Bagende sol (stof - varme - energi)

Emnet løber over syv uger á to lektioner, altså i alt 14 lektioner.

Med udgangspunkt i energien fra Solen vil vi arbejde med disse begreber:

Temperatur - temperaturmåling - varme - varmetransport (stråling, strømning, ledning) - varmelagring - stofopbygning (molekyler/atomer) - energi - lagerenergi - vedvarende energi - energiomsætning.

Det hele naturligvis lettilgængeligt og knyttet til eksperimenter og forsøg.

Tips:

Vi er ikke herre over, hvornår solen skinner. Derfor kan det blive nødvendigt at flexe med fysiktimerne, hvis det kan lade sig gøre.

En anden måde at klare solproblemet på kan være at forberede div. apparater/forsøg i skoletiden og lade eleverne afprøve tingene hjemme en solrig weekend - parvis kan de nok finde sammen og lave forsøg, som de så fremlægger resultaterne af for de andre. Alle behøver ikke løse samme opgaver samtidigt.

Ahorn-Fysikbøger:

Læreren bør udprinte teksterne Vedvarende energi og Stof 1 til eget brug og Stof 1 til eleverne.

Forberedelser til lektion 1:

Læreren læser side 11, 12 og 13 i Stof 1 samt teksten om solkomfuret i Vedvarende energi s. 13-14.

1. lektion

Samtale om, hvad et solkomfur er?

(et komfur, der kun kræver direkte solenergi for at virke - en lukket kasse med glaslåg, hvor sollys kan slippe ind og afgive sin energi som varme, som ikke må slippe ud)

Diskutér princippet i solkomfuret på baggrund af dagligdags erfaringer:

Hvordan kan solkomfuret blive opvarmet?

(solindstråling af synligt lys, infrarødt lys ("varmestråling") og lidt ultraviolet lys - det vi beskytter os mod med UV-filtre i solbriller og solkrem)?

Hvilken betydning har farverne (sort.....hvid)?

På hvilke måder kan varmen forsvinde ud af et hus en kold vinterdag?

Hvordan får vi varmen til at blive inde i komfuret?

(det skal være ret tæt, så varm luft ikke strømmer ud, det skal være pakket ind i en isolerende kappe (af fx luft, glasuld eller flamingo) , så varmen ikke ledes ud og omslutning med alu-folie gør, at varme-energien ikke afgives som stråling, men kastes tilbage i ovnen).

Hvordan får vi mest sollys ind i komfuret?

(reflektorer af pap med staniol på)

Ideer til solkomfur - der tages udgangspunkt i opskriften i Fysikbogen: Vedvarende energi. Solkomfuret her er ret detaljeret beskrevet, men brug bare fantasien, hvad angår størrelse, materialer og udformning.

Forberedelser til lektion 2:

Eleverne finder og kikker lidt i de afsnit i Fysikbogen: Stof 1, de mener har noget med solkomfurets virkemåde at gøre.

(Fortrinsvis: Måling af temperatur s. 5, Varme og temperatur s. 8, Hvad er varme s. 9, Varmetransport s. 10 og isolering s. 13).

Denne måde at orientere sig på giver en god oversigt over emnet og bogen.

Materialer til solkomfur anskaffes (liste bag i Vedvarende energi s. 13), hvem tager hvad med?

2. lektion

Denne lektion er først og fremmest praktisk: Solkomfuret fremstilles. Bliver den færdig og er vejret til det, skal den naturligvis stilles op og så småt afprøves. Bliver den ikke færdig kan et par elever måske gøre den færdig uden for fysiktimerne.

Er vi i den del af året, hvor solens magt er mindre, mindsker det ovnens varmeevne.

Den skrå sols stråler skal trænge gennem et tykkere luftlag end den lodrette sols.
På turen afgiver den energi (varme) til atmosfærens luft.

Afprøvningen vil give basis for gode diskussioner om, hvordan komfuret skal stilles op forbedres for at virke uden for højsommeren.

Er det en stor klasse, kan det måske knibe med at holde alle i omdrejninger med solkomfuret. Så kunne I benytte lejligheden til at forberede senere arbejde ved at lave spritbrændere:

Der skal snos 5-7 mm tykke væger af bomuldsgarn, hver væge skal ende med at være ca. 10-15 cm lang.

I dåsens bliklåg slås med et søm et hul, der passer ret stramt til vægens tykkelse.

