Engineering-forløb

Introduktion

En murer eller tømrer arbejder både inde og ude året rundt, og det kan være udfordrende, når det er rigtig koldt. Her er det selvfølgelig nødvendigt med varmt tøj, men store tykke vanter eller luffer er ikke praktisk, da det besværliggør håndteringen af værktøjet. I dette forløb skal eleverne selv udvikle, fremstille og teste små prototyper af kemiske håndvarmere på grundlag af en oxidationsproces af jern. Herunder skal de undersøge håndvarmerens temperaturudvikling og brugbarhed.

Udarbejdet af

Gert Husum og Jens Kristian Mikkelsen, Hjørring Gymnasium STX & HF i samarbejde med Engineer the Future og med støtte fra Villum Fonde, Novo Nordisk Fonden og Lundbeckfonden.

Fag

Matematik, fysik, kemi B/C

Kernestof

Kemi:

Redox-processer
Uorganisk kemi: stofkendskab, herunder opbygning, egenskaber og anvendelse for udvalgte uorganiske stoffer, herunder ionforbindelser
Exoterme og endoterme processer

Fysik:

Energi
Varme
Effekt

Matematik:

Modellering

Antal lektioner

10 lektioner à 50 minutter

Udfordring

Eleverne er ansatte i en udviklingsafdeling i en ingeniørvirksomhed. En kunde har henvendt sig for at få hjælp til udvikling af en kemisk håndvarmer.

Eleverne skal i mindre grupper undersøge forskellige blandinger af jern, salt og vand for at finde en god kemisk kombination, der giver en komfortabel og stabil varmeudvikling.
Resultaterne skal bruges til at udvælge en blanding til en prototype, som eleverne skal fremstille.
Prototypen skal anvendes i en realistisk afprøvning.

Produkt

Kunden er interesseret i spørgsmål som:

Hvilken kombination af jern, salt og vand giver en stabil og komfortabel varmeudvikling?

Hvordan skal håndvarmeren designes?

Hvilke praktiske udfordringer er der?

Eleverne skal:

Undersøge/vurdere, hvilke krav der er til en komfortabel og stabil varmeudvikling.
Undersøge temperaturudviklingen i en blanding af jern, salt og vand.
Bruge engineering designprocessen til gennem en række forsøg at optimere processen.
Til sidst fremstille en håndvarmer, som I skal lave en realistisk afprøvning af.
Lave en matematisk model og/eller beregninger hvor det er relevant.