache Möglichkeit ein Farbspektrum sichtbar zu machen
besteht darin, daß Du ein Becherglas bis an den Rand mit Wasser füllst
und es an einem sonnigen Tag auf eine sonnige Fensterbank stellst.
Stelle das Glas so, daß ein Teil von ihm die Innenkante der Fensterbank
überragt. Lege ein großes weißes Stück Papier auf den Fußboden direkt
unterhalb des Glases und beobachte das Farbspektrum, das sich darauf
abzeichnet.
Lichtstrahlen Sind Farblos
Sogar wenn Du genau hinsiehst, erscheinen Dir die Lichtstrahlen, die
vom Prisma gebrochen und reflektiert werden, als farblos. ’ Lichtstrahlen
selbst haben keine Farbe. Die Farben werden erst sichtbar, wenn die
Strahlen direkt aufs Auge fallen.
Halte ein Stück weißes Papier in den Strahlengang und beobachte das
Farbspektrum, das sich darauf abzeichnet.
Beobachte den Lichtweg ges Sonnenlichtes, das auf Dein Prisma auftrifft,
und den des Lichtes, das das Prisma verläßt, um an der Decke das
Spektrum zu bilden.
Direkt Jenseits Rot
Bei den Versuchen über Licht haben wir gelernt auf verschiedene Art
Prismen zu machen. Mache Dir nun das Prisma mit dessen Hilfe Du das
beste Spektrum erhieltest.
Führe eine genaue Temperaturmessung im Lichtspektrum aus und bringe
dann den Thermometer direkt neben das rote Ende wohin die unsichtbaren
ultraroten Strahlen. vom Prisma geworfen werden. Dort wirst Du eine
höhere Temperatur messen-
25

Konzentrienses Infrarot
Die infrarote Strahlung verhält sich wie Lichtstrahlen, und gleich ihnen
können sie durch unsere Linse konzentriert werden. Bringe Deine Linse
in den ultraroten Bereich Deines Spektrums und konzentriere ihn auf die
Thermometerkugel. Obwohl Du keinen hellen Fleck wie bei der Lichtstrahlenkonzentration
siehst, erzeugt das konzentrierte Ultrarot mehr
Wärme.
--
DEINE LINSE
Die Linse, die zu Deinem Bausatz gehört, hat einen
Durchmesser von 20.0 mm. Sie ist eine doppelkonvexe,
konvergierende Linse mit einer Brennweite von 30 mm.
Al Ie Lichtstrahlen, die auf die Linse auf der einen
Seite auftreffen, treffen sich auf der anderen Seite
der Linse in einem einzelnen Punkt in einer
Entfernung von genau 30 mm.
Dein Linsenhalter hat 18 mm lange Stützbeine (für
verschiedene Linsen). Die Stützbeine lassen sich
i
ver I ängern, indem man etwas darunter legt, wie z.B.
Seife oder Plastilin, oder die Linse ganz einfach in P
der Hand hält. Hält man sie 30 mm über einer flachen
Oberflgche, dann konvergieren die auf die Linse auftreffenden
Strahlen und treffen sich in einem
einzelnen Punkt an der Oberfläche.
Eine konvergierende Linse konzentriert die ganze
Energie, die von ihrer Oberflzche aufgenommen wird, auf eine
erheblich kleinere Fische. Unsere Linse hat eine Oberfläche
von ungefshr 300 Quadratmillimetern. Wenn wir
unsere Linse auf eine Flijche von I Quadratmillimeter
fokusicren, erhijlt diese FlZche das 300-fache der
Energie, die die Linse pro Quadratmillimeter erreicht.
Wenn unsere Linse von der Sonne per Quadratzentimeter
I Kalorie gestrahlter Energie erhält, dann wird der
Brennpunkt unserer Linse 300 Kalorien per Quadratzentimeter
erhalten.
Diese Encrg ickonzcntr,lt i o n cr-höht die Tcmpcrntur clc

Konzentrierte Warme
Bringe in einem normal beleuchteten Zimmer die Kugel Deines Thermometers
in den Brennpunkt Deiner konvergierenden Linse. Notiere die
Temperatur sofort und wieder nach 5 Minuten. Herrscht ein bemerkbarer
Unterschied?
Bringe nunmehr Deine Linse und Dein Thermometer ins Freie und bringe
im Sonnenlicht die Thermometerkugel wieder in den Brennpunkt der Linse.
Notiere auch diesmal die Anfangstemperatur und beobachte wieviel Zeit
vergeht bis die Temperatur 52OC erreicht. Achte darauf das Thermometer
bei dieser Temperatur zu entfernen.
Dieser gigantische Fresnellinsen SonnenkonzentratorlKollektor wird im
Marschall Raumflugzentrum erprobt. Diese Fresnellinse könnte ein Vorläufer
eines Systems sein, welches Wärmeenergie sowohl für industrielle
Verfahren, die hohe Temperaturen erfordern, als auch für wirtschaftliche
Raumkühlungsanlagen liefert.
Höchsttemperatur
Wir wollen versuchen die höchste Temperatur zu bestimmen, die wir mit
unserer Linse erreichen können.
Stelle Deine Linse und Halter in ht .,s Sc.;nsnlicht und bringe verschiedene
Dinge in den Linsenbrennpunkt, um die Höchsttemperatur, die wir
mit der Linse erreichen können, zu bestimmen.
Fange mit Wachs an. Wir wissen, daß wir eine Temperatur von 54°C
oder mehr erreicht haben, ,wenn das Wachs schmilzt. Wir können einen
Tropfen Wcisscr kochen, und da uns bekannt ist, da13 Wasser bei 100°C
kocht muf3 unsere Temperatur noch höher sein. Aus einem Chemiehandbuch
kannst Du die Schmelzpunkte verschiedener in Deinem Hause
befindlichen Materialien erfahren; dies wird Dir bei diesem Versuch helfen.

Der Schatten Einer Linse
Beschaffe Dir einen kleinen Flaschenverschluß von der Größe Deiner
Linse, Fülle diesen Verschluß mit Wasser und stelle ihn für 10 Minuten
in direktes Sonnenlicht. Messe die Temperatur am Anfang und am Ende
dieser Zeit und schreibe sie auf.
Fange nun wieder mit derselben Wassermenge und bei derselben Wassertemperatur
von vorne an. Dieses Mal bringe das Wasser jedoch so ins
Sonnenlicht, daß es sich im Brennpunkt der Linse befindet. Vergleiche
die Temperatur des Wassers nach 10 Minuten mit derjenigen der Messung
nach 10 Minute-n beim vorherigen Versuch, beide Temperaturen sollten
sehr ähnlich sein.
Wenn die Linse sich vor dem Wasser im Flaschenverschluß befindet, konvergieren
die konzentrierten Strahlen auf eine kleine Fläche des Wassers.
Der den Punkt umgebende Wasserkörper befindet sich im Schatten der
Linse und erhält nicht die von der Lin.se gesammelte Energie. Die gesamte
Wassermenge bleibt dieselbe.
Wenn der Wasserkörper kleiner als die Linse ist wird er mehr Energie
erhalten und die Linse kann als Kollektor betrachtet werden.
Papier Verkohlen
Bringe in hellem Sonnenlicht ein Stück weißes Papier in den Brennpunkt
der Linse. Kannst Du das Papier verkohlen?
Wenn die Sonne hell genug ist mag Dir das gelingen. An der Kante wird
das Papier leichter verkohlen.
Das weiße Papier reflektiert das meiste Sonnenlicht und die meiste Sonnenwärme
und obwohl die Sonnenwärme in einem kleinen Punkt konzentriert
ist, wird das Papier kaum, wenn überhaupt, den Zündpunkt erreichen.
Dunkles Papier Verkohlt Leichter
Wechsle das weiße Papier des vorgehenden Versuches gegen ein
schwarzes, mattes aus. Es verkohlt viel leichter. Das dunkel gefärbte
Papier absorbiert das meiste des konzentrierten Sonnenlichtes und der
konzentrierten Wärme und das Papier erreicht seinen Zündpunkt.
28

SPIEGEL
Eines der Hauptprobleme beim Versuch Sonnenenergie einzufangen ist,
daß die Sonne nicht still steht. Wir müssen das Sonnenlicht dauernd
umlenken. Dies kann man am wirksamsten mittels Spiegel ausführen;
tatsächlich werden Spiegel praktisch bei allen Sonnenenergieprojekten
umfassend eingesetzt.
Charles A. Owen (links) Präsident des Owen Unternehmens m.b.H.,
Wilmington, Kalif., und Dr. Kataunori Shinada des Jetantriebslaboratorium,
Pasadena, Kalif., führen die Abnahmeprüfung des Prototyps eines einzigartigen
Sonnen-energiekonzentrators, der von Dr. Shinada erfunden
wurde, durch. Das Owen Unternehmen m.b.H., eine Firma in ‘Amerikanisch-Indianischem
Besitz, hat eine ausschliesslkhe Patentlizenz von NASA
erhalten, um das Gerät kommerziell herzustellen. Der Konzentrator verstärkt
die Sonnenstrahlen, unter Benutzung einer Reihe von MehrFacRfacettenlinsen,
zehn Mal. Er kann die Sonnenstrahlen von beinahe jedem
Winkel aus ohne ein Sonnenfolgewerk in Fokus bringen. Das Gerät wird
von dem. Owen Unternehmen in den Fabriken in der Rincon Indian Reservation.
bei Escondido, Kalif., gebaut werden.
Links - Rechts
Stelle Dich vor einen Spiegel und kratze Dein rechtes Ohr mit der rechten
Hand. Du wirst wnhrnchmcn, .dnß Dein Spiogclhild mit der linken Hand
da9 linke Ohr kratzt.
Spiegelbilder sind seitenverkehrt, d.h. rechts erscheint links und umgc-
. .
.I
. . .

Weiss Zerstreut Am Besten
Stelle eine Kerze auf den Tich..Belege die Rückseite der Glasplatte mit
einem weißen Stück Papier und stelle,sie etwa 30cm von der Kerze auf.
Lege einen Bleistift zwischen das Glas und die brennende Kerze.
Das Bild des Bleistiftes wird sehr unscharf auf dem Glas erscheinen.
Wiederhole den Versuch, decke jedoch die Rückseite des Glases mit
einem schwarzen Stück Papier ab. Jetzt ist das Bild sehr viel schärfer.
Das schwarze Papier streut das Licht weniger als das weiße. Daher
entsteht mit dem schwarzen Papier ein klareres Bild.
Konvexpiegel
Untersuche die nach, außern gekrümmte rückseitige Oberfläche Deines
parabolichen
Reflektors.
Eine nach außen gekrümmte rückstrahlende Oberfläche wird Konvex-
spiegel genannt. Nimm wahr, daß Dein Spiegelbild, das Du in dieser
Oberfläche siehst, ein verkleinertes Ebenbild ist.
Eine konvexe Oberfläche verkleinert das reflektierte Ebenbild.
Konkavspiegel
Untersuche nun die nach innen gekrümmte Oberfläche Deines parabolischen
Reflektors. Dies ist ein Konkavspiegel. Beachte, daß auch auf der
Innenseite des Reflektors diesmal Dein Spiegelbild verkleinert ist, aber
diesmal steht es auch auf dem Kopf. Eine konkave Oberfläche verkleinert
nicht nur das Spiegelbild, sondern dreht es auch um.
30

Vergrosserungsspiegel
Halte die Spitze eines Bleistiftes sehr nahe zu der* konkaven Oberfläche
des parab, iischen Reflektors. Dieses Mal wird der Reflektor ein vergrössertes
SC.egelbild der Bleistiftspitze zurückgeben. Ein Gegenstand der
sich näher zur Oberfläche eines Konkavspiegel als zu seinem Brennounkt
befindet, wird durch den Spiegel vergrößert. Der Brennpunkt des’ konreflektierten
Strahlen
kaven Spiegels ist der Punkt wo die vom Spiegel
konvergieren.
SONNENOFEN
Der Zweck unseres Sonnenofens ist die Sonnenstrahlen auF eine kleine
Fläche zu konzentrieren und so die Wärmelieferung zu einem solchen
Grad zu erhöhen, daß sie für uns nützlich wird.
Eine Erfindung der Ingenieure des Marschall Raumflugzentrums veranschaulicht
Sonnenenergieleistung durch in Brand setzen einer Stahldose,
die sich auf einem Mast in dem Bereich befindet, wo reflektierte Strahlen
konzentriert sind. Eine Dampfanlage von 75 600 kg-kal per Stunde, 232°C.
620 kg/m’ kann dadurch erstellt werden, daß ein kleiner, kegelgeformter
Absorber in dem Konzentrationsbereich aufgestellt und ein Sonnenfolgesystem
einem konkaven Reflektor, der einen Durchmesser von 15,24m hat,
zugefügt wird. Der abgebidete Reflektor hat einen Durchmesser von
3,88m. Die Dampfanlage, an vorhandene Dampfleitungsrohre angeschlossen,
kann mehrere große Gebäude mit Sonnenenergieheizung, Klimaanlage
und holfiom Wasser veraorgcn. Sio konn industriollon Vorfahren wie
Dampfheizung,: Backen, Kochen und Konservenindustrie als auch der
Stromerzeugung, bel denen Betrlebsflüssigkelten, deren Temperatur
93,3”C übersteigt, benötigt werden, angepaßt werden. Eine solche Anlage
kann Im Jahr Ungefahr 22.700 Liter Helzdl elnsporen.
31

Der Schlüssel zu unserem Sonnenofen ist sein parabolischer Reflektor.
Laut Definition ist ein parabolischer Reflektor ein solcher, welcher parallele
Lichtstrahlen auf einen einzelnen Punkt, oder eine einzelne Linie,
reflektiert. Eine zylindrische Parabel erzeugt eine fokale Linie und eine
sphärische einen Punkt. Eine parabolische Kurve ist mathematisch durch
=-e+iär--
definiert, wobei a die Brennwiite und x und y Punkte auf den x und y
Achsen sind.
Unser parabolischer Reflektor hat eine O’berfläche von ungefähr 72
Quadratzentimetern. Wenn wir 1 Langlay/Minute aufnehmen (ein -tanglay
ist gleich einer Kalorie per Quadratzentimeter per Minute), dann wird die
Wärmemenge im Brennpunkt des Reflektors 72 Kalorien per Minute sein
und theoretisch würde es uns möglisch sein’ die Temperatur von lcm’
Wasser innerhalb 1 Minute um 72°C zu erhöhen. Da aber der Wirkungsgrad
unseres Ofens und unseres Systems weit von 100% entfernt ist,
werden wir sehr viel kleinere Resultate erhalten.
Theoretisch kann unser Sonnenofen eine Leistung von 21 Watt, oder
72 Kalorien, per Minute erzeugen.
Wir Bauen Unseren Sonnenofen
Um unseren Sonnenofen aufzubauen, schneide mit einem Hobbymesser
vorsichtig die Höhlung A von D-einer Styroschaumschale, so wie durch
die punktierte Linie in der folgenden .Abbildung angezeigt, aus:
Lege Deinen parabolischen Reflektor in die Schale und richte ihn so aus,
daß die vier Ausschnitte an der Schalenkante über die vier kleinen
Löcher in der Styroschaumstütze zu liegen kommen. Nimm den kleinen
Stützenverstärker (Teil Nr. 32) und führe ihn in das recheckige Loch in
dem Styroschaumvorsprung ein.
32

Drücke auf den Stützenverstärker bis sein halbkreisförmiger Kopf
dem Styroschaumvorsprung aufliegt.
Führe je eines der zwei Drahtenden des Reagenzglashalters (Teil Nr.
in je eines der Löcher im Stützverstärker ein.
auf
22)
Bringe das Reagenzglas, wie abgebildet, in den Reagenzglashalter ein.
VERSUCH 53
Verwendung Unseres Sonnenofens
Um Wärme zu konzentrieren muß Dein Sonnenofen der Sonne
sein. Er ist so gebaut, daß der parabolische Reflektor und
so gekippt werden können, daß Du den Reflektor
zuwenden kannst.
Du wirst mit Deinem Sonnenofen dann die besten Resultate erhalten,
wenn die Sonne direkt über uns steht, da die Heizwirkung der Sonnen-
Strahlung am größten ist, wenn sie in einem Winkel von 90” auf die Erde
auftrift.
Strahlen, die sich nicht im rechten Winkel zur Erdoberfläche fortbewegen, - - 4
durchlaufen, bevor sie uns erreichen, eine größere Entfernung durch die
Atmosphäre.
Die Atmosphäre absorb,iert einen Teil ihrer Wärme und je größer die
Entfernung ist, die die Strahlen in der Atmosphäre durchlaufen, umsomehr
Wärme wird absorbiert.
Strahlen, die%nter einem anderen Winkel als 90” die Erde erreichen, sind
weniger konzentriert, da sie über eine größere Fläche der Erde ausgebreitet
‘sind.
Wind hat einen negativen Einfluß auf Deine Versuche mit dem Sonncnofcn,
weil or die Objcktc kiihlt wtihrcnd wir vcrsuchcn 910 zu crwtirmen.
Es erübrigt sich zu betonen, daß verwölkte Tage für diese Versuche
nicht gceignot sind.
\ /

AuZEfle Parabolischer Reflektor
Drücke einen Reflektorstift Nr. 31 in jedes der kleinen Löcher so, daß der
Stiftkopf auf den parabolischen Reflektor drückt und ihn an seinem Platz
festhält.
bc..~zGt w
Reflektor Stift
Styroschaum stutze
JN.xoFcHY
2w47#~ -
Schiebe die Reflektorfüße (Teil Nr. 30) wie abgebildet auf die Vorsprünge
in der Styroschaumstütze.
Rechteckiges Loch
L-
34
Vergewissere Dich, daß beide Füße so weit wie möglich’ aufgedrückt
sind. Einer der Vorsprünge der Styroschaumstütze hat eine rechteckiges
Loch; vergewissere Dich, daß es sich vollkommen auf der Außenseite des
Reflektorfußes befindet.