Vægen stikkes i, der hældes sprit i dåsen, låget sættes på (skal sidde ordentligt = fast og af sikkerhedsgrunde være tæt).

Fremstilling af spritbrændere er en fortrinlig
hjemmeopgave, hvis det ikke kan nås i fysiktimerne

Forberedelse til 3. lektion:

Eleverne læser to afsnit i Stof 1: s.5 (Temperatur) og s.8: (Varme og temperatur)

3. lektion

Solkomfuret

Hvis solen siden sidste lektion har været fremme og solkomfuret afprøvet, diskuteres resultatet:

Blev der varmt (nok - til fx at lave havregrød)?

Ændringer - Forbedringer?

Eventuelle ændringer kan laves som "mellemarbejde", hjemmearbejde eller i frikvarteret.

Hvilke afsnit i Stof 1har eleverne fundet i tilknytning til solkomfuret?

Hvorfor netop disse emner?

Temperatur-måling

Resten af lektionen (og måske noget af næste): Temperaturmåling (s.5-6 i Stof 1)

Mål temperaturer forskellige steder ude og inde, højt oppe, nede ved jord/gulv, i vand fra vandhanen osv. og med forskellige (slags) termometre.

Før resultaterne ind i et skema (på tavlen og i Stof 1 over for side 6).

Diskutér resultatet.

Læg aller jeres termometre tæt ved siden af hinanden på bordet og sammenlign efter fem minutter deres visning.

Viser de ens?

Hvor nøjagtige/unøjagtige må man regne med termometre er?

Hvordan kan I sammenligne de målte temperaturer, selv om I har brugt forskellige termometre?

Forberedelse til 4. lektion:

Eleverne læser Stof 1, afsnittene Varmestråling s.12 og Isolering s. 13.

Hvis I ikke tør satse på solskin, skal bruges en strålevarmekilde (en arkitektlampe, en rød "griselampe" eller et strålevarmeapparat (fx en brødrister)).

4. lektion

Strålevarme

Varme-energien i solkomfuret stammer fra solen.

Hvordan er den "kommet ned i kassen"?

Solen er 150.000.000 km væk fra Jorden, så energien har taget den lange tur som "solstråler" (= elektromagnetisk stråling = lys + infrarødt lys + ultraviolet lys).

Til de næste eksperimenter kan man bruge sollys eller fx en arkitektlampe.

Lav tre "dutter" til enden af et termometer (hvis I bruger et elektronisk ude/inde termometer skal "dutterne" være til ude-føleren):

én af hvidt papir, én af sort papir og én af sølvpapir

Hvid "dut" sættes på, og termometeret aflæses og noteres

Termometeret lægges i solen eller ca. 20 cm under arkitektlampen

Aflæs og notér temperaturen efter 5 min.

Det hele gentages med sort og blank "dut" (før hver ny måling bør termometeret igen være på stuetemperatur).

Har I tre laboratorie-termometre, kan I sætte de tre "dutter" på og lægge termometrene lige ved siden af hinanden og dermed klare de tre målinger samtidigt.

Sammenlign og diskutér temperaturstigningen i de tre tilfælde.

Kan eksperimenterne føre til forbedringer af solkomfuret?

Hvis der er solskin, kan nogle af eleverne ekesperimentere med:

Koncentration af solstrålingen

Med lupper og paraboler skal I forsøge at antænde papir ved at anbringe det i brændpunktet (der hvor lyset koncentreres). I kan få en idé om, hvor brændpunktet er ved at se på tegningen her:

F står for fokus (= brændpunktet). Lygtepæren i en parabol sidder ca. i brændpunktet.

Kan eksperimenterne føre til forbedringer af solkomfuret?

Forberedelser til lektion 5:

I de næste lektioner skal spritbrænderne bruges.

Desuden får I brug for et strygejern, et stykke glas, gennemsigtig plast og evt. stegefilm

Opfind i tegning og tekst en effektiv solovn, der udnytter det, I har eksperimenteret jer frem til med hensyn til farve og strålekoncentration.

5. lektion

At holde på varmen - eller hvorfor bliver vores solkomfur varmere end luften undenom?

Helt grundlæggende må det dreje sig om, at vi lukker energi ind i kassen og passer på, at kun lidt slipper ud igen.

