Исследовательская работа "Как получить электричество из растений?"

Районная научно-практическая конференция «Первые шаги в науку»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «КОДИНСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №2»

Науки о земле

Как получить электричество из растений?

Выполнила:

Верхотурова Марина Александровна

Дата рождения: 05.12.2005г.

МБОУ КСОШ №2 6а класс

телефон 8-953-853-16-02

Руководитель:

Вставская Татьяна Семеновна

МБОУ КСОШ №2

Учитель географии, биологии

телефон 8-903-924-21-72

E-mail [email protected]

Кодинск, 2019

ВВЕДЕНИЕ

Одной из актуальных проблем в современном мире является поиск альтернативных источников энергии. В современном мире люди научились преобразовывать в электрическую энергию деятельность ветра, солнца и воды. А может ли живой организм создавать электроэнергию, а в частности растения? Так и возникла тема моей работы. О том, что можно создать батарейку из овощей и фруктов [1] сейчас никого не удивишь, но проблема заключается в том, что они рано или поздно сгниют, и на этом их деятельность закончится, а вот батарейка из растения – это что-то новое.

И так, цель моего исследования – выяснить, может ли растение вырабатывать электричество.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1.Изучить литературу по теме исследования, и выяснить, кто еще интересовался данной темой.

2.Определить уровень напряжения, которое вырабатывается цветками разных размеров.

3. Применить данный вид энергии для пользы в быту.

Объект исследования: Комнатные цветы разных размеров.

Предмет исследования: Электричество, вырабатываемое комнатным цветком.

Гипотеза: Если энергия объектов неживой природы может преобразоваться в электрическую, то и растения вполне могут функционировать как гальванический элемент, т.е. батарейка.

Используемые методы: эксперимент, наблюдение, сравнение, анализ,

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Вопросом, касающимся синтеза электроэнергии зелеными растениями, интересовался еще в первой половине ХХ века специалист по физиологии растений, крупный исследователь фотосинтеза академик К. А. Тимирязев. Дальнейшие эксперименты показали, что хлорофилл, с помощью которого и осуществляются главные энергетические преобразования в зеленом листе, — очень нестойкое вещество. Даже в самом листе он живет не более 3 —4 месяцев, а в лаборатории и того меньше. Заменить его искусственным аналогом никак не удается [2].

Голландские учёные из университета города Вагенинген в 2012 году пошли обходным путем, сделав ставку на побочные продукты фотосинтеза. Именно они и должны инициировать процесс выработки энергии. Эта технология опирается на те же принципы, что и истертый школьный опыт, где в роли «батарейки» выступает клубень картофеля или яблоко. Воткнули в него электроды — и «живая батарея» дает небольшой ток. Предложенный голландцами метод хорош еще и тем, что никак не нарушает целостности растения или плода. Они производят посадку растений особого вида в обособленные пластиковые контейнеры. Здесь «живые батареи» интенсивно набирают рост, вырабатывая сахаристые соединения. Причем количество такого сахара самим растениями усвоиться не может, из-за чего его излишки через корневую систему уходят в почву. Здесь сахар, выработанный растениями, начинает активно разлагаться бактериями и взаимодействовать с атмосферным кислородом. Возникающая химическая реакция генерирует множество свободных электронов. Погруженные в почву электроды превращают эти элементы в электрический ток. Добытое таким способом растительное электричество способно подзарядить аккумуляторы мобильных электронных устройств, подпитать точки доступа Wi-Fi, обеспечить работы светодиодных осветительных приборов.

Подобные генераторы энергии будут производиться специально созданной для этих целей компанией Plant-e и поставляться на рынок. Это станет особенно актуально для отдаленных районов и в отдельных домашних хозяйств. Устраивать "зелёные" электростанции можно будет на крыше домов, разбив там газон. Сейчас учёные работают над совершенствованием установки. Они добиваются сокращения числа используемых в ней электродов [6]

Проанализировав источники литературы, я приступила к выполнению эксперимента. Для этого я взяла медные (для создания положительного полюса) и оцинкованные (для создания отрицательного полюса) пластинки, которые выполнили роль электродов и медные провода. Замеры напряжения я производила вольтметром. Все цветы перед началом эксперимента были политы.