Bestimmung Des Brennpunktes
Der Brennpunkt unseres parabolischen Reflektors ist genau 6cm über
seiner tiefsten Stelle.
Stelle Deinen Sonnenofen ins Sonnenlicht. Nimm ein weißes Blatt Papier
und bewege es langsam auf den Reflektor zu. Wenn das Blatt den Brennpunkt
des Reflektors erreicht, wirst Du auf dem Blatt einen weißen hellen
Fleck sehen. Ie näher Du kommst, um so kleiner wird der Fleck werden.
Im Brennpunkt ist er ganz klein. An dieser Stelle ist der Sonnenofen am
wirksamsten.
Der Brennpunkt-ist der Punkt in der Luft zu welchem sämtliches Licht,
das unseren parabolischen Reflektor trifft, reflektiert wird. Was geschieht
wenn Du das Papier näher als der Brennpunkt zum-Reflektor bringst7
Wasser Kochen
Gib etwas reines Wasser in das Reagenzglas und dieses in seinen Halter
im Sonnenofen. Stelle den Ofen ins Sonnen,licht und beobachte wie lange
es dauert bis das Wasser kocht. Sei sicher, daß der Reflektorbrennpunkt
sich im Wasser befindet.
Wiederhole den Versuch mit derselben Wassermenge aber füge dem
Wasser dieses Mal etwas dunkle Speisefarbe oder gewöhnliche Tinte zu.
Kocht es rascher 7 Kannst Du erklären warum?
Braten Eines Eies
Mache von einem kleinen Stück Aluminiumfolie einen kleinen Teller und
bringe diesen auf dem Reagenzglashalter in den Sonnenofen. Zerschlage
ein Ei auf den obigen Teller und stelle den Ofen in die Sonne. Stelle
sicher, daß der Brennpunkt des Reflektors genau über dem Teller ist.
Versuche das Ei zu braten. Wenn die Sonne genügend heil ist und Du
geduldig genug bist, ist es möglich, daß Dir dies gelingt. Wenn Du jedoch
nicht so viel Geduld aufbringen kannst, schwärze, mittels einer Kerre, die
Aluminiumfolie von außen und versuche wieder. Probiere einen Eibisch
zu rösten. Seine reine, weiße Farbe wird praktisch alle ihn treffenden
Strahlen reflektieren und er wird sich kaum erwärmen.

Sonnenenergie wird in der Welt in entfernt gelegenen Gebieten zum
Kochen benutzt. Obwohl man keine große Hoffnung für Energieeinsparung
durch Sonnenafen hat, ist es doch wichtig für uns dieses Prinzip zu verstehen.
Unter idealen Bedingungen wird es Dir möglich sein eine Zigarette mit
H~lfc Deines Sonnenofens einfach dadurch anzuzünden, daß Du dre Zigarette
so in den Reagenzglashalter gibst, daß der Brennpunkt des parabolischen
Reflektors auf den Tabak am Ende der Zigarette fällt.
KÜNSTLICHE SONNE
Als Teil der Bemühungen des NASA Lewis Forschungszentrum die Sonnenenergie
für die Energiebedürfnisse auf der Erde auszunützen, prQft
dieser Sonnensimulator neue Entwürfe von Sontienkollektoren aus. Der
Simulator ist im Stande einen weiten Bereich von Sonnenlichtzuständen
nachzuahmen. Sonnenkollektoren, wie der im Vordergrund dargestellte\
können die Sonnenstrahlung einfangen. Wasser, das durch kleine Röhren
im Kollektor zirkuliert, wird erhitzt und kann für das Wärmen oder Kühlen
von Gebäuden und Heimen benutzt werden.
Gegenwärtig werden Proben zur Auswahl der besten Kollektoren und
deren Eingliederung in ein System, das in einem einstöckigem Bürogebäude
des NASA Langley Forschungszentrum in Hampton, Virginia, angewendet
werden soll, durchgeführt. Das Gebäude wird das erste seiner
Art sein, das durch Sonnenenergie Sowohl geheizt als auch gekühlt wird.
Sonnenwärme Kann Konzentriet Werden
Lasse Deinen Thermometer im direkten Sonnenlicht und notiere die ange:
zeigte Temperatur.
Bringe ihn nun mit seiner Kugel in den Brennpunkt Deines parabolischen
Reflektors und beobachte wie die Temperatur steigt. Gib acht, daß Du
das Thermometer entfernst bevor die Temperatur 55°C erreicht.
Bei diesem Versuch wird die gesamte Sonnenwärme, die die ganze Reflektoroberfläche
trifft, auf die Thermometerkugel konzentriert und die Warme
an diesem Punkt ist stark.
Um 200 BC erfand Archimedes ein System von Spiegeln, welche die
Sonnenstrahlen auf die Segel der feindlichen Schiffe vor Syrakus konzentrierten,
und es gelang ihm die ganze Flotte zu verbrennen.
36

Thermische Weltraum-Sonnenkraftstation, welche Elektrizität mittels Sonnenwärme
erzeugt und Energie durch Höchstfrequenzradiowellenstrahl zur
Erde sendet. Diese besondere Konstruktion kann eine Leistung von ungefähr
14 000 Megawatt erzeugen von denen ungefähr 8 000 Megawatt nach
der Obertraouna zur Verfüauna stehen.
Eine der vier ßrayton-Zyklus Krafterzeugungseinheiten des thermischen
Sonnenkraftsatelliten. Sonnenwärme, durch Spiegel In den dargestellten
Hohlraumkessel gebündelt und konzentriert, wird zur Wberhitzung von
Heliumgas benützt. Das Heli’um treibt 12 “übliche” Gasturbinen, welche
am Urnfang des Kessels, der die Kraft erzeugt, angebracht sind. Das
heiße Gas wird dann in oberhalb befindlichen Radiatorpaneelen gekühlt
und rückgeführt. Der ganze Satellit hat vier solcher Anordnungen mit 48
Turbinen, die 14 OOOMW liefern wovon an den Sammelschienen der Bodenstation
8OOOh/lW zur Verfuegung stehen werden. Das Gesamtgewicht des
Satelliten bcttigt über 50 000 Tonnen und wird ßlllioncn Dollar kosten,
aber der Preis einer Kilowattstunde könnte, in unserer energiebegrenzten
Welt, wirtschaftlich konkurenzfähig sein.

Dieser Sonnenofen der französischen Regierung, in den Pyrenäen, welcher
ungefähr 32km östlich von Andona errichtet wurde, entwickelt in seinem
Brennpunkt eine Hitze von 5480°C.
Der parabolische Reflektor ist 53,54m breit und 39,62m hoch. Er hat 9500
einzelne Spiegel, welche auf den Brennpunkt in einer Entfernung von
29,95m gerichtet sind. Da der parabolische Reflektor der Sonne nicht
nachfolgen kann, richten 63 Heliostaten, deren Ausmaße 7,62X24m sind,
die Sonnenstrahlen in den parabolischen Reflektor hinein.
Zentralempfangsturm
Spiegel 20’ X 20’
ühlturm
38
Entwurf einer Sonnenkraftstation, die durch Southern California Edison in
der Nähe von Barstow in der Mojava Wüste errichtet werden soll.
Drei Firmen wurden von ERDA ausgewählt, um greifbare Entwürfe für
10 Megawatt-Sonnenwärme-Kraftstationen vorzu bereiten. Dieser Anlage
wird e.in Sonnenkraftturm als Dampfquelle dienen. Dabei ist vorgesehen,
daß Sonnenlicht durch viele Spiegel auf einem hohen Turm sich befindenden
Kessel konzentriert wird. Der in diesem Kessel erzeugte Dampf wird
zur Elektrizitätserzeugung einem üblich Turbinengenerator am Fuße des
Turry zugeleitet,, oder er wird für spätere Nutzung zu thermischer
Speicherung überführt.
Die Idee des Kraftturmes, oder des zentralen Empfängers, wird als eine
der wirtschaftlichsten Lösungen der Frage der Elektrizitätserzeugung durch
solare Umwandlung betrachtet.
Eine solche Anlage würde aus vier grundlegenden Tei‘lanlagen bestehen:
(1) Ein Feld von Sonnenstrahlenkellektoren, Heliostaten genannt, um das
Sonnenlicht rückzustrahlen.
(2) Ein Kessel, oder ein zentraler Empfänger, um die thermale Energie
der Sonne zu absorbieren und um Dampf zu erzeugen.
(3) Eine Einheit zur thermischen Speicherung zwecks Stabilisierung der
thermischen Dynamik des Systems und zwecks Speicherung von
großen Wärmeenergiemengen.
(4) Ein Dampf-Elektrizität-Umwandlungzyklus unter Ausnutzung vorhandener
Turbogeneratoren.

VERDAMPFUNG-KONDENSATION
Verwandlung Einer Flüssigkeit In Gas
Die Sonne liefert der Erde 30000 mal mehr Energie als die, welche wir
gegewärtig mittels Erdöl nutzen; 23% dieser ungeheueren Menge von
Sonnenenergie, Tausende Trillionen von Kilowattstunden, werden im
hydrologischen Zyklus - Verdampfung und Kondensation unserer Ozeane
und Seen, um uns mit Regen, Tau, Schnee U.S.W. zu versorgen - ausgenutzt.
Wir wollen in unserem Laboratorium den hydrologischen Zyklus
nachahmen, so daß wir ihn besser verstehen können.
Koche das Wasser im Reagenzglas. Wenn Du da& Erhitzen des -Wassers
fortsetzest verwandelt es sich von einer Flüssigkeit in Gas. Du kannst
sehen wie Wasserdampf (Wasser in Form von Gas) aus dem Reagenzglas
austritt.
Der Wasserspiegel im Reagenzglas fällt wenn mehr und mehr Wasser
in Dampf übergeht.
Die Umwandlung eines Materials vom flüssigen Zustand in den gasförmigen
wird Verdampfung genannt.
Verwandlung Eines Gases In Flüssigkeit
Während Wasser wie im vorigen Versuch kocht, halte Deine Glasscheibe
über die Reagenzglasöffnung.
Der Wasserdampf trifft nachdem Verlassen des Reagenzglases auf das
Glas auf. Nachdem das Glas verhältnismäßig kalt ist kühlt es einen Teil
des Wasserdampfes genügend, um ihn in die flüssige Form zurück zu
verwandeln; auf dem Glas bilden sich kleine Wassertropfen.
Die Verwandlung eines Materials vom gasförmigen Zustand in den flüssigen
wird Kondensation genannt.
Der Grosse Verdampfer
Gebe in einer Entfernung von ungefähr IOcm zwei identische Wasser- 39

tropfen auf eine sonnige Fensterbank. Beschatte einen der zwei Tropfen
dadurch, daß Du den Spiegel zwischen ihn und die Sonne stellst.
Beobachte die beiden Wassertropfen: der in der Sonne wird bemerkbar
rascher verdampfen.
Die Verdampfungsgeschwindigkeit steht im direktem Verhältnis zu’ der
Wärmemenge, die die Flüssigkeit erhält.
Beim Erwärmen der Ozean- und Seenoberflächen verdampft die Sonne
ungeheuere Mengen Wasser, welche in Form von Dampf aufsteigen und
Wolken bilden. Durch Kondensation der Wolken wird Regen erzeugt.
Während Jahrhunderte haben wir Sonnenergie benutzt, um unser Essen
durch Trockenen zu erhalten, um durch Verdampfung Salze und andere
Chemikalien zu erzeugen und um unsere Wäsche zu trockenen.
EINFLUSS DER OBERFLXCHENGRi3BE
AUF DIE VERDAMPFUNGSGESCHWINDIGKEIT
Gieße 5cm” Wasser in ein Reagenzglas und die gleiche Menge in ein
Trinkglas. Lasse beide über Nacht stehen und messe morgens die in
jedem übergebliebene ‘Menge.
Nachdem eine Flüssigkeit nur an der Oberfläche verdampft, wird das
Wasser im Trinkglas rascher verdampfen als das im Reagenzglas.
Je grösser die der Verdunstung ausgesetzte Oberfläche der Flüssigkeit ist,
um so rascher wird die Flüssigkeit verdampfen.
SONNENBEWEGUNG
Scheinbare Bewegung Der Sonne
Der kommende Versuch wird Dich einen ganzen Tag lang beschäftigen.
Bei Sonnenaufgang heginnend, zeichne alle halbe Stunde auf dem Boden
die Stellen auf,die der Schatten der Spitze eines Dir bequemen Telefonmastes
fällt. Bei Sonnenuntergang verbinde - gedanklich - alle Zeichen,
die Du auf dem Boden gemacht hast, mit der Mastspitze,, und verlängere
sie in dem Raum, um so die scheinbare Bewegung der Sonne um die
Erde zu bestimmen.
In nicht zu weit zurückliegender Vergangenheit glaubte der Mensch, daß
die Sonne sich um die Erde dreht; dem menschlichen Auge erscheint
dies richtig.

Bei vielen Sonnenenergieversuchen und bei fast allen praktischen Anwendungen
von Sonnenenergie beschäftigt uns nur die scheinbare Bewegung
der Sonne am Himmel.
Sonnenuhren
Schon vor vier Tausend Jahren fingen Menschen an die scheinbare Bewegung
der Sonne am Himmel zur Zeitmessung zu benutzen. Sie bauten
Sonnenuhren genannte Instrumente, welche • einen -.Schatteo auf den
Boden werfen. Auf dem ,Boden zeichneten sie die Zeit so an, daß der
Schatten des Sonnenuhrzeigers zur richtigen Zeit die Uhrreit anzeigte.
Wenn Du beim vorigen Versuch bei jedem Schattenzeichen die Uhrzeit
angeschrieben hättest, und wenn ‘Du am nächsten Tag zu irgendeiner,
Dir unbekannten, Zeit zu ‘Deiner Markierung zurückkehren würdest, könntest
Du mittels der Schattenlage die ungefähre Tageszeit ablesen.
Sei nicht erstaunt über das scheinbar große Ausmaß Deiner Telefonmastsonnenuhr.
In 1724 wurde in Indien eine Sonnenuhr gebaut, die eine
Bodenfläche von mehr als 4000 Quadratmetern umfasste und deren Zeiger
über 30m hoch war.
Wir Bauen Unsere Sonnenuhr
Schneide vorsichtig die Figur 1 von Deinem Ausschneideblatt aus und
befestige sie auf einem Brett oder einem dicken Karton.
Finde in folgender Tabelle oder in einem Atlas die geographische Breite
Deines Wohnortes:
Breitengrade
Basel, Schw. 47” 33’N
Berlin, BRD 52” 31’N
Bern, Schw. 46” 57’N
Bremen, BRD 53” 04’N
Dortmund, BRD 51” 31’N
bmcldorf, BRD 51” 15’N
Essen, BRD 51” 28’N
Frankfurt o.M., BRD 50” 07’N

Freiburg, BRD
Hamburg, BR’D
Hanover, BRD
Köln, BRD
Linz, Oestr.
Mannheim, BRD
München, BRD
Nürnberg, BRD
Salzburg, Oestr.
Stuttgart, BRD
Wien, Oestr.
Zürich, Schw.
47” 59’N
53” 33’N
52” 24’N
50” 56’N
48” 18’N
49” 29’N
48” 08’N
49” 27’N
47” 48’N
48” 46’N
48” 13’N
47” 23’N
Auf dem Winkelmesser der folgenden Abbildung zeichne den Breitengrad
Deines Wohnortes an. Ziehe eine Linie von A durch das obige Zeichen
bis zum Bogen D-D’. Vom Schnittpunkt der Linie mit dem Bogen ziehe
eine andere Linie zum Punkt B und Du erhälst ein Dreieck.
Kopiere dieses Dreieck in eine Ecke der Vertiefung D Deines Styro-
Schaumtroges und schneide es sorgfältig mit einem Hobbymesser aus.
Dieses Dreieck ist der Zeiger unserer Sonnenuhr und ist als Gnomon
bekannt.
Befestige den Gnomon mit Stecknadeln vorsichtig ‘auf der dunklen
Fläche der Sonnenuhrbasis-
42

43
Der Nordstern
Um unsere. Sonnenuhr aufzustellen müssen wir erst den Nordstern
finden: Suche in einer wolkenlosen Nacht, vorzüglich, wenn der Mond
nicht zu hell ist, eine dunkle Gegend auf von der aus Du den Himmel
betrachten kannst. Warte einige Minuten bis Deine Augen sich an die
Dunkelheit gewöhnt haben und siehe in allgemeiner Nordrichtung auf
den Him’mel. Stelle eine Gruppe von sieben Sternen fest, welche
wie Punkte am Rande einer Schöpfkelle mit gebogenem Griff aussehen.
Nachdem Du eine solche Gruppe gefunden hast, siehe Dich in derselben
allgemeinen Richtung nach einer weiteren ähnlichen Gruppe um, bei der
aber der Griff in entgegengesetzter Richtung gebogen ist. Die größere
Gruppe ist der große Bär und die andere der kleine Bär.
Stelle Dir eine Linie vor, die die beiden Frontsterne des großen Bären
(die vom Griff am weitesten entferntem Sterne) verbindet; verlängere
diese gedankliche Linie in Richtung des kleinen Bären bis sie den entferntesten
Stern des Griffes des kleinen Bären trifft. Dieser Stern ist
der Nordstern. /*
In Folge der der Jahreszeit gemäßen Anderung der Erdstellung am Himmel
I
scheint die Stellung der Bären sich, dauernd zu ändern, aber trotzdem -p.
zeigt die gedankliche Linie von den zwei Frontsternen des großen Bären
‘1
ausgehend immer auf den Nordstern.
Der Nordstern ist der hellste und der- einzige scheinbar helle Stern in --. Il
dieser allgemeinen Gegend. Mit etwas Bemühung sollte es Dir *nicht /
schwer fallen ihn aufzufinden.
/
i
Wir Stellen Unsere Sonnenuhr Auf
ES mag merkwürdig erscneinen, aber die beste Zeit um unsere Sonnuhr
aufzustellen ist die Nacht.
Der Gnomon muß nach Norden zeigen; gibt es einen besseren Weg
als daß er zum Nordstern zeigt?
Stelle die Sonnenuhr an einem Platz auf, an dem Fußgänger sie nicht
stören, zu dem Du aber trotzdem bequemen Zugang hast, wenn Du die
Tageszeit ablesen willst. Es rnufi natürlich ein Platz sein wohin die
Sonne von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang scheint.
Visiere Iangs der schrägen Seite des Gnomon so,dalj Du, der schrägen
Seite entlang, den Nordstern siehst. Befestige die Sonnenuhr irgendwie
in dieser Stellung so, daß sie nicht wegrutschen kann.

