Transcript Fysikkurs: Tryck, värme och temperatur

Fysikkurs:
Tryck, värme och
temperatur
Mål:
• Få kunskap om tryck, värme och temperatur i sammanhang med materiens
olika former.
• Kunna genomföra mätningar, observationer och experiment samt ha insikt i hur
de kan utformas.
1
Innehållsförteckning
Kursplanering:............................................................................................................................................... 3
Betygskriterier:.......................................................................................................................................... 3
Tryck och krafter............................................................................................................................................ 4
Tyngd, vikt eller massa....................................................................................................................... 4
Kraftmätning............................................................................................................................................. 4
Tryckmätning............................................................................................................................................ 5
När fasta material utsätts för tryck......................................................................................................... 5
Tryck i vätskor/Vattnets lyftkraft .......................................................................................................... 6
Båtar – Flyta eller sjunka..................................................................................................................... 6
Densitet ..................................................................................................................................................... 7
Archimedes princip.................................................................................................................................. 7
Kommunicerande kärl............................................................................................................................. 7
Bilbroms................................................................................................................................................ 8
Tryck i gaser...............................................................................................................................................9
Värme............................................................................................................................................................ 10
Utvidgning genom värme..................................................................................................................... 10
Bimetaller............................................................................................................................................ 10
Temperaturmätning och olika temperaturskalor................................................................................ 11
Hur värme sprids.................................................................................................................................... 12
Fördjupningsuppgifter................................................................................................................................ 13
Laboration 1: Arkimedes princip .............................................................................................................. 14
Laboration 2: Hur påverkar ytan temperaturen?..................................................................................... 15
Laboration 3: Spridning av värme i vatten och luft................................................................................. 16
Del 1.......................................................................................................................................................... 16
Del 2.......................................................................................................................................................... 16
Laboration 4: När flyter ett föremål på en vätska?.................................................................................. 17
Laboration 5: Hur fungerar en termometer?............................................................................................ 18
Laboration 6: Bygg ett brandlarm.............................................................................................................. 19
Ord och uttryck............................................................................................................................................ 20
2
Kursplanering:
•
•
•
Häftet!
Du ska också självklart använda dig av internet och biblioteket.
Litteratur: Spektrum Fysik;
Tryck s. 110-123.
Värme och väder s. 124-136, 143-145
Betygskriterier:
För betyget E krävs att:
• du har grundläggande kunskaper i hur olika former av tryck påverkar ämnen
omkring oss.
• du har grundläggande kunskaper i hur värme påverkar ämnen omkring oss.
• du har grundläggande kunskaper i hur kraft och tryck samverkar.
• du har grundläggande kunskaper i hur värme sprid och leds.
• du deltar aktivt vid laborationer
• du besvarar basuppgifterna.
För högre betyg krävs dessutom att:
• du visar på en vidare förståelse för värme och tryck.
• du visar färdighet och förtrogenhet vid laborationer. Du kan också analysera
och tolka resultaten av laborationen.
• du gör extrauppgifterna.
Baskurs:
• Besvara basuppgifterna i häftet.
• Deltag aktivt i laborationerna.
Fördjupning:
• Besvara fördjupningsuppgifterna i häftet.
3
Tryck och krafter
Vi stöter på ordet tryck ganska ofta i vardagen. När vi pratar om tryck kan det handla om att
farmor har högt blodtryck eller att man känner ett tryck över sina axlar för att man har ett stort
prov nästa vecka. Om du dyker ner i en bassäng känner du att trycket mot öronen ökar ju längre
ner i bassängen du kommer eller trycket i ett cykeldäck. Det är den senaste sortens tryck vi nu
skall arbeta mer med.
Om du håller en stor sten i handen känns den tung. Det beror på att stenen påverkas av jordens
dragningskraft. Dragningskraften kallas även för tyngdkraft eller gravitationskraft. Kraft mäts i
enheten Newton (N). Det är denna sortens krafter vi skall titta lite mer på under denna kurs.
Tyngd, vikt och massa.
Om du håller i en vikt med massan 1 kg dras vikten mot jorden med en kraft som är 10 N.
1 N = 100g, 10 N = 1 kg.
I rymden är du tyngdlös, inte masslös. Det beror på att i rymden påverkas du ej av jordens
dragningskraft på samma sätt som du gör nere på jordytan. På månen som har en dragningskraft
som är 1/6 av den på jorden är din tyngd 1/6 av den du har på jorden. Är din tyngd 600 N på jorden
är den alltså 100 N på månen. Är din massa 60 kg på jorden är den fortfarande 60 kg på månen.
Massa = Hur mycket vikten väger och mäts i enheten kilogram.
Tyngd = Tyngd är en kraft och mäts i enheten Newton.
Kraftmätning
För att mäta krafter använder vi ett instrument som kallas dynamometer, med en sådan kan vi mäta
med hur stor kraft vi drar i en vagn eller mäta vilken tyngd ett föremål har. En dynamometer ser ut
som en fjädervåg. Vi kommer att arbeta mer med sådana på laborationerna så att ni får möjlighet att
bekanta er med dem.