Drivhuseffekten - mere varmestråling:

I 4. lektion så vi, at solens energi overføres til Jorden og os ved stråling. "Varme" (mere præcist: energi) kan altså "flyttes" ved stråling (elektromagnetisk stråling), der kan gå gennem det tomme rum mellem Solen og Jorden, men som bekendt også gennem "gennemsigtige" materialer som glas, plastfolie, vand og lignende.

Hold hånden ca. 15 cm fra et meget varmt strygejern (eller 10 cm ved siden af spritbrænderens flamme). Hvordan mærkes det på den side af hånden der vender mod strygejernet (flammen)? Bort fra strygejernet (flammen)?

Sæt et stykke glas mellem hånd og strygejern (flamme). Hvordan føles det straks?

Prøv tilsvarende med andre gennemsigtige materialer (pas på med flammen, hvis i bruger spritbrændere).

(Lysstrålerne (=lyset) går let gennem klare materialer, mens varmestrålingen (infrarødt lys) i høj grad bremses).

Du kender også strålevirkningen fra et bål. En kølig aften kan du "blive stegt" på frontsiden, der vender mod bålet, og hundefryse på ryggen, som vender modsat.

Holder vores komfur da på strålevarmen?

(ja, lysenergien omdannes til varmeenergi - heraf vil en del udstråles som infrarødt lys, men vores glaslåg bremser i høj grad for denne stråling)

Hvad giver den koldeste nat: Når det er overskyet eller når det er klart vejr?

(Når det er overskyet, skyerne fungerer som glaslåget på solkomfuret eller ruderne i drivhuset - for meget kuldioxid CO2 i luften har samme virkning - deraf drivhuseffekten).

Strømning i luft

Hold hånden 10 cm ved siden af spritbrænderens flamme og derefter 10 cm over flammen.

Hvor er der varmest? Hvorfor er der mon forskel?

(Der er samme varmestråling, og den hede luft strømmer samtidigt op og rammer hånden).

Varmeenergien kal altså flyttes ved at den hede luft strømmer og dermed "bærer" energien væk.

Kan der strømme luft ud fra komfuret?

(Nej, det er en lukket kasse, hvor luften kun cirkulerer rundt i kassen, og meget lidt slipper ud)

Lav en "uro", der roterer, når den holdes over en varmekilde.

(inspiration fra fx juleuroer)

Forberedelser til 6. lektion:

Eleverne laver evt. en uro, hvis de ikke blev færdige i timen - og de læser Stof 1 s. 11

Konvektion og s. 12 Varmeledning.

I skal bruge materialerprøver (stykker af forskellig metaller, træ, plast ol.), måske I har en standardæske i fysiksamlingen (ellers kan I lave en lille samling). Stykkerne skal være nogenlunde ensartede i størrelse og facon for at kunne bruges til sammenligning.

6. lektion

Varmeledning

I denne lektion drejer det sig udelukkende om at undersøge forskellige stoffers evne til at lede varme.

Har I tilstrækkeligt med materialeprøver, kan alle eleverne lave forsøg parvis, ellers må de skiftes, mens de øvrige ser på - og gør notater.

Hvordan kan materialernes varmeledningsevne undersøges? - eleverne foreslår.

(holdes nede i varmt vand eller i spritflamme, hvilke bliver først varm - man kan bruge følesansen - eller forsøge sig med direkte temperaturmåling)

Lav en liste over materialer prioriteret efter deres varmeledningsevne.

Hvilke leder bedst? (kobber - aluminium)

Hvilke dårligst? (flamingo, træ....)

Hvordan udnyttes gode og dårlige ledere i solkomfuret?

Forberedelser til 7. lektion:

Gå på opdagelse hjemme og notér:

Hvor bruger man gode varmeledere i hverdagen? (gryder, bilkølere...)

Hvor bruger man dårlige varmeledere i hverdagen? (grydehanke, grydeskeer, til at pakke huse ind i).

7. lektion

Start med en samtale om, hvad eleverne fandt af gode/dårlige varmeledere hjemme: Hvor og hvorfor?

Her er en lille tabel over nogle stoffers varmeledningsevne:

Stof

Varmeledningsevne

Enhed

kobber 384 W/m grader
aluminium 200 W/m grader
jern 50 W/m grader
jernbeton 1,7 W/m grader
sten 0,47 W/m grader
træ, plast 0,15 W/m grader
sne 0,08-0,5 W/m grader
pap 0,07 W/m grader
vat 0,06 W/m grader
kork 0,04 W/m grader

Atagelig vil nogle nævne termoruder, termokander, dyner, flamingo osv., for "det er jo noget, der skal holde på varmen" - det leder til næste område:

Isolering

Indled med at snakke om, "hvad man isolerer med".