Ablesen Der Zeit
Um auf unserer Sonnenuhr die Zeit abzulesen, siehe einfach nach der
Zahl auf welche der Schatten des Gnomon zeigt.
Lese im Laufe des Tages die Zahlen sorgfältig ab und schreibe sie
jedesmal, zusammen mit der Zeit, die Deine Uhr in dem betreffenden
Augenblick anzeigt, auf. So merkwürdig es scheinen mag, hängt die
Genauigkeit Deiner Sonnenuhr von den betreffenden-Datum ab an dem
Du diesen Versuch ausführst.
Wenn Du z.B. den Versuch ungefähr an einem der folgenden Daten -
20. April, 15. Juni, 5. September oder 27. Dezember - ausgeführt hast,
wirst Du eine ziemlich genaue Uhr haben. Ganz im Gegenteil hierzu sind
Mitte Februar oder Anfangs November sehr ungeeignet.
Saisongemässe Anpassung Unserer Sonnenuhr
Um unsere Sonnenuhr für das ganze Jahr gebrauchsfähig zu machen,
werden wir das Diagram auf der unteren Hälfte unserer Sonnenscheibe
benutzen.
Es ist einfach die Sonnenuhr zu benutzen. Angenommen es ist der
15. März: Ziehe in Gedanken eine Linie durch die Mitte der Märzspalte;
die Linie schneidet die Kurve bei +lO zur Linken. Um die genaue Zeit
zu erhalten sind 10 Minuten zu der von der Sonnenuhr angegebenen Zeit
hinzuzufügen.
Zu Ablesungen oberhalb der 0 Linie sind unserer Sonnenuhrzeit Minuten
hinzuzufügen und von Ablesungen unterhalb der 0 Linie sind Minuten
abzuziehen.
Deine Uhr Geht Falsch
Du hast Deine Sonnenuhr sehr genau hergestellt und mit großer Sorgfalt
alle Anweisungen angehalten, und doch . . . Deine Sonnenuhr zeigt
(scheinbar) falsche Zeit an; ärgere Dich nicht, es sind dies all unsere
Uhren, die falsch zeigen.
Noch vor ungefähr hundert Jahren hatte jede Stadt ihre eigene Zeitzone.
Unsere Sonnenuhr hätte in jeder einzelnen dieser Städte genau angezeigt.
Da es aber einen ungeheueren Durcheinander in der Welt gäbe,
hätte jede Stadt eine andere Zeitzone, teilte man die Welt willkürlich in
riesige Zeitzonen ein, so daß praktisch überall zwischen benachbarten
Zonen ein Zeitunterschied von eine; Stunde besteht. Die Zeit an allen
Plätzen innerhalb einer Zeitzone wurde künstlich auf dieselbe eingestellt.
44

Sonnenflecken
Durch ein. Teleskop betrachtet erscheinen Sonnenflecken gleich riesige,
gezackte schwarze Gruben. Bis zum heutigen Tage sind sich die Wissenschaftler
nicht sicher was Sonnenflecken sind und was sie verursacht.
Es scheint, daß sie Oberflächenanzeichen von ungeheueren elektrischen
Strömen sind, die innerhalb’ der Sonne fließen und große Magnetfelder
erzeugen. I,hre Größe reicht von einem Durchmesser von nur
einigen tausend Kilometern bis zu 24 OOOkm. Sie erscheinen gewöhnlich
in Gruppen, bestehen einige Tage und verschwinden. Die meisten
Sonnenflecken befinden sich in den mittleren Gebieten der nördlichen
und der südlichen Sonnenhalbkugel.
Jeder Sonnenfleck hat einen Kern, Umbra genannt, dessen Temperatur
nur 4650°C ist. Da er ungefähr um 870°C kühler als die Sonnenoberfläche
ist, erscheint er dunkler. Ein leichterer, heißerer Halbschatten
umgibt die Umbra.
Schaue nicht direkt in die Sonne: es könnte dies Deinem Auge einen
Dauerschaden zufügen. Benutze auch keine Sonnenbrille, keinen
beschatteten Feldstecher oder rauchiges. Glas - sie schließen nicht
genug Licht aus.
Die Natur hat uns jedoch mit einem passenden Filter versehen, um die
Sonne zu betrachten. Sonnenauf- und Untergänge an klaren Tagen sind
ideal für Sonnenbeobachtungen.
Man kann große Sonnenflecken mit nacktem Auge sehen. Kleinere
können mit Hilfe von Feldstechern gesehen werden.
Falls Du Deine Beobachtungen bei Sonnenaufgang durchführst, unterbreche
diese soba,ld die Farbe der Sonne Orange wird - von diesem
Augenblick an ist es nicht mehr sicher die Sonne zu beobachten.
Wenn Du die Sonne bei Sonnenuntergang beobachtest, beginne nicht
bevor ihre Farbe Rot ist.
Sowie Du einen Sonnenfleck entdeckt- hast, zeige seine Lage auf einer
Skizze an. Setze die Aufzeichnung seiner Lage einige Tage fort und
Du wirst so in der Lage sein zu beweisen, daß die Sonne sich dreht.
SONNENFLAMMEN
Sonneriffammen sind grosse Ausbrüche auf der Sonne, deren jeder Eine
soviel Energie auslöst, daß sie den Bedarf der Vereinigten Staaten von
Amerika für viele Jahrhunderte decken könnte. Sonnenflammen wurden
zum ersten Mal in 1859 von einem Engländer entdeckt, w3hrend er ein
“weißes Licht”, oder Abbild in sichtbarer Wellenlänge einer großen
Gruppe von Sennflecken, betrachtete. Schon durch diese anfängliche
Beobachtung, die von ‘magnetischen Störungen auf der Erde begleitet
war, schien es möglich, daß Flammen irdische Einflüsse haben könnten.
Gegenwärtig ist uns bekannt, daß sie tatsächlich grundlegende Anderungen
‘in der Jonosphäre und in den höheren Schichten der irdischen
Atmosphäre hervorrufen, und dabei den Rundfunkfernverkehr becinflussen.
Wissentschaftler untersuchen zusätzlich den möglichen Einfluß von
Flammen und anderen flüchtigen Sonnenph3nomen auf das Wetter.

Mit dem Fortschritt der Astronomen im Studium von Flammen fanden
sie, daß der sichtbare anfängliche Ausbruch in der Chromosphäre, eine
dünne Schicht gerade oberhalb der sichtbaren Sonnenoberfläche, stattfindet.
Theoretische Untersuchungen ergaben, daß die einzige wahrscheinliche
Energiequelle der Flamme das magnetische Feld der Sonne
ist. Sehr ausführliche Messungen mit bodenbasierten Teleskopen haben
jedoch ergeben, daß keine anhaltende, entdeckbare Anderung im magnetischen
Feld auf der Sonnenoberfläche (“Photosphäre”) ,während einer
Flamme besteht. Andererseits wurden gründliche Anderungen in der
Struktur der Korona (der heißeste und äußerste Bereich der Sonnenatmosphäre)
während der Flammen beobachtet.
Es wird angenommen, daß die Anderungen der Koronastruktur veränderliche
Gestaltungen des magnetischen Feldes darstellen, hierdurch andeutend,
daß die örtliche Quelle der Sonnenflammenenergie oberhalb der
Photosphäre liegen könnte, in Sonnenbereichen wo .das magnetische
Feld bis jetzt noch nicht gemessen wurde.
Sonnenflammen sind wegen ihrer großen Energie, ihrem Einfluß auf der
Erde; und dem bemerkenswerten Plasmaphänomen, das in ihnen auftritt,
von besonderem Interesse.
Der Winkel Der Sonnenstrahlen
Schneide in ein Stück Papier ein rundes Loch dessen Durchmesser
ungefähr 13mm ist. Befestige dieses Papier mit einem Klebestreifen an
einem sonnigen, südlichen Fenster. Auf den Fußboden lege einen grossen
weißen Bogen Papier so, daß die durch das Loch scheinende Sonne
einen weißen Fleck auf dem Papier abzeichnet. Befestige das Papier mit
Klebestreifen am Fußboden.
Ziehe den Umfang des Lichtfleckes auf dem Papier mit Blei oder Feder
nach: Innerhalb dieses Kreises verschreibe das Datum und die genaue
Zeit.
Wiederhole diesen Versuch während mehrerer Tage zu genau derselben
Stunde; es ist wohl selbstverständlich, daß Du das Papier während
dieser Tage an seinem Platz belässt.

Polarachse ’
\ !
n@-%lte Oberflache
agqrechte Oberflache
- Neigungungswinkel
Sbnenhohe
Sonnenazimut
Einfallwinkel auf senkrechte ObMache
Der Winkel der Sonnenstrahlen ändert sich täglich und damit auch der
Platz an dem der Sonnenfleck auf dem Papier erscheint.
Die Stärke der Sonnenstrahlung auf der Erdoberfläche untergeht grössere
Anderungen, verursacht durch die elliptische Form der Erdbahn um
die Sonne und der Neigung der Erdachse in Bezug auf ihre Umlaufebene.
Die Folge der geneigten Erdachse ist eine tägliche #nderung des Winkels
zwischen der Erd-Sonnen Linie und der Aquatorialebene der Erde,
beim Umlauf der Erde um die Sonne. Diese tägliche Anderung ist der
Hauptgrund für die Anderungen in der Sonnenstrahlungsverteilung auf
der Erdoberfläche. Der Breitengrad eines Ortes bestimmt die jährlichen
Hoch- und Niederwerte der täglich zur Verfügung stehenden Sonnenstrahlung.
Ein anderer wichtiger Punkt, der bei Bestimmung der Anderungen
der zur Verfügung stehenden Sonnenenergie in Betracht zu ziehen
ist, ist der Winkel zwischen den direkten Sonnenstrahlen und einer Senkrechten
zur bestrahlten Oberfläche. Die Wichtigkeit, dieses Winkels liegt
darin, daß er die Stärke der direkten Strahlungskomponente, die die
Oberfläche betrifft, bestimmt, sowohl als auch die Fähigkeit der Oberfläche
die Sonnenstrahlen zu reflektieren, weiterzuleiten oder zu absorbieren.
Weitere bekannte Anderungen in der Sonnenenergieverfügbarkeit werden
durch atmosphärische Bedingungen verursacht. Die jährliche und
monatliche prozentuale Verwölkung, Gesamtstunden von Sonnenschein
und Windbedingungen sind Faktoren, die die Gesamtenergie oder die
Isolation, die in, der betreffenden Lokalität zu erwarten sind, beeinflussen.
Weitreichende Veröffentlichungen des Meteorologischen Dienstes und
andere Literatur, mit deren Hilfe das zur Verfügungstehen der Sonnenenergie,
welches zum Entwurf von Sonnenenergiesystemen notwendig
ist, bestimmt werden kann, sind erhältlich. Dec. 21
sunrtt
Typical positions of the Sun for 40” North latitude.
andSonnenazimut
Sunrise
47

Dachvorsprung
Vielleicht der einzige, einfachste und wirkungsvollste Weg, um den
Heimenergieverbrauch zu verkleinern, ist die Anwendung von entsprechend
entworfener Dach- und/oder Fenstervorsprünge.
Da die Sonne im Sommer viel höher steht als im Winter, kann ein richtig
entworfener Vorsprung unsere Fenster im Sommer vom Großteil der
Sommersonne schützen und den Großteil der Wintersonne einlassen
Nimm ein typisches Fenster in Deinem Heim und rechne aus wieviel
von ihm prozentual der Sommersonne, und wieviel der Wintersonne,
ausgesetzt ist. Kannst Du einen neuen Vorsprung entwerfen der Dir
einen besseren-Ausgleich gibt?
Sommer
Sonne
MIT SONNENENERGIE BETRIEBENE BEWASSERUNG
Es ist für Farmer wirtschaftlich untragbar geworden Bewässerungspumpenmotore
mit Erdöl zu betreiben. Laut Vertrag mit ERDA untersucht die
Energiequellen Zentrale (Energy Resources Center) die Durchführbarkeit
eines Systems zur Erzeugung elektrischer Energie zum Antrieb von
Tiefbrunnen-Bewässerungspumpen. ERC beabsichtigt große Parabolreflektor-Konzentrierkollektoren
mit vorhandenen Turbingeneratoren zwecks
Elektrizitätserzeugung zu vereinigen.

HEISSWASSERKESSEL
HEISSVjlASSERKESSEL FÜR WOHNUNGEN
In Israel, Australien und Japan sind .gegenwärtig bereits viele Sonnenheißwasserkessel
in Betrieb. Der “Thermo-Syphon” Heißwasserkessel ist
bei weitem der weitverbreiteste in Gebrauch.
Ein isolierter Speichertank ist oberhalb eines Sonnenkollektors aufgebaut
,und so durch Rohre verbunden, daß kaltes Wasser im unteren Teil
des Sonnenkollektors fließt. Der Kollektor erwärmt das Wasser welches
solange in den Speichertank fließt als die Sonne den Kollektor erwärmt.
Heinwesscr
Kollektor von oben gesehen
Kollektorquersch
Fallrohr
HEISSWASSERKESSEL FÜR GESCH;AFTSHj&JSER
Das grundliegende Sonnenwärmesystem, das in Geschäftshäusern
benutzt wird, besteht aus den folgenden Teilen:
1. Flache, Plattensonnenkollektoren (nicht konzentrierend)
2. Speichertank (gewöhnlich ein isolierter Tank)
3. Entlastungseinheit
Es gibt zwei allgemeine Typen von Kollektoren/Speicher Systemen; das
Einzelflüssigkeits- und das Doppelflüssigkeitssystem. Wie der Name
schon verstehen läßt wird beim Einzelflüssigkeitssystem dieselbe Flüssigkeit
in den Kollektoren, dem Speichertank und den Heizeinheiten
benutzt. In den meisten Klimas, wo die Temperatur unter den Cefiier-
Punkt fällt, ist diese Flüssigkeit eine Aethylen Glykol/Wasser Lösung,
um das Einfrieren der Kollektoren. während der sonnenlosen Zeitabschnitte
zu verhüten. Bei Systemen, die große Speicherfähigkeiten benutzen,
wird im Allgemeinen, um die erforderliche Menge von Aethylen
Glykol Lösung, die das System fordert, auf ein Minimum zu bringen, das
Doppelflüssigkeitssystem angewendet. Dies wird durch Hinzufügen eines
Wärmeaustauschers zwischen den Kollektoren und dem Speicherbehälter
im System erreicht.
Einzelflusigkeit System
(Glukollosunq)

_-
f 1 ‘&.-.--
Gebaudebebstung
t Zweiflussigkeitssystem
&%
Pumpe’
(Glykolvuerzer) Ende.tung
FLACHPLATTEN KOLLEKTOREN
Flachplattenkellektoren sind in vielerlei Entwürfen erhältlich. Ein wirkungsvoller
Entwurf benutzt doppelte Glasabdeckung und eine Kollektorplatte,
welche einen besonderen Dberzug hat, der Sonnenwärme absorbiert
und bei Warmwerden nicht zurückstrahlt. Dieser selektive Ubenug
absorbiert wirkungsvoll die kürzeren Sonnenstrahlen von 0,3~ bis 3,Op
und bringt die von längeren Strahlen von 3,Op bis 30,Op auf ein Minimum.
Weniger wirkungsvolle Kollektoren benutzen Einzelglasabdeckung und/
oder einen nichtselektiven Uberzug wie schwarze Farbe auf dem Plattenkollektor.
In der Kollektorplatte befindet sich die Strombahn für die
Uberführungsflüssigkeit, wie Wasser oder Athylen Glykol Lösung. Der
Zwischenraum zwischen dem Kollektor und dem Gehäuse ist um den
Wärmeverlust an die Atmosphäre auf ein Minimum zu bringen, isoliert.
Zweite Glarierung
SPEICHERBEHALTER
Bei den meisten Sonnenenergiesystemen sind Wärmespeicherbehälter
vorgesehen, um überflüssige Energre; die während der Tageslichtstunden
zur Verfügung steht, für Benutzung während der Nacht oder anderer unpassenden
Sonnenzeitabschnitten, zu speichern. Wenn das Sonnensystem als
kleiner Zusatz zu den allgemeinen , Brennstoffbedürfnissen gedacht ist,
wird die Speicherung auf ein Minimum gebracht oder überhaupt fortgelassen.
Wo ein Sonnensystem geplant ist um einen Großteil zu den Energiebedürfnissen
beizutragen, wird normalerweise eine Speicherung vorgesehen,
um den Verlust von Sonnenenergie zur Nachtzeit und einiger bewölkten
Tage aufzuheben. Die maximale Ausnutzung von Sonnenenergie
zwecks Verringerung von üblichen Brennstoffen hängt in großen Ausmaß
davon ab welche Belastung in der Sonnenenergieschleife eingeschlossen
sind. Zum Beispiel: Die maximale Kühlbelastung tritt normalerweise in
den Zeitabschnitten auf, in denen die meiste Sonnenenergie zur Verfügung
steht. Ebenso treten die’ Spitzenbedürfnisse von heißem Wasser in
zeitweilig besetzten Gebäuden, wie Bürogebäude, während Tageslicht auf.
Isolation 2
50

Die Speichermöglichkeit wird daher für Heizlasten vorgesehen, da diese
normaler Weise dann auftreten, wenn Sonnenenergie am Wenigsten zur
Verfügung steht.
Zwei annehmbare Typen von Wärmespeich‘erung für Mengen wie sie zum
Heizen und Kühlen von Gebäuden benötigt werden sind Schmelzwärme
und spezifische Wärme. Die heutigen Tages im Allgemeinen am meisten
benutzten Systeme sind solche, die. auf spezifischer Wärme beruhen.
Bei diesen dienen Wasser, oder eine Lage von Steinen, durch Erhöhung
ihrer Temperatur, zur Wärmespeicherung. Warmwasserspeicherung wird
im Allgemeinen angewendet wenn das Sonnenenergieüberführungsmittel
. ,c_ ;r oder ffthylen Glykol ist. Wenn das Dberführungsmittel Luft ist,
H im Allgemeinen ?;ne Lage von Steinen benutzt. Schmelzwärmesysteme
speichern Wärme durch Schmelzen von eutektischen Salz-Hydrat
Mischungen in einem gewissen Behälter’ (typisch ist eine Gruppe von
langen, röhrenförmigen Gefäßen ähnlirh den Leuchtstofflampen). Verschiedene
Zusammenstellu-Igen von Salzen und von Kristallisationskernbildenden
Agensen haben Schmelzpunkte, die ‘sich über einen weiten
Bereich von Temperaturen erstrecken, wodurch einige passend zur Speicherung
von Wärme, die von Sonnenkollektoren aufgenommen wurae,
sind.
Sonnenverfugbarkeit
Sonnenvarfugbarkeit
/ Kuhllast
K Heizlast
C
I
Hitnacht
L < 1 I
1
6AM
i
9
r
12
I
3P'4
i
6
1
9
i
Mitnacht
Typischer Sommertag,
-
m BelastungSS@Cher
Mitnacht 6AM 9 12
Typischer Wintertag’
.
A - Morgen Anfahrlast
.
B - Mittags Sonnenbelastung
\
9 Mitnacht
m Entlastungsspeicher
C - Abschlusslast
0 - Nacht Tieflast
Das Zeit
Das Zeitverhaltnis zwischen typischen Belastungen und Sonnenverfugbarkeit
verursacht Energiefluss-anderungen im Speicherreservoir.
ENTLASTUNGSEINHEIT
Oft wird ein Mittel benötigt um überflüssige Energie abzuführen und zwar
dann, wenn die Menge der angesammelten Energie die Belastung übersteigt
und auch das Speichersys,, ‘am zur vollen Kapazität angefüllt ist.
Dieser Teil des Systems wird ENTLASTUNGSEINHEIT (Purge Uhit)
genannt. Die Entlastungseinheit kann eine luftgekühlte Einheit, ähnlich dem
Kondensator ’ in Wohnungsklimaanlagen, sein, oder sie kann ein Mittel
zum Erwärmen von Außenbelastungen wie z.B. ein Schwimbad sein. In
jedem Fall ist, der Gebrauch von Wasser-zu-Luft oder Wasser-zu-Wasser
Wärmeaustauscher typisch für den Entwurf solcher Anlagen. 51

