I WETTBEWERBE

Kjell Wistoff hat in seiner zweijährigen Forschungsarbeit Brennstoffzellen einem Alltagstest unterzogen. Kjell untersucht, ob Brennstoffzellen bei Belastungen weiterhin konstante Energie liefern. Belastungen sind zum Beispiel Erschütterungen wie sie beim Fahren über verschiedene Bodenbeläge entstehen.


Kjell konnte zeigen, dass Brennstoffzellen durch Erschütterungen zwar im Rahmen der Toleranzgrenzen die gleiche Leistungskurve zeigen, aber der Leistungsabfall später beginnt. Das zeigt deutlich, dass Erschütterungen innerhalb der getesteten Frequenzen keine Auswirkung auf die Leistungshöhe von Brennstoffzellen haben. Nur der Leistungsabfall setzt bei den Rüttelversuchen später und plötzlicher ein.


1. Platz beim Regionalwettbewerb

Kjell Wistoff hat am 19.2.2013 beim Regionalwettbewerb Jugend Forscht in Bonn seine Forschungsarbeit an Brennstoffzellen vorgestellt. Für die besonderen Leistungen erhält er den ersten Platz und darf somit zum Landeswettbewerb nach Leverkusen fahren. Außerdem wird seine Arbeit mit dem ZFP-Sonderpreis der Deutschen Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) ausgezeichnet.


Das größte Problem  ist der Abtransport des Wassers. Wahrscheinlich wird der Abtransport durch das Rütteln verbessert. Deshalb setzt der Leistungsabfall später ein. Aber wenn das Wasser sich dann angesammelt hat, lässt die Leistung umso plötzlicher nach. Das liegt wahrscheinlich daran, dass sich das Wasser in Tropfen sammelt und Engstellen verstopft. Unter Rütteln können Tropfen gelöst werden, wenn im Ausführungsgang noch Platz ist. Ist kein Platz mehr vorhanden ist es egal, ob man rüttelt oder nicht.


Der positive Rütteleffekt ist nicht so überzeugend dass man daraus schliessen könnte, Brennstoffzellen sollten besser nur unter Rütteln betrieben werden.



Jugend Forscht

für Didaktik und Schulphysik der Deutschen Physikalischen Gesellschaft

General-Anzeiger 20.2.2013 Pressemitteilung 20.2.2013 Bayer 19.3.2013

Auswirkungen von Erschütterungen auf die Leistung einer Brennstoffzelle

Von Kjell Wistoff

Sebastian Althapp hat in seiner Arbeit die Entwicklung eines Hybridraketentriebwerks von der Konstruktionsstufe bis hin zum Teststadium aufgezeigt. Aus zwei Testreihen, die mit diesem Triebwerk durchgeführt wurden, konnte er Rückschlüsse auf die Zusammenhänge im Triebwerk ziehen und mögliche Optimierungsansätze finden. Im Laufe dieser Arbeit wurden einige Aspekte des Abbrandverhaltens eines Grains entschlüsselt, sowie Zünder optimiert.


Sebastian erreichte den 1. Platz im Regionalwettbewerb und erhielt den Kreativpreis. Im Landeswettbewerb Jugend Forscht erreichte Sebastian den 2. Platz und erhielt eine Einladung zur Fraunhofer Talent School in München.



Entwicklung und Erforschung eines Hybridraketentriebwerks

Von Sebastian Althapp

Max Brauner untersuchte für den Wettbewerb Jugend Forscht verschiedene Leuchtmittel.


Das Fettfleckfotometer ist ein Blatt Papier mit einem Fettfleck in der Mitte, welches man zwischen zwei Lichtquellen stellt. Wenn man von einer Seite schaut erscheint der Fleck hell, wenn die gegenüberliegende Lichtquelle heller ist als die vordere. Dann verschiebt man das Blatt vorsichtig, bis der Fettfleck nicht mehr erkennbar ist. Die Lichtquelle, die jetzt näher am Papier steht, ist die dunklere.


Wenn mit dem Luxmeter derselbe Abstand vom Blatt erreicht wird, wie mit dem Fettfleckfotometer, dann sind beide Methoden gleich gut. Dabei stellte Max fest, dass das Fettfleckfotometer auf 2cm genau misst.

Luxmessgerät kontra Fettfleckfotometer

Von Max Brauner


Jannik Roth stellte beim Regionalwettbewerb Jugend Forscht 2008 in Solingen seine Arbeit Kamineffekt bei Teebeuteln vor.


Der Kamineffekt ist eine nach oben gerichtete warme Luftströmung, die man auch bei einem Kamin beobachten kann. Die warme Luft steigt nach oben und zieht mit dem Rauch durch den Schornstein ab. Von unten strömt durch den Unterdruck frische Luft nach. Diese enthält mehr Sauerstoff, der das Feuer weiter anfacht.