Kan nogle gætte, hvorfor disse materialer isolerer? Tag udgangspunkt i egne erfaringer/undersøgelser - studér uldsokker, Rockwoolstumper og aviser -

og brug tabellen ovenfor.

(stillestående luft er en meget dårlig varmeleder - alle isoleringsmaterialer består af små luftfyldte hulrum. Tænk på vat, Rockwool, flamingo, kork, Leca-blokke og på Mors: molersten. - Dyrenes pels isolerer, fordi der er luft imellem hårene, men også fordi der er luftfyldte hulrum i de enkelte hår.).

Alle elever prøver at holde håndfladen mod bordpladen og derefter mod en flamingoplade.

Hvordan føles det i de to tilfælde?

Hvorfor?

(kropsvarmen bliver ikke ledt væk)

Snak om termotøj, soveposer, liggeunderlag mv.

Forberedelser til næste lektion:

Eleverne skal forberede forsøg, der viser noget om isolering og det "at holde på varmen". Udgangspunktet skal være en lille papæske (fx 10 x 10 x 10 cm), der varmes op v.hj. af en lille lommelygte-pære (i fysiksprog: en glødelampe). De skal lave æsken hjemme og selv tage isoleringsmateriale med.

Om hver skal lave sin æske eller der skal være 2-3 elever om hver beror på, hvad du/klassen synes.

Der skal være ledninger og strøm til lamperne. Begge dele kan eleverne tage med hjemmefra (gammel kasseret ledning og batterier) - eller måske har skolen strømforsyning - batteriernes spænding skal helst være ens og naturligvis passe til pærerne.

Der skal også bruges (en rulle) staniol, termometre og lommelygte-pærer.

8. lektion

I denne lektion eksperimenterer eleverne med deres æsker:

- Der laves huller til termometer og ledninger, lampen sluttes til og sættes ind i æsken.

-Tænd for lampen, og aflæs temperaturen med faste intervaller (fx hvert minut) i 15 eller 20 min.

- Resultatet noteres i tabel og tegnes i et koordinatsystem.

Hvert hold laver mindst tre forsøg: Ét i papæsken, som den er - ét i isoleret papæske - ét i papæske foret med staniol - eventuelt ét forsøg i æske isoleret og foret med staniol.

Forsøgsrækken fortsætter ind i lektion 9.

Undervejs, mellem målingerne, er der god lejlighed til at studere og diskutere hinandens opstillinger, isoleringsmaterialer, måleresultater.

Forberedelse til næste lektion:

Tegn evt. grafer færdige hjemme.

Hvis der er lejlighed til det på skolen (matematik?) eller hjemme, vil det være fint at få resultaterne ind i et regneark og lave grafer dér.

Læs i Stof 1 det lille afsnit: "Isolering"

9. lektion

Fortsæt forsøgsrækken fra lektion 8.

Efter forsøgene:

Diskutér noget om at lave gode forsøg:

Hvad er vigtigt for at få gode forsøg? (ensartede forsøgsopstillinger [samme pærer, samme spænding (V), samme størrelse æske] til hver måleserie - kun én ting (fx isoleringen) må ændres fra forsøg til forsøg)

Hvad er vigtigt for at kunne sammenligne forsøgene holdene imellem?

(igen: ensartede forsøgsopstillinger)

Diskutér isolering:

Hvad kan forsøgene vise om opvarmning og isolering?

Hvordan er jeres hus isoleret?

(hulmur med Rockwool, termoruder, isolering på loftet osv.)

Hvordan er jeres krop isoleret?

(fra naturen: fedtlag, hår - kultur: tøj, sko osv)

Forberedelse til næste lektion:

Find på eksperimenter, der viser, hvor godt en termokande "holder på varmen".

I får naturligvis brug for en termokande at skille ad og kikke nærmere på!

10. lektion

Foruden termokanden skal der bruges et par isterninger og et par bægerglas, samt varmekilde (bunsenbrænder eller sprit-brænder). Desuden ternet papir (evt. mm-papir) til grafer.

Tre slags vand
Forsøgene her er tænkt som lærerforsøg (eller elever op på skift), men har I tilstrækkeligt med glas, brændere og termometre, kan de nemt laves som elevforsøg:

Mål temperaturen i et 1/3 bægerglas koldt vand.