Wärme Von Der Sonne
Lasse ein Glas Wasser für einige Stunden, bis es die Zimmertemperatur
erreicht hat, stehen. Schreibe die Wassertemperatur auf.
Ungefähr in ‘/4 Höhe Deines Reagenzglases mache mit einem Buntstift o.ä.
ein Zeichen und gieße vom Wasser im Glas in das Reagenzglas, bis zu
dem von Dir gemachten Zeichen. Das übrige Wasser im Glas hebe für
weitere Versuche auf..
Das Wasser in dem Reagenzglas gieße in die für die Glasscheibe vorgesehene
Vertiefung in der Styroschaum-Komponentenschale. Lasse das
Wasser über 3 Minuten in direktem Sonnenlicht stehen, messe die Temperatur
und schreibe sie auf.
Messe die Temperatur alle 3 Minuten und schreibe sie jedesmal auf bis
bei 3 aufeinanderfolgenden Messungen keine Anderung mehr festzustellen
ist.
Wie lange dauert es bis das Wasser die maximale Temperatur infolge
Erwärmung durch die Sonne erreicht?
Das größte Kühlsystem mit Sonnenenergie der Weit wurde kürzlich für
die Frenchman’s Reef Holiday Inn in St. Thomas auf den Jungfrau Inseln
fertiggestellt. Das riesige $554,000.- System ist ein Teil des nationalen
Sonnenheizungs und Kühlungs Programmes der Energie Forschungs und
Entwicklungs Verwaltung.
Mit seinen 1207m’ der Sonne nachfolgenden Sonnenkollektoren werden
ungefähr 1703 Ljter Wasser per Minute, auf ungefähr 110°C erhitzt, um
Absorptionskühler sowie die Klimaanlage für einen großen Teil des 300-
Zimmer Hotels zu betreiben. Es ist eines der 59 Orte des nationalen
kommerzielen Vorführungsprogrammes der ERDA (Energie Research and
Development Administration).
52

Eingefangene Wärme
Unter Benutzung des Wassers, das Du vorbereitet hast, wiederhole den
vorherigen Versuch. Wenn Du dieses Mal das Wasser in die Sonne stellst,
bedecke es mit der Glasscheibe. Vergewissere Dich, daß Du die gleiche
Menge Wasser benutzt wie beim vorigen Versuch.
Erreicht das Wasser diesmal eine höhere Temperatur?
Erreicht es die Höchsttemperatur rascher?
Aufgenommene Wärme
Wiederhole den Versuch 73 noch einmal, aber dieses Mal schwärze die
Innenseite der Vertiefung im Styroschaum mit schwarzar Wasserfarbe
oder mittels einer Filzfeder bevor Du das Wasser eizgießt. Erreicht das
Wasser diesmal eine höhere Temperatur?
Erreicht es die Höchsttemperatur rascher?
Registrierung Unsere Resultate
Zeichne die Temperaturablesungen der drei vorausgegangenen Versuche
in das nachfolgende Kurvenblatt ein und analysiere die Unterschiede
sorgfältig. Verbinde die Resultate des Versuches 73 mit einer vollen
Linie, diejenigen des Versuches 74 mit einer gestrichelten und diejenigen
des Versuches 75 mit einer Punktlinie.

Wasserschlauch Als Wasserwärmer
Lege an einem sonnigen Tag einen Wasserschlauch auf den Rasen. Fülle
den Schlauch mit Wasser und lasse ihn den ganzen Tag in der Sonne
liegen.
Messe jede Stunde die Luft- und die Wassertemperatur. Warum wird das
Wasser wärmer als die Luft? Wer kühlt nach Sonnenuntergang rascher
ab - das Wasser im Schlauch oder die Luft?
Einfluss Der Ausgesetzten Fläche Auf Die Erwärmung
Wir haben beobachtet, daß die Farbe unseres Wasserbehälters einen sehr
merklichen Einfluß auf die Ertiärmungsgeschwindigkeit hat; was aber in
Bezug auf die Größe der der Sonne ausgesetzten Fläche? In die Vertiefungen
B und C Deiner Styroschaum-Komponentenschale, siehe Zeichnung
auf Seite. . ., gieße je ein Reagenzglas voll Wasser.
Stelle die Schale in direktes Sonnenlicht und trage die Temperaturänderungen
in die nachfolgende Tabelle ein:
,
Anfangstemperäbr
Nach 10 Minuten
-
Nach 20 AI*biuten
----e-_--m--
Nach 30 Minuten
Nach 46 Minuten
- - - - - - --.
Nach 60 Minuten
--.-
Nxh 120 Minuten
-_ - - ----- ..---------. -_-
Nach 180 Minuten
--.--------
B
c
Kannst Du einen Zusammenhang zwischen der Fläche der zwei Vertiefungen
(B = 10,2cm’ und C = 70,5cm’) und der Temperaturanstieggeschwindigkeit
feststellen?
54

._
Abgebildet ist ein thermischer Sonnenkollektor mit schwarzem Chrom-
Überzug, der in Cleveland, Ohio, erprobt wird. Thermische Sonnenkollektoren
benützen die Sonnenstrahlung um Wasser zu erhitzen, welches
dann durch Fußbodenröhren eines Gebäudes zur Erwärmung desselben,
oder durch spezieile Klimaanlagen zwecks dessen Kühlung, geführt wird.
Die Arbeftsleistung kann, dadurch daß der Metalluberzug sich auf der
flachen Platte des Kollektors befindet, verbessert werden. Der schwarze
Chromüberzug. ist “sonnenselektiv”, d.h. er ermöglicht die Absorption
des Sonnenlichts durch die Platten und verhindert Rückstrahlung in den
- - _
senschaftlichen Gemeinde besprechen die Anpassung eines Sonnenenergiesystems
an ihre Heime, die im allgemeinen flache Dächer haben,
zwecks Auswertung während des kommenden Winters. Es wird erwartet,
daß die Versuche die Beweisführung für eine Brennstoffersparnis, von
sage und schreibe 50%, erbringen wird.

Heisswasser Apparat
Mit Hilfe eines scharfen hobbymessers schneide die Vertiefung E vorsichtig
aus Deiner Styroschaumsch$le aus.
Nimm Deinen “Wärmeaufnahmebeutel”, Teil No. 51, und fülle ihn durch
den in der folgenden Zeichnung mit A bezeichneten Wassereinlaß mit
kaltem Wasser. Lege den mit Wasser gefüllten Wärmeaufnahmebeutel
in die Styroschaumvertiefung, wobei die klare Seite des Beutels nach
oben und seine schwarze Seite gegen den Styroschaum gewandt sein
soll. Steile die Styroschaumvertiefung mit dem Wärmeaufnahmebeutel
gegen die Sonne. Wenn die Sonne das Wasser erwärmt, wird die Dichte
des warmen Wassers verringert und es steigt zum oberen Ende des
Wärmeaufnahmebeutels auf während das kalte Wasser nach unten sinkt.
Ein handelsüblicher Heißwassertank ist unserem Beutel sehr ähnlich. Ein
Wassertank wird oberhalb des Erwärmers aufgestellt und ein Rohr vom
Boden des Tanks zum EinlaO A und ein anderes vom-oberen Ende des
Tanks zum Auslaß 6 geführt.
Wenn das Wasser sich erwärmt steigt es durch den Auslass B zum
cberen Teil des Tankes auf. Durch das Aufsteigen zieht es kälteres Wasser
vom Boden des Tankes durch den Einlaß A, um im Wärmaufnahmebeute1
erwärmt zu werden.
Führe Dein Thermometer in den Wärmeaufnahmebeutel ein, um die Temperatur
am Boden und ganz oben festzustellen. Das Prinzip wird Dir jetzt
vollkommen klar sein.
Glasabgedeckte Wärmeabsorber
Handelsübliche Heißwasser-Wärmeabsorber sind mit Glas abgedeckt. Der
Zweck des Glases ist die Sonnenwärme mittels des Treibhauseffektes
einzufangen.
Das Sonnenlicht dringt durch das Glas ein und erwärmt den schwarzen
Wärmeabsorber. Das Glas vermindert merkbar den Wärmeverlust durch
Wärmeabstrahlung vom Absorber selbst.
Befestige mittels Klebestreifen Deine Styroschaumvertiefung, mit dem
mit Wasser gefüllten Wärmeaufnahmebeutel, an eine der Sonne zugewandten
Fensterscheibe. Prüfe wieviel rascher sich das Wasser erwärmt.
56

Wieviel Energie Brauche Ein Heisses Bad?
Die einzige praktische Nutzanwendung von Sonnenenergie heutzutage in
größerem Ausmaße ist zum Erwärmen von, Wasser in Wohnungen. tJm
einen Uberblick zu erhalten wieviel Energie dadurch gespart wird, lasse
uns versuchen die Energiemenge zu berechnen, die benötigt wird, um das
Wasser für ein Bad zu erwärmen.
Messe die Temperatur des kalten Wassers das vom Wasserhahn kommt
und die Temperatur des heißen Badewassers.
Berechne die Wassermenge in Deiner Badewanne. Du kannst das entweder
durch sorgfältiges Messen der inneren Abmessungen Deiner Badewanne
und berechnen des Wasserinhaltes tuen, oder durch Messen der
Zeit, die benötigt wird, um eine Einliterflasche -ZU füllen, Und Feststellung
wie lange es dauert die Badewanne zu füllen. Wenn es z.B. 3 Sekunden
dauert um eine Einliterflasche zu füllen, und 900 Sekunden für das Füllen
der Badewanne benötigt werden, so muß die Wanne 900: 3 oder 300 Liter
enthalten.
Nachdem uns bekannt ist, daß 1 Kalorie die Wassermenge ist, die
benötigt wird un-, lccm Wasser um 1 “C zu erwärmen, können wir nun die
LVärmemenge berechnen, die für unser Bad erforderlich ist. Wenn unser
Bad 300 Liter enthält und der Temperaturunterschied zwischen dem kalten
und dem Badewasser 35°C ist, wird unsere Berechnung wie folgt
aussehen:
300 Liter X lOOOccm/Liter X 35°C z 10500.000 Kalorien.
Nun müssen wir den Wärmeverlust in den Röhren und Wänden hinzufügen,
ferner die Wärme, die erforderlich ist um das Wasier im Tank
zwischen den einzelnen Bädern warm zu halten und auch die in der
Wärmeschlange im Heißwassertank selbst verlorene Energie.
Bei der Elektrizitätserzeugung durch Erdöl in der Kraftstation wird ein
Wirkungsgrad von nur ungefähr 33% erreicht: Für jede Kalorie, die in
Deinem Bad ausgenutzt wird, muß Brennstoff, der drei Kalorien liefert,
verbrannt werden.
Was Kostet Unser Bad?
Angenommen sei, daß 36% Wärme in den Wasserröhren, im Tank U.S.W.
verloren gehen, und daß eine KWh.. . kostet: Was kostet es unter diesen
Bedingungen unser Bad zu erwärmen?

G R A D - T A G E
Berechnung Von Heizungs-Grad-Tagen
Wahrscheinlich hast Du schon von “Grad-Tagen” sprechen hören oder
in der Zeitung davon gelesen; aber was ist, genau genommen, ein Grad-
Tag? Man erhält Grad-Tage für ein gewisses. Datum dadurch, daß man die
Maximumtemperatur des Tages und seine ‘Minimumtemperatur zusammenrechnet
und die Summe durch zwei teilt, dies ergibt die tägliche Durchschnittstemperatur;
die tägliche Durchschnittstemperatur zieht man von
18,3’C ab und das Resultat sind die Grad-Tage für das besondere Datum.
Kühl-Grad-Tage
Was bedeutet ein negatives Resultat unserer obigen Berechnung? Ange-
‘nommen unsere tägliche Durchschnittstemperatur ist 21,l “C; Wenn wir
diese von 18,3”C abziehen erhalten wir -2,8”C. Negative Resultate werden
Kühl-Grad-Tage genannt und sind für die Klimaanlagenindustrie ‘sehr
wichtig.
Aufzeichnen Von Grad.-Tagen
Bereite ein Kurvenblatt vor auf dem die Daten längs der x-Achse und
die Heizungs-Grad-Tage längs der y-Achse aufgetragen werden. Schreibe
die Grad-Tage fortlaufend an und stelle sowohl die langdauernden als
auch die, kurzzeitigen Schwankungen fest.
Heiz-Grad-Tage sind sehr wichtig für Wohnungsbesitzer, Heizöllieferanten
U.S.W. Sie werden benutzt, um die Brennstoffmenge abzuschätzen, die
gebraucht werden wird, und um Vergleichsberechnungen von Brennstoffsarten,
von Isoliermaterialien, von Heizungsarten U.S.W. zu erstellen. Wetterstationen,
Energiekommissionen U.S.W. archivieren Heiz-Grad-Tagesaufzeichnungen
sehr sorgfältig.
Beziehung Zwischen Grad-Tagen Und Brennstoffbedarf
Angenommen Du lebst in einer Wüste in der die maximale Temperatur
zur Mittagszeit 46,l”C ist und wo die Temperatur Nachts auf -9,4”C
fällt. Die tägliche Durchschnittstemperatur ist 18,3”C und Deine Grad-Tage
sind 0. Bedeutet das, daß Du nachts keinen Brennstoff zum Heizen und.
bei Tage keine Energie für Klimaanlagen brauchst? Dein örtlicher Brenn-’
Stofflieferant kennt die Umgebung -und weiß diese Zahlen zu deuten.
Es ist augenfätlig, daß Grad-Tage in verschiedenen Gebieten verschiedene
Bedeutung haben.
58

VIELSEITIGE ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN
FÜR SONNENZELLEN
Die besonderen Eigenschaften von Sonnenenergiesystemen
ermöglichen vielseitige
Anwendungen:
Diese schließen ein:
-- Hindernisfeuer für Flugplätze
-- Wasserpumpen für Trinkwasser und Bewässerung
-- Stromquel len für Feuertürme und Urlaubshäuser
-- Notstandsstellen und Alarmsender
-- Elektrische Zäune und Einbruchsalarm
-- Notstrombatterie Landungsanlage
-- Landstraßenzeichen
-- Tragbare Tornisterradio
- - Försters-tat ion i n Wä I dern
-- Elektronische Rechenapparate
-- Ladeapparate für Bootbatterien.

SILIZIUM-SONNENZELLEN
1039 stcllto Bcqucrcl dlc Thcorio dos photovoltaischcn Prozeßes auf und
gegen Ende des Jahrhunderts wurde -diese Theorie bewiesen und demonstriert.
Die ersten photovoltaischen Zellen wurden von Selenium h’ergestellt
und hatten einen Umsetzfaktor kleiner als 1%.
Heutzutage haben Sonnenzellen vom Typ der Deinem Bausatz beigefügten
Zelle einen Wirkungsgrad von 14%.
Halbleiter-Sonnenzellen, die auf Silizium basiert sind, wurden das praktischste
Erzeugnis, das den photovoltaischen Effekt ausnutzt und zwar
zur Erzeugung von Elektrizität direkt vom Sonnenlicht. Diese Technologie
und diese Apparate wurden zum ersten Mal beim amerikanischen Weltraumprogram,
zum Betrieb von
Weltraumsatelliten, angewandt.
wichtigen Flugsystemen an Bord von
Sonnenzellen haben eine hohe Ausgangsleistung und, auf die Dauer, hohe
Verläßlichkeit - wichtige Grundlagen für ein wirtschaftliches- Energiesystem.
Die Zellen werden dann zu Modulen (auch Sonnengeneratoren
oder Batterien genannt) zusammengestellt. Hierbei werden fortschrittliche
Techniken zum Aufbau, Zusammenhalten und Einkapseln angewandt.
Silizium-Sonnenzelle-Energie-Systeme werden gegcnwartig in dar ganzen
Welt dort angewandt wo saubere, sichere, ruhige und verläßliche Kraftlieferung
benötigt wird. Diese Anlagen arbeiten ohne Brennstoff, haben
keinerlei bewegliche Teile und bendtigen geringste Instandhaltung; eie
stellen somit eine praktische und wirtschaftliche I