Das Grund-Experiment: Als erstes löst man die Klammer und den Faden und man entfernt den Tee. Zum Schluss hat man nur eine Teebeutelröhre, die man aufstellt und oben anzündet. Wenn der Teebeutel fast abgebrannt ist, besteht er fast ausschließlich aus sehr, sehr leichtem Staub. Dieser wird von der warmen Luftströmung nach ca. 17 Sekunden mit nach oben gerissen.



Zwar kann man nicht die Geschwindigkeit der Luft messen, aber die Temperaturentwicklung und damit die Strömung der warmen Luft in der Röhre. Im Teebeutel selbst werden die höchsten Temperaturen gemessen. Je höher man geht, desto kühler ist es.


Außerdem gelang der Nachweis der Auswirkungen des Bernoulli-Effekts. Der Luftstrom, der durch die heiße Luft entsteht, wird durch einen Fön über der Röhre sehr verstärkt. Die Temperaturen sind insgesamt nicht mehr so hoch. Es bilden sich Wirbel, die den Teebeutel stark rotieren lassen und sich auch in den Messdaten zeigen. Der Teebeutel fliegt durch den Bernoulli-Effekt schneller hoch. Man sieht, dass die Temperatur in 100 cm Höhe etwas später ansteigt, als in 50 cm Höhe. Bei hoher Temperatur kühlt sich die Luft auch schneller ab.


Um den Kamineffekt überhaupt nachweisen zu können, wurde die Temperatur mit einem Wärmesensor und dem Computerprogramm Cassy gemessen. Die Messungen erfolgten später in einer Pappröhre, um möglichst viele Faktoren von außen auszuschalten.


Dass die Temperaturveränderung nicht nur einfach Erwärmung durch das Feuer ist, sondern wirklich eine Luftströmung entsteht, sieht man am Aufsteigen des Teebeutels. Wenn man also die Temperaturveränderung über dem Teebeutel misst, kann man etwas über die Bewegung der Luft sagen.


Für seinen tollen und aufwändig dekorierten Stand bekam er den Kreativpreis und wurde zum Landeswettbewerb nach Bochum geschickt.

Kamineffekt bei Teebeuteln

Von Jannik Philipp Roth

In Zusammenarbeit mit dem Hof Wiesengut der Uni Bonn und dem Institut für Tierernährung haben Tamara, Tobias und Frederic verschiedene Samenkörner in Versuchsreihen an Hühner verfüttert. Danach wurde der Kot gesammelt und eingepflanzt. In ihrer Arbeit sind die Schüler vorläufig zu dem Schluss gekommen, dass Samen die Magen-Darm-Passage eines Huhns nicht keimfähig passieren können.


Beim Regionalwettbewerb in Solingen bekommen Tamara, Tobias und Frederic neben der Urkunde als Sonderpreis für eine gelungene Arbeit ein Jahresabonnement der Zeitschrift „Natur und Kosmos“. Als weitere besondere Auszeichnung erhalten sie für ihre tolle Präsentation den Kreativpreis und Kinofreikarten.



Wie keimfähig sind Samen  nach der Magen-Darm-Passage eines Huhns

Von Tamara Braunsdorf, Tobias Hilger und Frederic Röhrig

Auswirkung widriger Umstände auf das Längenwachstum von Senfpflanzen

Von Henning Meyer und Patrick Pleger

Jeder Gärtner weiss, dass Samenkörner immer eineinhalb mal so tief, wie ihr Durchmesser ist, einpflanzt werden. Aber dann werden viele Körner von Vögeln weg gefressen. Und was passiert, wenn man die Samen tiefer setzt, sie also widrigen Umständen aussetzt? Und gibt es eine Pflanztiefe, ab der die Pflanzen keine Chance mehr haben, an die Oberfläche zu gelangen?


Henning Meyer und Patrick Pleger wollen das in ihrer Arbeit herausfinden. Sie  forschen mit  Senfpflanzen, weil sie schnell wächst und spät Wurzeln bildet. Dadurch kann man gut das unterirdische und das oberirdische Längenwachstum von Pflanzen untersuchen und vergleichen.


Um die Samen so präzise wie möglich in die vorgegebene Tiefe zu setzen, entwickelten sie einen „Pflanzstab“ aus einem Aluminiumrohr und einem Holzstab, der zum Patent angemeldet wurde.


Man kann anhand der Messdaten deutlich sehen, dass die tiefer gepflanzten Senfpflanzen unterirdisch schneller wachsen. Das oberirdische Wachstum hört entsprechend früher auf. Da die Pflanze für das unterirdische Wachstum mehr Energie braucht, wird sie durchschnittlich nicht so groß. Das Längenwachstum hört etwa nach dem vierten Tag nach Durchbrechen der Oberfläche auf. Danach beginnt die Ausbildung von Keimblättern. Interessant ist, dass Senfpflanzen es schaffen mehr als das 10 fache der empfohlenen Setztiefe zu überwinden.



Folgt….

Freestyle-physics

für Didaktik und Schulphysik der Deutschen Physikalischen Gesellschaft