Knuse et par isterninger ned i vandet.

Følg temperaturen i blandingen.

Rør rundt (med termometer, ske eller lignende) og aflæs hvert 3. minut temperaturen og skriv på tavlen (eleverne i Stof 1).

Sæt 1/3 glas vand over sprit/gas-flammen .

Varm op til kogning mens I følger temperaturen under opvarmningen og kogningen (notér).

Alle laver grafer over henholdsvis nedkølingen og opvarmningen i de to forsøg. Det skulle der være god tid til mellem aflæsningerne.

Efter forsøgene kan I diskutere, hvilke eksperimenter, der viser, hvor godt en termokande "holder på varmen" og studere termokandens opbygning.

Forberedelse til næste lektion:

Grafer og tabeller gøres evt. færdige hjemme.

Afsnittet Stoffernes opbygning s.7-8 i Stof 1 læses

Der skal bruges bordsalt, isterninger og termometre næste gang

11. lektion

Til denne lektion skaffes en moderne ståltermokande uden "glasindmad", samt en "gammeldags" termokande, til begge skæres en flamingoprop. I proppen laves et hul til termometer.

Indmaden i en "gammeldags" termokande: En dobbelvægget glasbeholder, hvor luften

er pumpet ud (bemærk det tilsmeltede "sugerør"), og væggene er spejlblanke.

Glas er en dårlig varmeleder, det (næsten) lufttomme rum leder ikke varme, spejlfladerne tilbagekaster varmestråling, og med en godt isolerende prop, kan varmen vanskeligt slippe ud.

Vi indleder med nye termokande-målinger:

Hæld kogende vand i de to termokander. I slutningen af timen og jævnligt (fx hver time) i løbet dagen og næste dags morgen aflæses temperaturen i de to kander, og resultaterne noteres i et skema og tegnes ind i et koordinatsystem - manuelt og/eller v.hj. regneark (det vil være fint at lade eleverne gøre begge dele, så de vænner sig til at bruge det fremragende redskab, som regnearket er, og samtidig får øvelse i selv at lave grafer. De kan så sammenligne deres eget og maskinens arbejde - og måske glæde sig over, at deres er mindst lige så godt, hvis de ellers har været omhyggelige).

Resultaterne af forsøgene fra sidste gang diskuteres.

(Temperaturen i is/vand-blandingen falder til 0 grader og forbliver der, til isen er smeltet, så stiger den igen. 0 grader kaldes vand smeltepunkt eller frysepunkt)

(Under opvarmning stiger temperaturen i vandet til ca. 100 grader, hvor det koger - og det bliver ikke højere, selv om vi bliver ved med at varme op. Varmeenergien bruges til den kraftige fordampning, der tydelig se på "skyerne" over glasset. 100 grader er vands kogepunkt)

(smeltepunkt og kogepunkt er karakteristiske værdier for de fleste stoffer. Her er et par eksempler:

Stof

Smeltepunkt
grader C
Kogepunkt
grader C
Vand 0 100
Sprit - 117 78
Kvarts 1743 2230
Jern 1535 3000
Wolfram 3370 5900
Helium ? - 268,9

Wolfram er et metal, der bruges som glødetråd i pærer - hvorfor mon?

Helium koger ved ca. 4 grader over det abs. nulpunkt.

Diskutér den læste tekst. Lad eleverne nævne eksempler på faste stoffer, væsker og luftarter (i fysik siger vi ofte gasser). Hvad er stofferne opbygget af? (molekyler).

Sammenlign vands "opbygning" som is, vand og damp?

Afslut lektionen med at lave en kuldeblanding:

knus et par isterninger og put "grøden" i et glas

stik et termometer i glasset og mål temperaturen

bland et par spiseskefulde salt i og rør rundt

mål temperaturen de næste par minutter - hvor langt kommer den ned?

Forberedelser til næste lektion:

Hjemmeopgaver:

1. Lav en lille portion saftis (sodavandsis) v.hj. af en kuldeblanding. - Tegn og forklar kort din fremgangsmåde og resultatet.

2. Lav en halv kop mættet saltopløsning: I en halv kop vand hælder du salt, mens du rører rundt. Der skal så meget salt i, at noget bliver liggende på bunden til sidst, selvom du bliver ved med at røre - så er opløsningen mættet.

Den mættede opløsning sætter du i fryseren (i koppen eller fx en sort filmdåse med låg).