ANWENDUNGEN VON SILIZIUM-SONNENZELLEN
Die gegenwärtigen Anwendungen von Sonnenzellen, in Gruppen angeordnet,
schließen ein:
FUNKRELAISSTELLEN
Mikrowellen und VHF-UHF Relaisstellen auf Bergspitzen, in Wüsten und
entlang Rohrleitungen, sind oft verhältnismäßig unzugänglich. Der Gebrauch
von Sonnenenergieanlagen ermöglicht vollkommene Fre*iheit in der
Wahl von Aufstellungsorten und beseitigt die Notwendigkeit Brennstoff
und Mechaniker zu diesen entfernten Orten zu transportieren und vermeidet
so kostspielige Instandhaltungsreisen. Mit Hilfe von Sonnengeneratoren
werden in -den Vereinigten Staaten von Amerika, Fiji, Italien,
Athiopien, Australien, Neu Guinea und anderen Ländern Fernmeldeanlagen,
Umweltüberwachung, und Uberwachungssysteme betrieben.
*
NAVIGATIONSHILFSMITTEL
Elektrische Sonnengeneratoren sind für Kraftlieferung für Beleuchtung,
Nebelhörner und Glocken auf unbemannten altürmen, Bojen und anderen
Marineanlagen in Gegenden wie der Hafen von Boston, Mexikanischer
Golf, Neu Seeland und in der Nähe der Küsten von Schottland und VenezueI+
in Dauerbetrieb. Die Verläßlichkeit und die Stabilität von Sonnengeneratoren
schützen sie in diesen korrisiven Umgebungen, und die
geringe erforderliche Instandhaltung ergibt ungeheuere Einsparungen im
Vergleich zu den herkömmlichen durch Primärbatterieen betriebenen
Anlagen.
EISENBAHNEN
Allein in den Vereinigten Staaten von Amerika gibt es 175.000 ungeschützte
Eisenbahnübergänge. Um diese Gefahr zu verringern werden
dort Sonnengeneratoren aufgestellt, um so verläßliche, dauernd vorhandene
Energie für Lampen, Glocken und Schranken, die alle notwendig
sind um diese Kreuzungen bei Tag und Nacht zu schützen, zur Verfügung
zu stellen. Auch Geleis- und Semaphorsignale werden durch Sonnengeneratoren
betrieben. In beiden Fällen -kamen zur Kraftlieferung für diese
Schlüsselapparate der Sicherheit Sonnengeneratoren an Stelle von Primärbatterieanlagen.
Eine andere wichtige Anwendung sind die Eisenbahnnachrichtennetze.
Wiederum liefern die Verläßlichkeit und die Wirtschaftlichkeit von Sonnenenergiesystemen
Schlüsselvorteile gegenüber den herkömmlichen thermoelektrischen
Generatoren oder Dieselkraftquellen. Eisenbahngesellschaften
in den Vereinigten Staaten, Kanada und Mexiko sind von Sonnenenergiegeneratoren
für den Betrieb dieser kritischen operativen Systeme
abhängig.
KORROSIONÜBERWACHUNG
Systeme kathodischen Korrosionsschutzes ermöglichen wichtige Korrosionsüberwachung
für Brunneneinfassungen, Brücken, Rohrleitungen und
Ubertragungskabel. Sonnenenergieanlagen sind Dauerkiaftquellen, die
ermöglichen die erwähnten unbemannten Konstruktionen, in den verschiedenen
Umgebungen, von Ebenen bis zu Wüsten, zu schützen. Langlebige,
brennstoffreie, wenig Instandhaltung beanspruchende, hochverläßliche
Systeme beseitigen die Notwendigkeit teuere Stromleitungen zu errichten
oder die hohen Instandhaltungskosten von Dieselgeneratoren aufzubringen:

SONNENENERG I E BETRE I B T ELEK~I-R I SWEN MOTWTi
Wi r- können d ie c)us Sonnenre I (er-1 gt:wonnene E lehtr i z i l ü-t ddzu vcr-wcndsn,
um e i nen e I ttktr- i sehen Mo-tor-

Die fertige Anlage sieht dann so aus:
Gleitendstücke
Motorha I ter
Mot
h a l t - e r -.
Schlingenendstücke
EIN SONNENLOSER TAG
Kann man den Motor auch an einem
Regentag zum Drehen bringen?
Halte die Sonnenzel !e nahe an eine
elektrische Glühbirne. Der Motor
wird sich wie oben drehen.
Sonnenzelle
FLUORESZIERENDES LICHT
Halte die Sonnenzelle nahe an eine
Röhrenlichtquelle. Hier reicht die
von der Sonnenzelle erzeugte
Elektrizität kaum dazu aus,
den Motor i n Bewegung zu setzen,
obwohl das fluoreszierende Licht
heller erscheint als die Glühbirne.
DER PROPELLER
Entferne die Riemenscheibe vom F,iotor, indem Du vorsichtig daran ziehst bis
sie sich von der Motornel Ie schieben laßt. Befestige den Propeller, indem
6

das Loch in der Mitte des Propellers auf die Motorwcl Ie legst und leicht
nachschiebst. Beachte, d3ß der Propeller nicht die Motorseite berührt,
Er mu6 sich frei bewegen können.
Propeller-Mitte
Motorhalter
/-
LYotor-
wel Ie
PRUFEN DER LICHTQUELLE
Versuche den Propeller zum Drehen zu bringen, indem Du die Sonnenzelle
dem SonnenIicht,.einer elektrischen Glühbirne oder einer fluoreszierenden
Lichtröhre aussetzt. Beim Sonnenlicht beginnt der Motor sofort zu arbeiten.
Beim elektrischen Licht mußt Du möglicherweise dem Propeller einen leichten
Stoß geben, um ihn in Betrieb zu setzen.
Beachte, in welcher Richtung sich der Motor dreht. L
POLAR 1 TÄTSUMKEHRUNG
Entferne die Drähte, die die Elektrizität von der Sonnenzelle zum Motor
leiten, indem Du die Gleitendstücke von den Motorflanschen schiebst und
diese wiederanbringst, indem Du das Gleitendstück, das am rechten Flansch
war, auf den linken Flansch schiebst. Das Gleitendstück, das am linken
Flansch war, kommt nun aufden rechten Flansch.
Du hast damit die Drähte “überkreuzt” und der Motor dreht sich nun in
entgegengesetzter Richtung. Dies wird’PoIaritätsumkehrung’genannt..
64

STROMUMKEHRUNG
Du kannst die Polarität auch umkehren, indem Du die Drähte an den
Schrauben der Sonnenzelle kreuzt.
PROPELLER-FORMEN
Der Propel ler, den Du bist jetzt verwendest hast, ist nur wenig
wirksam. Wenn Du wi I Ist, daß er etwas “leistet”, mußt Du ihn umformen,
indem Du ihm die Form einer Schraube gibst.
Drehe h i er
er
Gieße etwas heißes Wasser in eine Tasse und tauche den Propeller in
das Wassrr. Die Hitze erweicht den Kunststoff. Nach einigen Sekunden
nimm den Propeller aus der Tasse und biege ihn etwas, solange er noch
heiß ist, wie in der Abbildung gezeigt. Paß auf, daß Du Dir nicht die
Finger verbrennst!!
Kühle den Propeller ab, indem Du ihn unter f I ießendes kaltes Wasser
hältst.
DER VENT I LATOR
(LÜFTER)
Befestige den umgeformten Propeller wieder an dem Motor, lege die
Sonnenzelle an eine passende Lichtquelle, damit sich der Propeller
dreht. Er kann nun Luft in Bewegung bringen.
65

Die Richtung, irl der der Pr-Opel ler die Luft bewegt, d.h. vom oder zum
Met-or, hl;ngt von der Richtung ab, in der sich der Motor dreht.
E n i I i.j f t e r-
Beweg-t s ich d ie Luft vom Motor weg, ddcln hdsi Du ei nen l..ii f t c;r oJer
Venti Iator gebds-le1.t.
DER ENTLUFTER
Verändere die Richtung, in der sich der Motor bewegt-, indem Du die
Drähte (entweder an den Motorf lanschen oder an den Schrauben di:r
Sonnenzel Ie) überkreuzt. Der Propel ler bewegt nun die Luft in die
umgekehrte Ri ch tung . I n dem vorigen Expcr- iment a I so beweg te s i ch
die Luft vom Motor weg und Du ha.ttest einen Venl i lator gebdstel t.
Nun bewegt s i c.h die Luft zum Mo-t-or hin. Und L)u ha5t %je-l z t- ei nen
~
En-t 1 ij f -ter..
tntlüfter werden vielfach in Fabriken, Bergwerken oder Lahot-a t-or i en
verwendet, wo man daran .i nteress i er-t ist, Abgase zu entfernen und durch
frische Luft zu ersetzen.
AM PROPELLER BASTELN
Uur‘ct, abnchrntin, I~~rurndr~heri urid w i eilen- einsetzen (1~s f’rop~ I I cr J
kannst- Du das gleiche Eryebrlis, w i c bti i dem vorhergehenden Sexper i m,;fI t
erzielen. FdI 1s erforderlich, kann5 t Du uuch d i e Drehung (S tei gurr91
d2s Pi-op2 I l er-5 ver-Jridern, und zwar i ndem Du d;in Prope I Ier wl eder i n
Ndssc:r- cr--h i tzt , i hn J?ehst urjd clbhiitr 1 s-t.

67
0 I E SONNENFALLE
Für diesen und die zwei nächsten Versxche benötigst Du ziemlich große Stücke
Karton oder steifes Zeichenpapier (Bristol-Papier). Außerdem brauchst Du etwas
Kunststoffleim Und-Silberpapier (Aluminiumfolie).
Wahrscheinlich hast Du dieses zu Hause, aber wenn nicht, kannst Du es leicht
und ziemlich billig kaufen. Du wirst sehen, es lohnt sich.
Nun mache Folgendes:
Nimm ein Stück dünnen Karton oder steifes Zeichenpapier, am besten in der
Größe von 50 cm x 30 cm. Lege eine alte Zeitung auf den Tisch, um ihn vor
Beschädigung zu schützen. Lege den Karton auf die Zeitung und bestreiche
den Karton mit Hilfe eines Malpinselsoder eines Wattebauschsgleichmäßig mit
Kunststoffleim. Nimm ein Stück Silberpapier von der Größe des Kartons und
klebe es fest und glatt auf. Du hast nun einen Karton-Spiegel im Rohzustand
gebastelt. Lasse den Leim mindestens eine halbe Stunde trocknen. Bringe ihn
inzwischen ins Freie und versuche, mit Hilfe dieses Spiegels Sonnenlicht auf
die Wand ei.nes Hauses reflektieren. Beobachte was geschieht, wenn Du den
Karton-Spiegel etwas biegst. Sobald die halbe Stunde vorüber ist, rolle den
Karton in einen Konus (Trichter), wie abgebildet. Die Seite mit dem Silberpapier
muß dabei nach innen gekehrt sein. Die obere Öffnung des Trichters
soll einen Durchmesser von ungefähr 20 cm, und die untere Öffnung einen
Durchmesser von ungefähr 2 l/2 cm haben. Befestige die Seiten des Trichters
mit Klebestreifen, Klebstoff oder Heftklammern. Deine Sonnenfalle ist nun
fertig.
Gehe nun ins Freie, in die Sonne und wenn Dich jemand fragst, was Du tust,
antworte freund l i ch ” I ch versuche, etwas Sonnenlicht einzufangen”. Die Leute
werden Dich für vol Ikommen verrückt halten, in Wirklichkeit aber gehst
Du durchaus wissenschaftlich vor und es ist genau das, was Du tust.
Stecke Deinen Zeigefinger in die kleine Konusöffnung und drehe Dich
langsam im Sonnenlicht bis zu einer vollständigen Umdrehung. Du wirst
merken, daß sich Dein Finger an einer bestimmten Stelle viel wärmer anfühlt,
als an anderen Stellen. Das ist die Stelle natürlich, wo Du der Sonne
zugewendet bist.
Lasse den Zeigefinger in der kleinen Konusöffnung und führe Deinen Arm iach
unten und nach oben. Du wirst an eine Stelle kommen, wo Du Deinen Finger
schnell herausnimmst!! Es besteht zwar keine Gefahr, daß Du Dir den Finger
verbrennst, abeS er wird unangenehm heiß.
Wenn Du eine Kerze in die Öffnung steckst anstatt Deinen Finger, wird sie
wie Butter zerschmelzen!
Ein Stückchen Gummi wird anfangen zu rauchen und riechen!!!
Den von Dir gebastelten Konus benötigst Du
für den nächsten Versuch.
Nun zurück zum elektrischen Motor und der Sonnenzelle.

DER W I NDTUNNEL
Wir benutzen den Konus vom vorigen Versuch als einen Windtunnel.
Stelle Deinen Mtotor als Ventilator auf und halte die große Konus-
Öffnung nahe an den sich drehenden Ventilator. Der Konus wird die
Luftströmung erheb I i ch verstärken, was sich am besten dadurch zeigen
läßt, daß man eine Rauch- oder Dampfquelle an die kleinere Konusöffnung
hält.
Siehe Abbi Idung:
Rauch- oder Dampfquel Ie
Drehe nun die Polarität des Motors um, um einen Entlüfter zu erhalten.
Die Richtung der Luftströmung wird wieder durch eine Rauch- oder Dampfquelle
angezeigt. Mache eine “Fahne” aus dünnem Ze I I stof f pap i er, i ndem
Du eine Seite mit einer Schere in dünne Streifen schneidest.
Siehe
Abbildung:
Rauch- oder Dampfquelle
68

Wirhaben bis jetzt die Sonnenzelle zum Antrieb eines elektrischen
Motors verwendet. Man kann natürlich auch andere Dinge mit einer solchen
Zel Ie tun.
Bereits zu Beginn dieses Kapitels haben wir in ziemlich genauen
Einzelheiten erklärt, was eine Sonnenzeile ist und wie sie funktioniert.
Nun ist es an der Zeit, auch noch anderen ihrer Eisenschaffen nachzuforschen.
BENUTZUNG EINES MILLIAMPERE-MESSGERÄTS
Fur den Ampmeter, macht man einen dreickigen Stand.
Im Fach mit den Anweisengen ist ein Kartonstreifen. Falte an den drei
Seiten die vorgefaltet sind ind biege in ein Dreieck, die Zunge im gehorigen
Gleitendst
Drähte
Flansche
Schlitz wird das Dreieck zusammen halten. Befestige zwei Drahte an die
Kontakten des Ampmeters. Jetzt, das Dreieck vor Dir, mit den diagonalen
Einschnitten an der Vorderseite, drucke die Drahte mit den Fingern durch den Karton
und aus den zwei Lochern an der ruckseite. Wenn Du nun den Ampmeter in die
viereckige Offnung stellst, wird er fest bleiben.
Wie Du siehst, sind an d.er Rückseite des Meßgeräts die gleichen Ftanlche
wie am Motor. Schiebe die beiden Drshte auf die Flansche des Meßgeräts.
Im selben Moment bewegt sich der Zeiger des Motors. Möglicherweise bewegt
sich der Zeiger zu unter 0. In diesem Fall überkreuze die Gleitendstücke
der Drdhte, das heißt, das Gleitendstück, das am rechten Flansch war,
wird auf den linken Flansch geschoben und das Gleitendstück, das am
linken Flansch war, kommt auf den rechten Flansch.
Selbst wenn Du diesen Versuch im Zimmer anstellst und die Sonnenzelle
nicht in Fensterrichtung liegt, wenn es draußen dunkel ist und Du
elektrisches Licht benutzt und die Sonnenzelle sich nicht in Richtung
auf die Lichtquelle (die Lampe) befindet, erfolgt trotzdem eine ablesbare
Messung. Nun kannst Du an die nächste Versuchsserie gehen.
69

QUANTITATIVE VERSUCHE
Drehe die Sonnenze!le der Lichtquelle zu, um die größtmög I i chste Senkung
des Meßzeigers zu erre i chen. Welche Messung liest Du nun ab?
In einem Umschlag liegen mehrere große (7 x IO cm) Stücke von farbigem
Zellophan und ein Stück Gummi von derselben Größe. Lege dieses Stück
Gummi auf die Sonnenzelle. Der Meßzeiger wird auf 0 zurückgehen.
Verschiebe das Stück Gummi so, daß es die Sonnenzelle nur zur Hälfte
bedeckt. Welche Messung liest Du nun ab ? Beträgt siegenau die Hälfte
der unbedeckten Sonnenzelle?
DER ENTFERNUNGSUMSTAND
Du wirst bemerkt haben, daß bei Verwendung einer Tischlampe anstatt
Sonnen!icht, die von der Sonnenzelle produzierte Elektrizitätsmenge
von der Entfernung der Sonnenzelle von der Lampe abhängt.
Du kannst das wissenschaftlich mit Hilde des Meßgeräts überprüfen.
Stelle die Sonnenzelle, die an das Meßgerät angeschlossen ist, auf
einen Tisch in der Nähe der Tischlampe. Am besten ist es, diesen
Versuch abends auszuführen, wenn die Tischlampe die einzige Lichtquelle
im Zimmer ist.
Rücke nun die Sonnenzelle näher an die Lampe und wieder weiter weg.
von der Lampe, bis Du eine Stelle gefunden hast,auf der das Meßgerät
genau 9 dß anzeigt. Messe die Entfernung von der Sonnenzelle zur
Glühbirne.
Rücke die Sonnenzelle weiter weg bis das Meßgerät genau 6 dß anzeigt.
Messe die neue Entfernung.
Wiederhole das gleiche und lasse das Meßgerät 3 dB anzeigen und dann
I dB. Messe diese Entfernungen.
Kannst Du ein Verhältnis erkennen zwischen der Entfernung der Sonnen4
zel Ie von der Glühbirne und der produzierten Elektrizitstsmenge?
EI N DIAGRAMM ZEICHNEN
Kannst Du e in D iagramm zeichnen ? Wenn ja und wenn Du Lust dazu hast,
kannst Du versuchen, ein Diagramm zu zeichnen indem Du die Entfernung
der Sonnenzelle von der Glübirne, in Zentimetern ausgedrückt, in die
X’X-Achse und die Elektrizitätsmenge 9, 6, 3, I auf die Y’Y-Achse des
Diagramms einzeichnest.
70

WÜRDE ZUSiiTZL I CHES TAGESL I CH T- DAS ERGEBN t S
BEE I NFLUSSEN ?
Wärest Du genügend fachkundlich ausgebildet und entwickelt,
um ein Diagramm zu zeichnen, d a n n hstte e s D i c h v i e l l e i c h t
i n t e r e s s i e r t , den Versuch bei Tageslicht zu wiederholen. Du
hättest dann zusiitzlich zu dem Licht, das von der Tischlampe
kommt, auch eine gewisse Menge Sonnenlicht im Zimmer.
SCHEIBENDREHUNG
Kommen wir nun zu unseren Versuchen mit dem Motor zurück. -.
Entferne den Propeller vom Motor und ersetze ihn durch eine der Kartonscheiben.
Sobald der Motor die Scheibe zu drehen beginnt, kannst Du sehen,
daß der Teil der Scheibe, wo die Fenster sind, durchsichtig wird.
GELB UND BLAU USW.
Entferne die Scheibe vom Motor. Bedecke zwei der Fenster der Scheibe
mit blauem Zellophan und die zwei anderen Fenster mit gelbem Zellophan.
In diesem Baukasten befindet sich anstatt Cellotape, ein Blatt mit Klebzettein,
die man eifach so benutzen kann.
Klebe
!S
lphan
WICHTIG!
Falls die Scheibe zu lose
auf der Motorwelle sitzt,
lege eine Gummischeibe auf,
wie zwei Seiten weiter erklärt.
Siehe “Die Gummischeibe”.
gelbes
71