Первым этапом исследования было определение напряжения у цветов разных размеров и на разном расстоянии друг от друга электродов. Для этого я воткнула в горшки с цветками в землю электроды и замерила напряжение. Результаты представлены в виде таблицы.

Таблица 1. Результаты измерения напряжения

Проанализировав данные таблицы, можно с уверенностью сказать, что от размеров цветка, диаметра горшка и расстояния электродов друг от друга, сила напряжения сильно не зависит и в среднем равна 1,64 Вольта, что соответствует напряжению одной пальчиковой батарейки.

Вторым этапом исследования было применение данного вида электроэнергии в быту. Для этого мы взяли старые электронные часы, и к контактам припаяли 2 провода. К плюсу подсоединили медный электрод к минусу оцинкованный и воткнули в землю. Часы заработали. Это доказывает, что этой энергии вполне достаточно для работы маленьких электронных часов.

Рис.1. Работа часов от «цветочной» батарейки

Также мы попытались получить свет от нашего источника электроэнергии. В связи с тем, что энергии одного цветка недостаточно, мы последовательно соединили два цветка, получив при этом напряжение 3,27 вольт, и подсоединили к электродам светодиод из 3 световых элементов. Он также загорелся.

Рис.2. Загорание светодиодной лампочки

Все образцы мы оставили на пять дней. Когда пришли в класс, то увидели, что часы не работают, а светодиод не горит. Потрогав почву, она оказалась сухая. Когда цветы полили, приборы снова заработали. Это свидетельствует о том, что основным условием для образования электроэнергии является влажная почва, так как она выполняет роль электролита.

ВЫВОДЫ

1. Проанализировав литературу, и исследовательские работы я выяснила, что тема по поиску альтернативных источников энергии далеко не новая. Основными объектами для изучения были овощи и фрукты. В связи с тем, что они повреждаются и это приводит к неизбежной их порче, данный вид энергии не долговечен. Попытка получения электроэнергии от растений впервые была опробована голландскими учеными в 2012 году.

2. В ходе эксперимента, я выяснила, что в процессе жизнедеятельности цветка тоже можно получить электроэнергию, напряжение которого будет равнозначно напряжению одной пальчиковой батарейки, которой будет достаточно для работы часов. Если последовательно подсоединить два цветка, то энергии будет достаточно для работы светодиода из 3 световых элементов. Основное условие для этого, это увлажненная почва, поэтому необходимо выбирать виды влаголюбивых растений, отличным примером для этого может стать Циперус, или как его еще называют Болотная травка. Долговечность работы приборов будет завысить от того, как человек будет ухаживать за своим «зеленым» питомцем.

3. Гипотеза, которую я выдвигала в начале своего исследования, частично подтвердилась, электроэнергию вырабатывает не сам цветок, а продукты его жизнедеятельности, которые находятся в увлажненной почве.

Данная работа имеет практическую значимость, так как данный вид энергии может быть использован в быту для работы маломощных приборов, тем самым заменив в них батарейку, которая после своей эксплуатации, если ее не правильно утилизировать, может нанести серьезный вред как окружающей среде так и человеку.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. «Страна чудес – страна исследований»: сборник работ дистанционного конкурса творческих и исследовательских работ учащихся. Часть 1 / отв. за вып. Т. И. Луферчик. – Красноярск : Красноярский краевой Дворец пионеров, 2017. – 136 с. (51 страница Как работает фруктово-овощная батарейка?)

2. Гордеев А.М., Шешнев В.Б. Электричество в жизни растений. Издательство: Наука - 1991г.

3. Кириллова И.Г. Книга для чтения по физике 6-7 класс М. Просвещение, 1978, с. 198.

4.Гальванический элемент — статья из Большой советской энциклопедии.

5. Журнал. «Галилео» Наука опытным путем. № 3/ 2011 г. «Лимонная батарейка».