Nogle timer senere kontrollerer du, om opløsningen er frosset. Har du mulighed for det, måler du temperaturen i opløsningen (eller "klumpen"). - Notér resultatet af forsøget.

I skal bruge nogle isterninger i lektion 12

Læreren: Læs Stof 1, Varme og temperatur, s.8-10

+ evt. Vedvarende energi, Varmepumper, s.5-7.

Anskaf en lille flaske æter + et metallåg fra et glas konserves og en cykelpumpe

12. - 13. lektion

I disse lektioner lægges op til en del snak (= teori), og situationen må vise, hvor langt I når i hver lektion.

Først termokande-målingerne:

Hvilken termokande var bedst til at holde på varmen? (jeg kender ikke svaret, men vil gerne vide det!)

Undersøg hvordan en moderne ståltermokande er opbygget: Kan den (må den) skilles ad? Søg evt. oplysninger i isenkramforretning, hvor de sælger den - eller hos en fabrikant.

(heller ikke dér kender jeg svaret - jeg har det selv sådan, at det er mest spændende at lave "ægte" undersøgelser: finde ud af noget man ikke ved i forvejen - i stedet for blot at efterprøve noget, man forlods kender resultatet af. Jeg håber I har det ligesådan :o)

På baggrund af forsøgene derhjemme og i forrige lektion diskuterer I spørgsmålene:

Hvad er smeltepunktet mon for mættet saltvand?

(ca. -21 grader, der bør kun være -18 i frysere. Hvis nogle har fået den mættede opløsning frosset, er der under -21 grader! Jeg har haft en dåse stående i fryseren i nat, og saltvandet er ikke frosset)

Hvad er den laveste temperatur, en kuldeblanding (mættet saltvand + is) kan komme ned på?

(ca. -21 grader - saltvandets smeltepunkt)

Der kræves varme, for at is kan smelte. Varmen tager isen fra sine nærmeste omgivelser. I en blanding af is og ren vand, kan den netop tage så meget varmeenergi, at temperaturen falder til 0 grader - rent vands smeltepunkt. Derefter må den hente varme fra luften.

Når isen i kuldeblandingen smelter, kan den tilsvarende blive ved med at hente energi fra saltvandet, til temperaturen er på -21 grader. - Derfor falder kuldeblandingens temperatur til (min.) -21 grader.

Hvor koldt er snesjap en tøvejrsdag? (ca. 0 grader)

Hvor koldt er snesjap på et nysaltet fortov? (ned mod -21 grader, hundepoter får forfrysninger)

De tre tilstandsformer og energi

Energi kan flyttes og omformes, men ikke "blive væk" eller pludselig "dannes".

Smeltning

I et glas hældes lidt vand og et par isterninger, og det hele sætte over en sprit- eller gasflamme.

Et termometer stikkes i, og temperaturen aflæses hvert minut.

Resultatet skrives i skema.

Hvor bliver energien fra flammen mon af?

(Selv om vi tilfører varmeenergi stiger temperaturen ikke. Den holder sig næsten konstant på 0 grader, indtil al is er smeltet.

Der kræves energi for at nedbryde iskrystallet - hele den tilførte energi bruges til dette "nedbrydnigsarbejde")

Størkning

Hvad sker der modsat, hvis vi sætter en portion vand i fryseren (ca. -18 grader) og følger temperaturen, mens vandt "nedfryses" (der bør omrøres i forbindelse med målingerne).

Forsøget vil strække sig over nogle timer. Lav det på skolen eller som hjemmearbejde (eleven (eleverne) får et termometer med hjem). Som vanligt gøres notater, laves tabel og tegnes graf.

Fordampning/kogning

I lektion 10 oplevede vi tilsvarende, at temperaturen i kogende vand ikke steg, selv om vi konstant tilførte varme. Der kræves nemlig meget energi for at løsrive molekyler fra den kogende væske (= fordampning). Al den tilførte energi går til denne løsrivelse.

Vanddampen kan så bagefter varmes op til hundredvis af grader, men under kogningen er temperaturen 100 grader.

Hvor høj er mon temperaturen i gryden, når vi koger kartofler?

(ca. 100 grader, lidt over, fordi der er salt i vandet)

Vil det hjælpe at skrue ekstra op for kartoflerne for at få dem kogt?

(nej, temperaturen vil være den samme, der vil bare slippe noget mere damp op ved grydelåget)

Dette forsøg skal foregå i det fri:

Hæld lidt æter i metallåget.