Lasse die Scheibe vom Motor drehen. Welche Farbe erwartetest Du durch die
sich drehenden Fenster zu sehen? Welche Farbe hast Du tatsschlich gesehen?
GELB UND ROT
Bereite eine andere Scheibe in der gleichen Weise vor, wie die vorhergehende,
dieses Mal aber bedecke die Fenster mit gelbem und rotem Zellophan.
Nimm einen der beiden Nägel aus dem Bastlersatz und stecke ihn durch das Loch
in der Mitte der Scheibe, die Du vorbereitest hast. Drehe diese Scheibe mit
der Hand, indem Du sie vorsichtig mit den Fingern der einen Hand vorwärtsschiebst
und mit der anderen Hand den Nagel festhältst. Drehe die Scheibe
so schnell Du kannst und sehe beim Drehen durch die Fenster. Siehst Du die
Farbe, die erwartet hattest? Wenn Du von der Seite durch die sich drehende
Scheibe siehst, siehst Du dann dieselbe Farbe, wie die, die Du gesehen hast,
als Du gerade durch die Scheibe geguckt hast?
WEISSES LICHT
Nimm wieder eine andere Scheibe. Lege dieses Mal vier Farben auf die
vier Fenster - rot, grün, gelb und blau. Welche Farbe erwartest Du zu
sehen , wenn Du die Scheibe drehst?
Beachte: Wenn Du gelb und blau vermischst, erhaltst Du grün, Wenn Du
gelb und rot mischst, erhältst Du orange. Wenn Du normales (weißes) Licht
mit einem Prisma zertei Ist, erhältst Du die Farben des Spektrums: Li Ia,
Veilchenblau, blau, grün, gelb, orange, roh. (Ein Regenbogen ist ein gutes
Beispiel, wobei weißes Licht durch Regentropfen geteilt wird). Wenn Du die
Farben des Regenbogens mischst, erhsltst Du weißes oder normales Licht.
Rot, gelb, grün und blau sind nicht alle Farben des Spektrums, trotzdem
aber vermischen sich die vier Farben, beim Durchgucken durch die sich
drehende Sehe i be, zu einem ziemlich hellem Grau.
72

73
DIE GUMMISCHEIBE
‘Wenn Du eine der Scheiben auf den Xotor setzt, dann dreht sich die
Scheibe, sobald sich die Motorwelle dreht, da das Loch in der Mitte
der Kartonscheibe genau auf die Motorwelle paßt. Nach einiger Zeit
vergrößert sich jedoch das Loch durch Abnutzung. Die Scheibe fängt
an zu rutschen und dreht sich nicht mehr richtig. Wir müssen daher
das Loch verstarken. Das machst Du, indem Du einen der kleinen
Gummiringe auf das abgenutzte Loch in der Kartonscheibe klebst.
Du kannst dazü etwas Kunststoffleim oder eine Gummilösung benutzen,
falls Du diese zur Hand hast. Sonst benutze ein Zellophanklebeband,
wie in der Zeichnung angegeben.
Mache mit Hilfe eines Stahlnagels ein Loch in die Mitte der Gummisehe ibe.
Zellophan-Klebeband
Gummischeibe
DIE SCHEIBE VERBESSERN
Nimm die Scheibe, auf die Du rotes, grünes, gelbes und blaues Zellophan
geklebt hast. VerstSrke die Mitte mit Hilfe einer Gummischeibe. Allevier
Kartonscheiben haben vier offene Schlitze, die benutzungsbereit sind.
Vier weitere Schlitze sind noch mit Karton bezogen. Diese Kartonstücke
lassen sich durch leichten Fingerdruck entfernen. Mache dies jetzt und
bereite die Scheibe vor, indem Du einen weiteren Farbsatz hinzufügst
(siehe Abbildung). Lasse diese Scheibe mit den 8 Farbstreifen von Deinem
elektrischen Motor drehen und beobachte, ob eine Verbesserung gegenüber
dem Versuch mit vier Farben eingetreten ist.
blau
Gummischeibe
blau

Wshrend sich noch die Scheibe vom vorhergehenden Versuch am Motor dreht,
nimm die letzte Scheibe aus dem Bastlersatz, klebe eine Gummischeibe in
deren Mitte und verwende die Scheibe so wie sie ist. Stecke einen Stahlnagel
durch die Mitte und drehe diese Scheibe. Blicke durch die sich
drehende Scheibe auf die andere Scheibe, die sich noch am elektrischen
Motor dreht. Was siehst Du ?
DAS STROBOSKOP
Das Stroboskop ist ein Gerat, womit die Schnelligkeit eines sich drehenden
oder schwingenden Objekts gemessen werden kann. In seiner einfachsten Form
ist es eine Scheibe, die einen Schlitz hat. Wenn wir durch eine solche,
sich drehende Scheibe auf eine andere sehen, die sich mit genau der gleichen
Geschwindigkeit dreht, wird es uns so vorkommen, als ob sie stillsteht, da
jeder Punkt auf dieser Scheibe genau di’e gleiche Stelle erreicht haben wird,
wenn wir siedurch den einen Schlitz sehen. Beschleunigen wir etwas die
Drehgeschwindigkeit der Scheibe mit dem einen Schlitz, (Scheibe Nr: 1) und
blicken auf die zweite Scheibe (Scheibe Nr. 21, die sich mit der gleichen
Geschwindigkeit wie vorher dreht, kommt es uns so vor, als ob diese Scheibe
Nr. 2 sich langsam rückwärts dreht !!! Verlangsamst Du die Drehgeschwindigkeit
von Scheibe Nr. 1, Scheibe Nr. 2 wird sich vorwärts bewegen. Wenn Scheibe
Nr. I vier Schlitze hat, kannst Du den gleichen Effekt erreichen, indem Du
sie ein Viertel Mal so schnell drehen läßt, wie Scheibe Nr. 2. Natürlich
wenn Scheibe Nr. I acht Schlitze hat, wird nur ein Achtel der Drehgeschwindigkeit
von Scheibe Nr. 2 benötigt, um sie zum “Sti I Istand” zu bringen.
sich drehende Scheibe
Auge
Du kannst das Stroboskop dazu benutzen, um auf eine sich drehende ,
Schallplatte, ein Fahrrad-Rad, das sich bewegt, auf aus einem Wasserhahn
tropfendes Wasser oder eine brennende, einzelne Leuchtröhre zu blicken.
Einige Grammophon-Hersteller legen ein Stroboskop bei, das zum Messen der
Umdrehungen der Drehplatte und der Schallplatte verwendet wird.
Es gibt viele interessante Versuche, die sich mit einem Stroboskop
anstellen lassen, aber sie gehen über den Bereich eines Sonnenenergie-
Bastlersatzes hinaus. Wenn Du aber Interesse daran hast, könntest Du
in irgend einem Lehrbuch für Optik odyrPhysik nachschlagen und darin
sehr viele Versuche finden, die Du mit dem elektrischen Motor und dem
Stroboskop aus diesem Bastlersatz anstellen kannst. Du könntest Dir ein
der-artises Buch aus der Schulbibliothek leihen.
74

SICH BEWEGENDES MUSTER
Zu den Scheiben in diesem Bastlersatz gehört auch eine Scheibe ohne
Schi itze. Lege die beiden Muster nachfolgender Zeichnungen auf die beiden
Seiten der Scheibe. Am besten kannst Du das tun, indem Du unter die Zeichnung
Kopierpapier legst und die Figuren jeweils auf eine Seite der Scheibe
abzeichnest.
Lege die Scheibe auf den Motor
und lasse ihn am besten durch
Sonnenlicht drehen, aber wenn
es gerade ein wolkiger Tag ist,
kannst Du den Motor auch durch
künstliches Licht antreiben lassen.
Was siehs
Versuche,
besch I eun
Sonnenze l
veränderst
auf der an
. Wiederhole den Versuch
deren Seite der Scheibe.
Blicke auf beide Seiten der Scheibe mit Hilfe Deines Stroboskops.
f”‘lo t:RE MUSTER
Wenn Du etwas steifes, durchsichtiges Material bekommen kannst, schneide
eine ähnliche Scheibe aus, wie die Scheibe ohne Schlitze und übertrage das
Muster in obiger Abbildung auf diese durchsichtige Scheibe. Lege die durchsichtige
Scheibe auf die Scheibe ohne Schlitze, wodurch ein Diagramm das
andere bedeckt und drehe dann eins davon.
Was Du nun siehst, nennt man ein Moir& Muster.
75

WEITERE
MOIRE-MUSTER
Nachdem Du zwei Moi rd-Mustersgtze gemacht hast, indem Du die Muster aus diesem
Heft übertragen hast, könntest Du mühelos noch mehrere Scheiben ausschneiden,
ohne Schlitze und durchsichtige, und Dir weitere Muster nach Deinen eigenen
Entwürfen herstel len.
WEITERE QUANTITATIVE VE.RSUCHE
W i r haben gesehen, daß auf die Sonnenzelle treffendes Licht Elektrizität erzeugt
und den Zeiger des Meßgeräts senkt. Nun wollen wir einmal sehen, was farbiges
Licht tun kann. Dieser Versuch gelingt am besten in einem Zimmer mit elektrischem
Licht.
Stelle die Sonnenzelle, die an das Meßgerät angeschlossen ist, auf e
in der Nähe einer Tischlampe. Wenn Du die Tischlampe einschaltest, w
Zeiger des Meßgeräts wahrscheinlich an das Ende der Skala (30 dB) ge
Bedecke die Sonnenzelle mit einem Stück Gummi. Setze die Sonnenzelle
soviel dem Licht aus, daß der Meßzeiger genau 9 dB anzeigt.
Nimm ein Stück gelbes Zellophan und bedecke die Sonnenze
dabei die Gummilage zu verschieben. Was ist nun die neue
weniger Elektrizität wird erzeugt?
nen Tisch
rd der
angen.
gerade
Ie damit, ohne jedoch
Messung? Wieviel
Was geschieht, wenn Du die Sonnenzelle mit zwei Stück ge
bedeckst?
bes
Zellophan
Wir könnten diese Zellophanstücke auch Filter nennen, da sie ja das auf die
Sonnenze.1 Ie treffende Licht f i Itern. Versuche nun jeden der Farbf i I ter der
Reihe nach und beachte die Senkung des Meßzeigers.
Nimm ein Stück gelbes und blaues Zellophan zusammen. Wenn Du durch diese
hindurch auf eine Lichtquelle guckst, wirst Du sehen, daß das Licht, das
Dein Auge erreicht, grün ist. Lege nun beide Zellophanstücke auf die Sonnenzelle
und beachte die Senkung des Meßgeräts. Wie läßt sich diese Messung mit der
Meßsenkung durch den grünen Filter vergleichen?
Nimm nun einen roten und einen blauen Filter und blicke durch diese zusammen
zu einer Lichtquelle hin. Die Dein Auge er-reichende Farbe ist purpurrot.
Nimm ein Stück gelbes und ein Stück rotes Zellophan und lege den gelben Filter
auf den roten Filter. Blicke durch diese hindurch. Du könntest erwarten,
orangefarbenes Licht zu sehen und das würdest Du auch, wenn Du durch diese
auf ein weißes Stück Papier guckst. Wenn Du aber durch beide Filter zu Deiner:.
Lichtquel Ie hin guckst, wirst Du überrascht sein, zu sehen, daß das Licht, das
Dein Auge erreicht, rot ist und nicht orangefarben!
TC, 1”
Sonnenzelle
76

77
Zum Schluß nimm alle vier Farben und blicke durch sie auf eine Lichtquelle.
An Dein Auge kommt nun sehr wenig Licht. (Mache eine Prüfung mit der Sonnenzelle
und dem Meßgerät). Das Licht, das an Dein Auge gelangt, ist rot. Egal,
welchen Filter Du zuoberst legst.
Beachte: Erinnerst Du Dich daran, daß als wir die vier Farben auf einer
Scheibe drehen ließen, diese zusammen weiß aussahen ? Die Ergebnisse, die
wir jetzt erhalten haben, scheinen dem zu widersprechen! Die Erklärung
hierfür liegt in dem Unterschied zwischen reflektiertem, gebrochenem und
übertragenem Licht. Wie im Fall des Stroboskops, würde eine wissenschaftliche
Erklärung den Rahmen dieses Hefts übersteigen. Wenn Du aber alt genug,
‘intelligent genug und ausreichend fachlich interessiert bist, kannst Du
ausführliche Erklärungen dieser Begriffe in jeder Enzyklopädie finden.
Sieh doch mal nach, zu Hause oder in der Schulbibliothek. Ähnlich wie im
Fal I des Stroboskops, wird Dir etwas selbstsndige Forschung die aus dem
Bast lersatz gewonnenen Vortei Ie noch vergrößern. Lernen i st ei n Werkzeug;
Genau wie ein Hammer, Schraubenzieher oder elektrischer Bohrer. E S ist dazu
da, daß es benutzt wird. Wissen ist ein Werkzeug, das man abgeben, verleihen
und selbst verkaufen kann und trotzdem immer Dein Eigentum bleibt.
EINE UMGEHUNG ODER “JUNT”
Unser Meßgerät ist hochempfindlich. Es ist eigentlich für viele Versuche viel
zu empfindlich. Die meisten Versuche haben wir mit der Sonnenzelle zu Hause,
bei Zimmerlicht oder beim Licht einer Tischlampe ausgeführt. Sobald wir die
Sonnenzelle dem Sonnenlicht aussetzen, bewegt sich der Meßzeiger über 30 dß
hinaus. Wir werden unser Meßgerät nun weniger empfindlich machen, damit wir
es im Sonnenlicht benutzen können.
Das machen wir mit Hi Ife eines gebastelten “Junt”. Ein Junt ist eine Brücke,
die es der meisten E.lektrizitätsmenge ermöglicht, das Meßgerät zu umgehen,
so daß nur ein Bruchteil der Gesamtmenge durch den Stromkreis läuft. Würden
wir einen Kupferdraht an beide Gleitendstücke des Meßgeräts einführen, dann
würde fast die gesamte Elektrizitätsmenge durch den Draht geleitet werden
und demzufolge würde das Meßgerät überhaupt nicht funktionieren. Würden wir
beide Flansche mit einem Material verbinden, daß keine Elektrizität leitet,
dann würde das Meßgerät so funktionieren, als ob wir gar nichts getan hätten.
Der Trick dabei ist, ein Material zu finden, das gerade die richtige Menge
an Elektrizität das Meßgerät zu umgehen erlaubt und dennoch einen gewissen
Prozentsatz zuführt, um es zu betätigen. Wir nennen das einen Widerstand
(Resistor). Einen solchen Widerstand verbinden wir mit den beiden Gleitend-
Stücken, die an die Flansche des Meßgeräts angeschlossen sind.”
Entferne die Gleitendstücke von den Flanschen des Meßgeräts. Nimm die beiden
Gummimuffe und schiebe sie ,ie auf einen Draht der Sonnenzelle. Biege dann
den Widerstand wie abgebildet und schiebe ihn vorsichtig in die zwei Gleitendstücke.
Schließe die Gleitendstücke wieder an das Meßgerät und schiebe
die Gummimuffe auf die Gleitendstücke, um alles an Ort und Stelle zu halten.
Gummimuffe oder Klebeband So wird es
Draht von Sonnenzelle gemacht !
W i derstand (“JUNT” )

Nun kannst Du das Meßgerät sogar im hellen Sonnenschein benutzen. Du
könntest zum Beispiel messen, wieviel Licht gebraucht wird, um den
Motor drehen zu lassen, und zwar mit oder ohne eine der Scheiben.
Hierzu brauchst Du aber noch ei nen Draht.
Du kannst einen Teil der Drä h
hast, indem Du etwas aus der
Der Doppeldraht, mit den Gle
an der anderen Seite, ist I
und schneide das abgemessene
te verwenden, die Du bis jetzt gebraucht
Mitte herausschneidest und das Übrige spleißt.
tenden an der einen Seite und den Schlaufenden
/2 Meter lang. Messe 50 cm von jedem Ende ab
stück mit einer Schere ab.
n
Schneide eine Lange von
ca. 50 cm heraus.
Endstücke, von denen die Isolierung
Gleitend
Schlsci
endstücke
Die zwei gespleißten Endstücke
Entferne die lsol ierung, um die Kupferdrähte freizulegen. Man tut das
am besten sc: Die abgeschnittenen Enden über Kerzenflamme halten und
I so I i erung abbrennen.
VORSICHT: SEI SEHR VORSICHTIG, WENN DU MIT EINER OFFENEN
FLAMME AREEITEST
Verknüpfe die Drähte, die ein Schlaufenende haben (AI mit den Drdhten,
die ein Gleitende haben (Cl. Das nennt man “spleißen”.
Sehe Dir die Zeichnung genau an, damit Du weißt, wie es gemacht wird.
78

Du hast nun zwei Dr2hte (50 cm), die Du ausgeschnitten hast CB). Es wird
nur ein Draht davon benötigt. Entferne die Isolierung von dem Draht und
verbinde ihn mit einem der Flansche der Sonnenzelle und das andere Urahtende
mit einem der Flansche des Meßgeräts. Siehe Diagramm.
Draht mit Flanschen verbinden
Dieser Drahttei I ist
ohne Isolierung
Flansch
des Meßgerats
Einer der zwei 50 cm DrZhte
vom ursprüng I chen Draht
.Draht
Hebe den anderen Draht auch auf. Du w i rst ihn später für andere Versuche
benötigen.
Wiederhole einige oder al Ie Farbfilterversuche, dieses Mal aber bei
Sonneniicht, wobei das Meßgerät mit der Umgehung I”Junt”) versehen ist.
Z u s ä t z l i c h e s r e f l e k t i e r t e s S o n n e n l i c h t L
Messe die von der Sonnenzelle bei Sonnenlicht produzierte Elektrizität
mit Hi Ife des umgewandelten Meßgeräts (mit “Jun-t” versehen). Sol It-e das
Sonnenlicht selbst für das umgewandelten Meßgerät zu stark sein, so halte
die Sonnenzelle in einem solchen Winkel, daß ein Teil der Sonnenzelle im
Schatten ist. Das Meßgerät sollte nun eine Messung von zwischen 3 und 6 dB
zeigen.
Nimm einen Spiegel und reflektiere etwas zusätzliches Sonnenlicht auf die
Sonnenzelle. Was geschieht?
79

Z t MMERL t CHT MESSEN
Wiederhole den letzten Versuch in Deinem Zimmer bei elektrischem Licht.
Du brauchst die Umgehung (“Junt”), oder auch nicht - je nachdem wieviel
Licht Deine Lampe abgi’bt. Verwende einen oder sogar zwei Spiegel.
Falls Du eine bequeme Röhrenlichtquelle hast, verwende diese auch. Gibt
es eine Grenze für die Elektrizitätsmenge, die Deine Sonnenzelle erzeugen
kann oder ist das nur durch die Lichtmenge begrenzt, die es Dir gelingt,
auf die Sonnenzel Ie strahlen zu lassen ?
Ja, es gibt eine Grenze. Kannst Du sie feststellen ?
DAS ELEKTRON i SCHE THERMOME.TER
Du hast in Deinem Bastlersatz ein Teil, das wie ein Widerstand aussieht,
aber keine bunten Streifen hat. Das ist eine Silizium-Diode. Eine Diode
ist eine besondere Art von Widerstand. Es läßt elektrischen Strom nur i n
einer Richtung durchgehen. Sie ist eine Art elektronischer Verkehrspol zist.
Die Silizium-Diode hat in der Elektronik, wo ein Einweg-Durchlaß für d i
Elektrizität wichtig ist, viele Anwendungsbereiche. Unsere Diode hat e ‘i
andere wichtige Funktion. Ihr Widerstand, mit anderen Worten, ihre Fäh
Elektrizität weiterzuleiten, hängt von der Temperatur der Diode ab. Je
wärmer die Diode wird, umso niedriger ist ihr Widerstand und umso mehr
Elektrizität wird durchgelassen. Wir können eine Diode als ein Sonnen-,
e i n e I ektron i sches Thermometer verwenden ! Ein elektronisches Thermometer
ist ein hochempfindliches, überaus genaues Instrument. Es besitzt e-inen
(negativen) Wert von 2.3 Millivolt für jeden Grad Celsius von Temperaturwechse
1, je nachdem welche Diode verwendet wi rd.
e
ne
gkeit,
Wenn Du Dein Instrument zu einem präzisen Gerät machen willst, dann mußt
Du für eine ständige Lichtquelle sorgen und jede Verbindung anlöten.
Außerdem müßtest Du das Meßgerät (Mi I I i ampere-Meßgerät) in Graden e i ntei. I en,
anstatt in dß (Dezibeln). Aber Dein Thermometer wird auch so funktionieren,
wie es ist.
Zeichne ein Diodenende an

Baue das Thermometer, wie in der Zeichnung gezeigt. Da Elektrizitzt nur in
einer Richtung durch die Diode strömt, achte darauf, daß die Diode in der
richtigen Lage ist.
‘Wenn Du Dir die Diode ansiehst, siehst Du, daß sie an dem einen Ende ein
Viereck oder eine Linie hat. Dieses Ende wird mit dem rechten Flansch des
Meßgeräts (wenn Du von vorn auf das Meßgerst siehst) verbunden.
Betrachte die Rückseite der Sonnenzelle und Du wirst bemerken, daß eine
Schraube mit +-und die andere mit - markiert ist. Verbinde den Draht von
der + Schraube mit dem Diodenende, das keine Markierung aufweist.
Dein Thermometer ist nun fertig und sobald Du die Sonnenzelle dem Sonnenlicht
aussetzt, wird das Meßgerät eine Messung von Ungefahr I anzeigen.
Halte die Diode zwischen den Fingern und Deine Körperhitze wird durch den
Zeiger des MeßgerSts angezeigt, der sich nach rechts bewegt und einen
Temperaturanstieg merken läßt. Nimm nun die Finger weg und der Zeiger
kehrt zu sei ner früheren Stel lung zurück.
Hast Du Eiswürfel im Kühlschrank in der Küche? Nimm einen Würfel und
lege ihn unter die Diode.
Der Zeiger wird nach links rücken, wodurch ein Absinken der Temperatur
angezeigt wird. Da schmelzendes Eis eine Temperatur von 0 Grad hat, ;.
weißt Du, daß, wo der Zeiger stehen bleibt, 0 Grad Celsius sind.
Gieße langsam etwas heißes Wasser über die Diode. Der Zeiger bewegt sich
nach rechts und zeigt eine Temperatur von unter 100 Grad Celsius (die
Temperatur von kochendem Wasser) an. Das ist nicht sehr genau, da Wasser
an Hitze verliert, wenn es mit der Diode in Berührung kommt.
VORS I CHT: Heißes Wasser kann sehr gefährlich sein. Sei vorsichtig, daß
Du Dir nicht die Finger verbrühst. Halte auch die Diode über einem Eimer,
damit Du keine Verschmutzung machst oder Möbel beschädigst.
81

Nimm das Vergrößerungsglas und konzentriere die Sonnenstrahlen auf die Diode.
Betrsgt die erzeugte Hitze mehr als 100 Grad Celsius: Das Vergrößerungsglas
aus diesem Bastlersatz ist für dieses Experiment gut geeignet. Es ist groß
genug, um richtige Ergebnisse zu ermöglichen und nicht zu groß, um die Diode
zu verbrennen.
SONNEN-ELEKTROCHEMIE
Wenn Salz sich im Wasser auflöst, verschwindet das Salz nicht, obwohl man
es nicht mehr sehen kann.
Der chemische Name für Tischsalz ist Natriumchlorid. Chemiker schreiben das
Na Cl, was bedeutet, daß ein Atom Natrium mit einem Atom Chlor durch eine
chemi sehe Verbi ndung verbunden ist. Wenn Du Tischsalz in Wasser auflöst, wird
die Verbindung gelöst und Du hast nun Natrium-IONE und Chlor-IONE im Wasser
verstreut. Man kann diese nicht sehen. Wenn Du zwei Elektroden in ein Glas
mit einer Salzlösung steckst und elektrischen Strom durchströmen läßt,
werden die Natrium-lone zu der negativen Elektrode wandern, wodurch sie
basisch gemacht wird, während die Chlor-lone zu der positiven Elektrode
wandern.
ELEKTROLYTE
Nimm den beigefügte Kunststoffbehälter. Fülle ihn mit Wasser, füge einen
Teelöffel Tafelsalz hinzu und löse es durch l?ühren auf. Nimm die die zwei
Messingwinkel, die Du als Stützen für das Meßgerät benutzt hast. Wie Du
siehst, hat jeder Winkel an einem Ende eine Art “Zahn”. Dieser paßt für
das Gleitendstück der Sonnenzelle.
?
Vorsicht ! Lese
GEBRAUCHSANWEISUNG !
82
Schadlieh wenn verschluckt
und irritiert die Haut und
die Augen. Deshalb Kontakt
mit Korper und Augen vermeiden !
Bei Kontakt mit Haut oder Augen,
reichlich mit Wasser spulen.
Wenn doch etwas verschluckt
wurde, oder in die Augen drang,
sofort einen Arzt rufen! Vom
Bereiche kleinen Kindern
entfernen!

83
Der Kunststoffbehalter hat einen Deckel. Nimm diesen Deckel und mache mit einem
scharfen Messer zwei Schlitze in Form von Fenstern in den Deckel. Siehe Dir die
Zeichnungen an, bevor Du beginnst.
Schlitze im Deckel
Lege d iesen Deckel auf den Behälter und tauche beide Winkel durch die Schlitze
in die Salzwasserlösung (ein Winkel durch jeden Schlitz). Beachte, daß die
Winkel sich nicht berühren.
“Zahn”
des
- U‘
Kunststoffbehälter
In Schi i-l-ze einge-1.
Sonnenzelle
Verbinde die Winkel mit der Sonnenzelle, wie in der Abbildung und lasse das
Ganze ungefähr eine halbe Stunde in der Sonne stehen. Siehst Du Gasblasen
auf den Elektroden? Rieche vorsichtig. Bemerkst Du irgend etwas? Der G&ruch
kommt vom Gas (Chlor).
pH
INDIKATORPAPIER
Du hast ein Stück orange-farbenes l ndi katorpapier in Deinem Bast lersatz.
Dieses Papier wird in einer basischen Lösung blau. In einer Säurelösung
wi rd es rot und i n einer neutralen Lösung, z.B. Wasser, wird es grün. Nimm
etwas von diesem Papier und berühre es mit beiden Elektroden, die im Salzwasser
waren. Was gesch i eht ?
Sieh Dir das Papi
Bleichmittel!
er nach ein paar Stunden wieder an. Beachte: Chlor ist ein

Der Gebrauch von Sonnenenergie in der Elektrochemie erfreut sich in letzter
Zeit steigender- Bedeutung. Nachfolgend sind einige Versuche auf diesem Gebiet.
Du hast wahrscheinlich schon darüber gelesen. Jetzt kannst Du sie auch ausprobieren!
KUPFER-BESCH !‘CHTEN
In diesem Bastlersatz ist ein Behälter mit blauen Kristallen. Kupfer-Sulfat
(Cu SO4). Diese Chemikalie löst sich genau wie Tischsalz in Wasser auf. Gib
eine Kupfer-SSulfat-Lösung in den Kunststoffbehälter, lege den Deckel auf und
schiebe die zwei Winkel in die Öffnungen. (Wissenschaftler würden diese
Winkel ‘Elektroden! nennen). Verbinde die Elektroden mit der Sonnenzelle und
lege es in die Sonne.
Das im Wasser aufgelöste Kupfer-Sulfat zerteilt sich in Kupfer und Sulfat
IONE. Die Kupfer (Cu) lone haben eine positive elektrische Spannung, wahrend
die Sulfat-lone eine negative Spannung haben.
Sobald Du die Sonnenzelle Licht aussetzt, erzeugst Du Elektrizität. Dadurch
erhältxeinerder Winkel eine positive, und der andere Winkel eine negative
elektrische Spannung. Der negativ gespannte Winkel zieht die positiven
Kupfer- l one an und nach ungefähr einer halben Stunde ist es mit dem
roten Meta I I überzogen. Das nennt man ‘Elektro-beschichten’. Der Messinqwinke1
wlurde Kupfer-beschichtet.
Wichtig: Kupfer-Sulfat ist giftig. Es zersetzt auch Metallgegenstände, die damit
in Berührung kommen. Gehe vorsichtig damit um! Gieße die Lösung nach
dem Gebrauch in die Toilette und spüle zweimal nach. Hebe übriggebliebene
Kristalle aus der Reichweite von anderen, besonders von kleinen Kindern, auf.
Wasche Dir die Hände, wenn Du fertig bist.
SILBER-BESCHICHTEN
Würdest Du eine Lösung von Silbernitrat (A3N03) benutzen, dann könntest Du
auf ähnliche Weise Gegenstände versilbern. Silbernitrat ist diesem Bastlersatz
nicht beigelegt. Du benötigst nur eine kleine Menge von einer 2$-igen
Lösung, die in jeder Drogerie erhältlich ist. Möglicherweise hast Du etwas
i
Kristalle oder eine Lösung in der Hausapotheke.
AUSNÜTZUNG NATÜRLICHER SONNENENERGIE
Sonnenenergie hat es schon seit vielen hundert Millionen Jahren gegeben.
Es gab sie schon lange bevor der Mensch geboren wurde. Lange bevor die
ersten Pf I anzen entstanccn.
Die Natur benutzt siezum Verdunsten von Wasser.
Wasser verdunstet von den Meeren, zieht sich zu Wolken zusammen und f2lIt
in Form von Regen, Tau, Hagel oder Schnee auf die Erde. Das ist der
allerwichtigste Gebrauch der Sonnenenergie und wurde nicht vom Menschen
erfunden!
Eine andere sehr wichtige Anwendung der Sonnenenergie ist die Photo-Synthese.
Auch diese hat es schon viele hundert Millionen Jahre gegeben und wurde nicht
vom Menschen erfunden.

PHOTO-SY N THESE
Zu diesem Versuch benörigst Du mehrere Dinge, die in dem Bastlersatz nicht
enthalten sind, aber die meisten wirst Du zu Hause finden. Du brauchst eine
Flasche und einen genau passenden Korken, ein Stück Gummischlauch oder
Kunststoffschlauch und einen Meßbecher, wie man ihn in der Küche benutzt.
Ferner benötigst Du eine Wasserpflanze, wie z.B. ELODEA, die in den meisten
Aquarien zu finden ist. Wenn Du keine Aquarium-Pflanzen findest, kannst Du
auch viele anderen Gartenpflanzen verwenden, aber das mößtest Du erst
ausprobieren, da Du mit manchen Pflanzen besser, mit anderen schlechter
experimentieren kannst. Pf I anzen “atmen” Kohlendioxid (CO21 aus der Luft ein.
Die Pflanzen erzeugen mit diesem CO2 und Wasser CH201 Kohlehydrate (C.*H20),
wie z.B. Zucker, Stärke und Ze-lulose, der Hauptbestandteil aller Pflanzen.
Wie Du aus unserer sehr vereinfachten Formel ersehen kannst
CO2 + Hz0 = C.H20 + O2 .
02 oder Sauerstoff bleibt zurück und das ist genau das, was geschieht, aber
nur in der Sonne oder bei künstlichem Licht. Für diese chemische Reaktion
wird Licht benötigt. Deshalb wird es Photo-Synthese genannt. Photo = Licht;
Synthese = zusammenstellen.
Fülle eine Flasche voll mit kühlem Leitungswasser. Stelle eine passende
Pflanze in das Wasser und fabriziere dann eine Anlage, wie untenstehend
abgebi Idet. Achte darauf, daß der Korken fest in der Flaschenöffnung sitzt,
desgleichen der Schlauch, der durch ein Loch im Korken geht oder sogar auch
direkt durch den Flaschenhals (ohne Korken). Dieser muß absolut luftdicht sein.
Stelle diese Anlage auf einen gutbeleuchteten Tisch und Du wirst bald
sehen, daß Blasen aus der Pflanze aufsteigen. Diese Blasen sind Sauerstoff.
Der Sauerstoff steigt in der Flasche nach oben, aber da die Flasche voll und
hermetisch versiegelt ist, muß sich der Sauerstoff Platz schaffen, was dadurch
geschieht, daß der Sauerstoff das Wasser herausdrängt.
O2
Gummi - oder
Kunststoffschlauch
Kühles Leitungswasser 85

Dieses Wasser tritt in d i,e Kunststoffröhre auf dem Flaschenboden, steigt
langsam in der Röhre auf und kommt bald auf der anderen Seite der Röhre
heraus. Sammle dies Wasser und messe dessen Menge. Die Menge des Wassers,
die Du auffängst entspricht der Sauerstoffmenge, die Du erzeugst.
Stel Ie den obigen Versuch nochmal an und wechsle das abgestandene Wasser
mit frischem Wasser aus. Stelle die Anlage auf einen Tisch in einem
schwach beleuchteten Raum. Beobachte, wieviel Wasser i‘n einem Zeitraum
von einer halben Stunde verdrängt w i‘rd.
B61utze Deine Sonnenzelle und den Mtkroampere-Messer als Belichtungsmesser
(wie bei einem Fotoapparat), messe das Licht an mehreren Stellen und
untersuche, ob es irgend ei’ne zahlenmäßtge Verbindung gibt zwischen der
Lichtmenge und der Menge des verdrängten Wassers.
MOORGAS-PRQJ EKT
Bist Du schon einmal bei’ ei‘nem Picknick i‘n einem stehenden Gew%sser baden
gegangen? Möglicherweise hast Du dabei bemerkt, daß Blasen aus dem Moor
durch das Wasser an di’e Oberfläche steigen. Hättest Du ein Trinkglas
genommen, es mit Wasser gefüllt und es unterhalb der Teichoberfläche
von oben nach unten gehalten, als Du in das Moor gingst, dann hättest Du
diese Blasen aufsammeln können, die das Wasser im Glas verdrängen würden
bis es leer zu sein schien, aber eigentlich voll mit Gas (genannt Methan
oder Moorgas) war.
Würdest Du dieses Gas anzünden, könntest Du sehen, daß es brennt.
Es werden jetzt Versuche angestellt, um Moorgas in großem Umfang für
die Industrie und sogar als Treibstoff zu erzeugen. Das Rohmaterial für
diese Experimente ist städtischer Müll, Wasser und Sonnenlicht. Komm und
mache mit bei diesen Versuchen, als ein Sonderprojekt. Du brauchst dazu
eine sehr große Glasflasche oder ein Aquarium, eine große Dose und
ei nen kl ei nen Aquari um-Wasserhahn * Du brauchst auch starken Kupfer-oder
Aluminiumdraht.
große
DO
starker Draht /
Schlamm und organischer Abfall
Fül Ie die große Flasche (30 Liter) oder das Aquarium zu einem Viertel
mit Erde und fügst etwas Essenreste, geschnittenes Gras oder besser noch
Tierdünger. Fül Ie den Behälter bis oben mit Wasser und stelle ihn in den
Garten, und zwar erstens, damit er; optimales Sonnenlicht erhält und
zweitens, weil er sehr bald . . ..nun. stark zu riechen beginnt.
86