Få med en finger nogle dråber vand til at hænge under låget

Blæs livligt med cykelpumpen på æteroverfladen og bliv ved, til al æter er fordampet.

Kik så under bunden og diskutér resultatet - hvad ser/mærker I?

(Fordampningen af æter "stjæler" varme fra låget og dermed vandet, som fryser til is. Aha, så har vi jo et køleskab, vi skal bare være ihærdige nok med pumpen og have rigeligt med æter - lidt upraktisk måske men....)

Fortætning

Når damp bliver til væske (fordråber, fortættes, fx som dug) sker det modsatte: Dampen afgiver energi dér, hvor fortætningen sker.

Føl (mål evt. temperaturen) bag på et køleskab - her er der varmt, mens der er koldt indeni.

Princippet er ganske enkelt: I et rørsystem inde i køleskabet (fryseren) sker en fordampning, altså "hugges" energi, og temperaturen falder.

Udvendigt i rørsystemet bag på køleskabet fortættes dampene, og energien "smides ud" i køkkenet.

Væsken i køleskabet er meget letfordampelig ligesom æter.

Kunne man bruge et køleskab til opvarmning af et rum?

Kan I nå det, er her et lille projektforslag:

På bagsiden (varme-siden) af et gammelt køleskab konstrueres en lille "flamingohytte" af gl. flamingokasser (der behøver ikke at kunne være nogen i hytten. 2-3 flamingokasser, kan hurtigt omdannes til én stor med en hobbykniv og en rulle brun tape).

Køleskabets dør skal stå åbent eller tages af.

Tænd for køleskabet, og I har et varmepumpesystem: Varmen flyttes fra rummet, hvor køleskabet står (det kunne også være udendørs) og ind i hytten.

I kan lave temperaturmålinger, og isoleringens effektivitet kan diskuteres og måske forbedres.

Energi bliver aldrig væk, men kan flyttes

Forberedelse til sidste lektion i denne runde:

Eleverne læser: Læs Stof 1, Varme og temperatur, s.8-10

 

14. lektion

I denne afrundende lektion kan I lave nogle "imponere-forsøg":

I kan næppe nå alle tre på én lektion, men udvælge efter lyst.

Papirgryde

Lav en lille æske af et ark A5 papir og tape.

Hæld en halv kop vand i og varm op over spritflammen - sørg for, at flammen ikke kommer op ad siden!

Hvorfor kan man varme/koge vand i papir - uden at det brænder?

(papiret er tyndt, og der siver lidt vand gennem det. Da vandet ikke bliver over 100 grader bliver papiret heller ikke varmere. Nogle elever (fx spejdere) har måske prøvet at koge vand i en papirspose)

Is og kogende vand

Fyld et reagensglas godt halvt med vand.

Sno et stykke metaltråd omkring en lille isklump, så den bliver tung og synker til bunds.

Opvarm reagensglasset som vist:

Hvordan går det til, at vandet øverst i glasset koger, og isen tilsyneladende ikke smelter meget?

(Vandet opvarmes for oven, og varmt vand er lettere end det kolde isfyldte, så det bliver deroppe, altså de varme strømninger holder sig i det øverste lag, og vand er samtidig en dårlig varmeleder, så vandet i bunden er ca. 0 grader, mens det er 100 grader øverst!)

En varmluftballon

Pas på brandfaren ved dette forsøg! Foregår udendørs!

1. eksperiment:

Tænd 2-4 spritbrændere

Hold mundingen af den udspilede plastpose over flammerne. Det er bedst, hvis I kan finde noget at holde med, så I kan komme på afstand af posen (fx digeltænger). Går der ild i den brænder den hurtigt og voldsomt.

Hold fast, til luften i den er godt ophedet. Slip så, og den stiger til vejrs!

2. eksperiment

Midt på en tynd flamingoplade (fx 35 x 35 cm - bunden af en kasse) fastsmeltes 3-5 lysestumper.

Posen fæstnes med tråde til pladens kant i nogle punkter, så pladen kommer til at hænge lidt under posen, når den letter - så kan I også få tændt lysene.

Resten giver sig selv, dog kræver denne version nok lidt eksperimenteren for at virke. Til gengæld rejser ballonen så med sin last af lys!

Har i heldet med jer kan den rejse højt op og langt væk! (muligvis var det en ide at advisere politistationen om, at der vil komme en UFO i området, en betjent har fortalt mig, at det skal man!).