Nimm eine große Dose, die an einer Seite offen ist. Bohre ein Loch in
den Boden der Dose und passe einen kleinen Aquariumhahn hbnein. Befestige
ihn mit Hilfe von etwas Epoxidharz oder einem anderen passenden Klebemittel.
Möglicherweise könntest Du hierbei die Hilfe eines älteren Freunc’es oder
eines Elternteils gebrauchen. Sie könnten Dir auch dabei beRilflich sein,
einen starken Kupfer- oder Aluminiumdraht zu finden, der wie in der
Abbildung gezeigt, gebogen werden soll. Lege den Draht und die Dose
in das Aquarium und warte, bis stcli Gasblasen zu bilden beginnen.
Die Drahtschlaufe; die Du Dir angefertigt hattest, kannst Du nun dazu
benutzen, um die Gasblasen, die sich in dem Boden/Dünger-Substrat gebildet
haben, austreten zu lassen. Die Gasblasen werden in der mit Wasser
gefüllten Büchse gesammelt, genau so, wie Du das Moorgas rm Teich eingefangen
haben könntest. Nachdem Du eine bestimmte Menge Gasblasen in
der Dose eingefangen hast, halte eine Teströhre über den Wasserhahn und
öffne den Hahn. Da Moorgas etwas leichter als Luft ist, wird das Gas
in der Teströhre aufsteigen. Zünde das Gas an, und zwar nur i>n der Teströhre
und niemals direkt, wenn es aus dem Hahn kommt. Das könnte gefährlich sein.
Es ist nicht schwer, etwas Moorgas zu erzeugen. Dein Projekt soll sein, wieviel
Du erzeugen kannst und auf welche Weise!
In Ländern, in denen sowohl Land und Sonnenlicht reichlich vorhanden
sind, so wie zum Beispiel in der Wüste, besteht Wassermangel. Salzwasser
ist dagegen oft verfügbar. Probiere, Moorgas unter Verwendung von
salzigem (Meer-) Wasser herzustellen.
Benötigst Du Bodenerde oder genügt Sand ?
Was ist das beste Substrat: geschnittenes Gras, Küchenabfälle? Dünger?
Würde es nützen, einen chemischen Gartendünger hinzuzufügen ?
Wie wichtig ist Sonnenlicht ?
Mußt Du das Wasser von Zeit zu Zeit wechseln ?
Du mußt Dir Deine Versuche selbst entwerfen. Darum nennen wir es ein
Projekt.
L-
DAS SONNENBECKEN
An der Südspitze Israels, in der Nähe der Stadt Ei lat, I iegt ein kleiner
See. Auf den ersten Blick scheint nichts Bemerkenswertes an ihm. Das
Wasser ist warm und salhaltig und nicht besonders sauber. Aber dieser
See zieht Wissenschaftler aus der ganzen Welt an. Es handelt sich hierbei
näml ich um einen “Sonnenteich” und wenn sich diese Forschungen.
als erfolgreich erweisen, wird dieser kleine See einen bedeutenden
Beitrag zur Lösung des Energiemangeis auf der Welt leisten!
87

Scheint die Sonne auf einen Wasserteich, so erwgrmt sich die obere
Sch i cht etwas mehr, da heißes Wasser die Eigenschaft hat, an di\e
Oberfläche zu steigen. Andererseits aber verdunstet he i 6es Wasser
schneller als kaltes und wenn Wasser verdunstet, verbraucht es Wärme.
Du kannst das leicht nachprüfen, Indem Du Deinen Unterarm naß machst
und dann Luft darauf bläst.
Bei jedem normalen Tei‘ch scheint dke Sonne auf das Wasser und gibt Hitze
ab und dann verdunstet das Wasser und verliert diese Hitze wieder.
Letzten Endes ist efn Ausgleich errelcht, wobei jede zusätzl iche Wärme mehr
Verdunstung hervorruft und auf diese Welse ble ibt die Temperatur des
Teichs unverändert.
Der “Sonnenteich” ist anders. Durch ei‘ne under irdische Sa I zwasserque I Ie
ist das Wasser am Boden des Teichs viel salzha Itiger a Is an der Oberf Iäche.
Das weniger salzhaltige Wasser an der Oberfläche wirkt wie eine Linse,
die die Energie der Sonne i’n der untersten SchTcht konzentriert, die
dann erwärmt wird.
Das salzhaltige Wasser 1st jedoch schwerer als gewöhnliches Wasser,
auch wenn es heiß ist und steigt deshalb nicht wie gewöhnl7ches heißes
Wasser an die Oberflache.
Das Baden in diesem Thich ?st jetzt streng verboten, da s?ch Schwimmer,
die zum Grund des Sees tauchten, schwere Verbrühungen er I i t-ten, bevor
die wissenschaftlichen Tatsachen in Bezug auf diesen Teich bekannt wurden.‘
Heute untersuchen Wissenschaftler die Möglichkeit, künstliche Sonnenbecken
zu bauen, um die in der Salzwasserschicht eingefangene Sonnenenergie
auszubeuten.
Auch Du kannst diese Idee probieren. Nimm eine farbige Kunststoffschale
oder Glas (nicht weiß). Fülle es zu einem Drittel der Tiefe mit Wasser
und füge soviel Salz hinzu, wie sich darin auflösen läßt. Wenn Du etwas
Tinte oder dunkl6 Nahrungsmittelfarbe,hast, dann färbe diese Salzlösung
L.
damit.
Gieße vorsichtig etwas frisches Wasser
in die Schale oder in das Glas. Gieße
es langsam an einer Seite herunter und
nimm einen Löffel, um das fließende
Wasser zu leiten. Es ist wichtig, daß
die beiden Flüssigkeiten am Vermischen
fr i sches Wasser
gehindert werden. Die Tinte im Salzwasser
wird Dir sagen, ob Du damit Erfolg hattest.
Laß es etwas in der Sonne stehen und
messe dann die Temperatur an der Oberfläche
in der Mitte und unten am Boden.
fr-i sches Wasse
88
Salzwasser und Ti nte

DER KRAN
Du kannst mit hilfe des Motors und der Sonnenzelle einen Kran bauen. Suche
in Deinem Bastlersatz das unten abgebildete Kunststoffteil. An der einen
Seite hat es ein Loch, das genau auf die Welle des elektrischen Motors paßt.
Beim Aufsetzen gib dem Teil einen festen Stoß, um es einrasten zu lassen.
Nun nimm ein Stück Baumwollfaden, ca. I Meter lang. Befestige ein Fadenende
an den hervorstehenden Teil des Arms. An das andere Fadenende befestige
ein Gewicht, wie abgebtldet. Der Kunststoffbehälter mit Deckel wäre
gerade das richtige Gewicht für diesen Versuch.
D
Kranarm
Verbinde den Motor m it der Sonnenzelle und setze das Ganze dem Sonnen1
aus. Sobald sich der Motor dreht, wickelt er den Faden auf den Kranarm
hebt auf diese Weise das Gewicht.
Möglicherweise mußt Du den Kranarm mit dem Finger anstoßen, um es in
Bewegung zu setzen.
Dies ist ein sehr wichtiges Experiment, wie Du gleich sehen wirst.
i cht
und
Vor dem Anlaufen, mache 4-5
Fadenumwindungen.
Um den Kran in Bewegung zu
setzen, ziehe hier vors i cht i 9.
Sonnenzelle
Tischplatte
Kunststoffbehälter und Deckel
Unser Kran benötigt Elektrizität, das heißt, Energie, um das Gewicht
von einer niedrigeren Position zu einer höheren zu heben. Diese Energie
liegt nun in dem Gewicht, als mögliche Energi’e. Beim Senken des Gewichts
kann es zur Energieerzeugung gebracht werden. Das ist von großer, praktischer
Bedeutung. Wie Du gesehen hast, kann man veranlassen, daß das Sonnenlicht
89

Elektrizität erzeugt. Das i’st gut und schön. Aber was tut man nachts oder
an einem Regentag, wenn die Sonne hinter Wolken versteckt ilst? Auch dann brauchst
Du Elektrizität. Wie löst man denn nun dieses Problem ? DIeses Experiment
gibt darauf möglicherweise eine Antwort. Wenn wir Sonnenl7ch-t dazu
bringen können, daß es ein Gewicht zu einer höheren Position hebt und
dann das Gewicht zu seiner vorigen Position heruntersenken lassen, dann
können wir theoretisch gesehen Energi‘e spefchern, wenn wir Sonnenlicht
haben und es dann später, wenn wir kein Sonnenlicht haben, gebrauchen.
Das ist nun unser nächster Versuch.
MÖGL ECHE POS IT EONSENERG I E
Trenne die Sonnenzelle vom Kran und verbinde das Meßgerät an deren Stelle.
In der Mitte dieses Heftes hast Du gelernt, wie man elektrischen Draht
spleißt. Dir blieben dabei zwei 50 cm lange Stücke übrig, di‘e Du für
ein später folgendes Experiment aufheben solltest. Dieses ist nun das
Experiment. Benutze diese zwei‘ Drähte, um den Motor an das Meßgerät
anzuschließen. Da wir auf beiden Seiten Flansche haben, brauchst Du nur
die vier nicht isolierten Enden der beiden Drähte in die vier Flansche
einfädeln. Achte darauf, daß der Draht selbst (ohne die Kunststoffisolierung)
die Flansche berührt.
Durch das Senken des Gewichts am Kran wird der Kranarm in Drehbewegung
gesetzt. Dadurch wird der elektrische Motor in einen elektrischen
Generator verwandelt. Dadurch erzeugst Du Elektrizität.
Flansch
(vergröfiert)
Drähte, von denen der
Kunststoffüberzug ent,ferni
Meßgerat
Wenn zuviel Reibung entsteht und der Kunststoffbehälter nicht nach unten
sinkt, von seinem Eigengewicht gezogen, mußt Du mit der Hand nachhelfen
oder indem Du ein paar Geldstücke in den Behalter legs+.
Industriemäßig, in großem Umfang, kann dieses technische Problem von
zuviel Reibung überwunden werden. Sehe Dir das Meßger&t an, damit Du
siehst, was vorsichgeht, wenn Du ziehst. Möglicherweise mußt Du die
Drähte vertauschen, um sicher zu sein, daß der Meßzeiger in die richtige
Richtung zeigt.
90

91
Während sich das Gewicht nach unten senkt, wird so viel Elektrizität
erzeugt, daß der Meßzeiger zum gegenüberliegenden Ende der Meßskala
c 3 r i r-i’> 1 .
Versuche, den erzeugten Strom zu messen. Benutze die Umgehung(“Junt”),
um das Meßgerät weniger empfindlich zu machen.
D I E LICHTEMITTIERENDE DIODE
Bei den Bestandteilen Deines Bastlersatzes befindet sich ein kleiner
roter Gegenstand, der ungefähr so aussieht:
Das ist eine lichtemittierende Diode, kurz L.E.D. genannt. Wie jede
Diode, leitet sie Elektrizität nur in e.ine Richtung. Beim Leiten von
Strom leuchtet die Diode wie eine kleine rote Glübirne auf.
Trenne den Motor vom Meßgerät ab und schließe an dessen Stelle die LED
an die Drähte an, wie in der Abbildung dargestellt.
Führe dieses Experiment an einem dunklen Ort aus. Ziehe das Gewicht
kräftig nach unten. Wenn die Glübirne nicht aufleuchtet, mußt Du die -
LED umdrehen, so daß der Strom nun in die entgegengesetzte Richtung
strömt. Jetzt wird sie aufleuchten.
SONNENENERGIE-BETRIEBENE BEWEGLICHE FIGUREN
Um dieses aeronautische Karussell herzustellen, befestige den Kunststoffarm
an den elektrischen Motor, wie in der Zeichnung XI gezeigt. Nimm zwei
Baumwoilfäden’von ungefähr 20 cm Länge (Fäden AI und zwei andere Baumwollfäden
von ungefähr IO cm Länge (Fäden BI. Befestige die beiden Flugzeuge
an die Fäden und binde die Fäden an den Kunststoffarm, wie in der
Abbildung gezeigt:

2.
4,
92

Binde Faden B
er Länge von
und lasse den
Tei I frei’.
an einen
Faden A
I ängeren
r
! t .
Ftihre das freie Ende von
Faden B durch das Loch
rm Kunststoff arm.
Binde eine Scheibe
das freie E.nde
von
Faden B.
an
Sonnenze I
I e
leine
Messingscheibe
So sieht das
wenn es fert
Karusse I I
g i s t .
aus ,
Kunststoffarm
93

Die Motorwelle sollte fest auf den Kunststoffarm passen. Wenn zuviel Spiel
ist, klebe eine der Gummischeiben über das Loch und durch.
mit Hilfe eines kleinen Nagels.
Verbinde den Motor mit der Sonnenzelle und lege die Sonnenzelle in die
Sonne oder in die Nähe einer starken Lampe. Der Kunststoffarm wird sich
nun drehen und gleichzeitig auch die Modellflugzeuge,
Du wi rst bemerkt haben, daß das
Flugzeugkörper und dem Schwanz.
Siehe Abbildung.
Flugzeug aus zwei Teilen gemacht ist: dem
Beide Teile haben einen kleinen Schlitz.
nz
Schi itz
,
v
• cL?l
; Q uerrud?
Flos
Schlitze in Flosse passen
auf Schlitze im Schwanz
;-
L
Schwanz
Indem Du einen Schlitz in den andern schiebst, verbindest Du nicht nur
den Schwanz mit dem Körper des Flugzeugmodells, sondern Du kannst damit
auch das Flugzeug symmetrisch ausgleichen, so da6 es vol!kommen horizontal
bangt .
Beachte auch, daß die Flügel des Flugzeugs Klappen haben, die man
Querruder nennt. Der Pilot benutzt diese dazu, um das Flugzeug aufwarts
und abwärts zu steuern. Du kannst auch damit Versuche anstellen.
Durch Heben oder Senken der Klappen kannst Du das Flugzeug auf- und
absteigen lassen und das Flugzeug macht dabei einen Kreis in der Luft.
Wenn Du den Winkel der Schwanzflossen in Verbindung zum Flugzeugkörper
änderst, kannst Du außerdem auch das Fl ugzeug “i n der Luft tanzen” lassen.
Versuche es ma 1.
Wichtig: Beide Flugzeuge müssen völlig ausgeglichen sein. Bewegt sich
das Flugzeug mit der Nase nach unten, dann schiebe die Schwanzflosse
weiter heraus. Bewegt sich das Flugzeug in rückwartige Richtung, schiebe
die Flosse mehr herein, in Richtung auf die Flügel. Neigt das Flugzeug
nach einer Seite, klebe ein kleines Stück Zellophan-Klebeband auf den
Flügel auf der anderen Seite.
94

DEINE IDEEN GEWtjNSCHT
Als Du die Flugzeuge an den sich drehenden Arm gebunden hast, hast Du das
gebaut, was man ein “Mob i I um” nennt.
Hängst Du dieses Gebilde unter eine elektrische Glübirne, ,Aird sich das
Mobilum in Bewegung setzen, sobald Du das Licht anschaltesT. Würdest Du
die Drähte an die Flansche vom Motor und der Sonnenzel Ie ailöten, dann
würde sich das Mobi I um beständig drehen - “Perle-turn Mobi Ie” - solange
das Licht strahlt !!
Du könntest einige andere Ideen versuchen. Schneide aus ir;end einem
Kunststoff, durchsichtigem MaterbaI eine Scheibe aus. Sto!?f oder bohre
Löcher an verschiedene Stellen und stecke bunte Papierstreifen durch,
oder Wolle (S. Zeichnung). Schließe die Scheibe an den Mot,or an und
schon hast Du wieder ein Mobilum.
Kartonscheibe
Papierwimpel /
Du kannst auch ein Trinkglas nehmen, es zur Hälfte mit Wasser füllen.
Färbe das Wasser mit einer FLORESCEIN genannten Farbe. Du brauchst nur
ganz wenig von dieser Farbe, die Du i n jeder Drogerie kaufen kannst oder
von Deinem Wissenschaftslehrer erhalten. Sonst könntest Du auch irgend
eine Lebensmittelfarbe aus der Küche nehmen.
Nimm etwas Öl, wie z.B. flüssiges Paraffin oder Rizinusöl tind f2rbe es
mit einem Ölfärbemittel, wie z.B. Sudan rot. Füge das farbige Öl zu dem
Wasser.
Die beiden Flüssigkeiten sollten die gleiche spezifische C-ravitzt besitzen.
Am besten wähle man ein Öl, das etwas schwerer ist a Is Wasser und man
mache dann das Wasser durch Hinzufügen von Salz schwerer.
95

Dieses waren nur drei der Vorschläge für bewegliche Figuren, die Du
anfertigen kannst.
Kranarm
Motor
Umrührer
@=zF~
öl und Scharlachrot
Wasser und F loresce
Wir wollen Dich ermutigen, Deine eigenen beweglichen Figuren zu entwerfen.
Sende uns daher Deine neuen Ideen. Beschreibe sie so, daß jedes intelligente
Kind Deinen Anweisungen folgen kann und danach sein eigenes “Mobi Ium”
bastelt.
Sende uns Deine allerneuesten Ideen und wenn wir diese für brauchbar
halten, drucken wir sie ab und geben Dir die gebührende Anerkennung
für die Anregungen. i.
Sende Dei ne I deen- an:
TREE OF KNOWLEDGE
Kibbutz Yasur
Bi kat Bet Kerem 20150,
ISRAEL
96

Auf der Spitze des Mammoth ..Berges, Kalifornien, wird eine meteorologische
Station durch Silizium Sonnenzellen mit Energie versorgt. Zum
Schutz gegen rauhes Wetter sind diese Zellen in Kunststoff eingekapselt.
Diese Art von Anordnungen wurde im Lewis Forschungszentrum der
NASA für Anwendungen im Weltraum entwickelt und finden ebensogut
Anwendung auf der Erde. In dem gcgenwartigen Fall erspart die Anwendung
von Sonnenzellen das Betanken einer metcorologischcn Station
oder das Auswechse!n von Batterien. Jede der 12 Unteranordnungen. die
hier gezeigt werden. erzeugt 5 Watt elektrischer Energie. Die Station,
Remote Automatic Meteorolopical Observation System (RAM03 [Fernautomatisches
meteorc!cgische Beobachtungssystem] genannt, wird von dem
natlonnlon Wetterdienst der NOAA betrieben: Während der nächsten 10
Jahre werden ungcf:hr 1100 RAMOS-Station in Betrieb gesetzt werden,
um ein über das qanx Land - USA - ausgebrcitctoa meteorologisches
Netzwerk zu bilden. Vie!s dieser Stationen werden sich in entfernten
Orten befinden, wo cchädioendc Wetterbedingungen herrschen und dort
werden in i

“Flugel” ist eine Anordnung von Siliziumsonnenzellen. Die gesamte
Oberflache hat praktisch 18 Quadratmeter, welche 1000 Watt Elektrizitat
erzeugen.
Die elektrische Kraft, die von der Sonnenzellenordnung erzeugt wird sorgt
dafur, dass die Nickel-Cadmium ‘Batterien des Raumschiffes dauernd
geladen sind und versorgen so buchstablieh die qesamte Bord- und Nach-
98
Eine Sonnensatellitkraftstation, dargestellt laut der Auffassung dieses
Kunstlers, wird unter Vertrag mit NASA studiert. Eine solche Station,
in’ synchroner Hohe plaziert, wurde die Sonnenstrahlung mittels grosser
Sonnenzellenanordnungen in Elektrizitat umwandeln und zur Erde Senden.
Dort wurde eine Empfangsstation ihrerseits die ankommenden Mikrowellen
mit hohem Wirkungsgrad :in Gleichstrom umwandeln. Die Satellitauffassting
ist eine von verschiedenen Methoden, die untersucht werden,
welche Wege bahnen sollen, um grosse Mengen (Megawatt) von Elektrizitat
zum Ausnutzen auf der Erde zu erzeugen.