Dynamometer
Tryckmätning
Tryck mäter vi med en tryckmätare. De är ofta graderade i bar eller kPa (kilopascal). En bar är det
samma som 100 000 kPa, det vill säga ungefär det samma som normalt lufttryck vid vattenytan.
Tryckmätare
4
Tryck på fasta material
När vi talar om tryck menar vi hur stor kraft som är fördelad över en viss area, till exempel 1
kvadratcentimeter (1 cm2). Om man vill veta hur stort trycket är dividerar man kraften med arean.
Det kan finnas många tillfällen när vi känner att vi vill öka eller minska trycket för att uträtta något.
När vi åker skidor har vi en betydligt större yta att fördela vår vikt på och därför kan vi lättare ta oss
fram med skidor i djup snö än att gå med vanliga skor. Motsatsen är att göra ytan mindre för att öka
trycket, det gör vi till exempel när vi vill skära oss en limpsmörgås, det är betydligt lättare med en
vass kniv än med en trubbig.
Tryck handlar om att räkna ut hur stor kraft som trycker på en viss yta. Om en låda som väger 800
kilo och har en bottenyta på 2 m2 ställs på en lastbrygga kommer den att trycka ner med en kraft på
800 ∙ 10 = 8000N. Kraften bli alltså 8000 Newton. Med vilket tryck kommer den att trycka ner på
lastbryggan?
Tryck =
kraft
→
area
p=
F
→
A
Exempel :Tryck =
8000
=4000N /m2
2
Oftast mäter vi tryck i pascal: 1 Pa = 1 N/m2
1 N / cm2 = 10 000 Pa
1. Kan du ge något exempel då vi i praktiska livet
2.
3.
4.
5.
6.
a) minskar arean för att få ett stort tryck.
b) ökar arean för att få ett litet tryck.
Hur stor tyngd har: En glasskål med massan 800 g?
En sten med massan 3 kg?
En järnkula som väger 40 g?
Varför är det farligare att var på svag is om du åker skridskor jämfört med om du går?
Hur högt blir trycket om kraften är 100N och arean är 10cm 2?
En trälåda som väger 200 kg står på en lastkaj. Bottenarean är 4 m². Hur stort är trycket på
lastkajen? Svara i Pa.
Pelle har tyngden 500 N. Bottenarean på hans skor är sammanlagt 500 cm 2. Använd formeln
F
för att svara på frågorna. p=
A
a) Hur mycket väger Pelle?
b) Hur stort blir trycket om Pelle står på golvet?
c) Hur stort blir trycket om Pelle står på ett ben?
5
7. Studera dessa två likadana rätblock.
a) Om du placerar dem på ett bord, vilket kommer då att påverka bordet med största kraften?
b) Vilken kloss åstadkommer det största trycket?
c) Varför?
8. Vilka tal saknas?
a) 3N/dm2 = ____ Pa
b) 1N/cm2 = ____ Pa
c) 400 Pa = ____ N/dm2
d) 4,5 kPa = ____ N/cm2
9. Hemuppgift: Ta reda på hur stort tryck du och någon i familjen har mot golvet. Välj gärna
ett par skor med platt sula och ett par högklackade om ni har möjlighet bör vara stor
skillnad.
Gör så här: Rita av skosulan på ett rutigt papper och räkna ut ungefär hur stor sulans yta är.
Dubbla den eftersom att du har två fötter/skor.
Räkna ut hur stor din tyngd är (i Newton).
Hur stort blir då ditt tryck mot golvet? (N/cm 2)
Tryck i vätskor/Vattnets lyftkraft
Trycket under vattenytan orsakas av det vatten som finns ovanför. Ju djupare man kommer, desto
större blir trycket. Trycket på tio meters djup motsvarar ett tryck på 10 N/cm 2. Det motsvarar ett
tryck av 1 kg per cm2. På grund av att trycket under vattenytan är lika stort i alla riktningar är det
ingen skillnad mellan trycket på magen eller trycket på ryggen.
Om ett föremål flyter eller sjunker beror bland annat på vilket ämne föremålet består av. Ju lättare
material desto bättre flyter det. Om det flyter beror också på densiteten hos den vätska föremålet
skall flyta i. Vätskans densitet påverkar dessutom hur stort trycket under ytan blir.
Båtar – Flyta eller sjunka
Vad är det egentligen som gör att en båt kan flyta på vattnet? Svaret är att så länge båten tränger
undan mer vatten än vad den själv väger så klarar den sig. Om lasten ökar för mycket når vattenytan
upp till relingen och då sjunker båten.
6
Densitet
Densitet är ett mått vi använder för att kunna jämföra hur mycket olika ämnen väger. Densiteten
mäts i grundenheten g/cm3. Utan att jämföra på detta sätt skulle vi inte kunna säga att ett ämne är
tyngre än ett annat.
När vi räknar på densiteten vill vi oftast ha det i enheten gram/cm 3 eller kg/dm3. Grundenheten är
g/cm3.
Densitet: ämnets vikt/volym
exempel:
Kork
Järn
Vatten
Zink
Densitet =
0,2g/cm3 = 0,2 kg/dm3
7,9g/cm3 = 7,9 kg/dm3
1g/cm3 = 1,0 kg/dm3
7,1g/cm3 = 7,1 kg/dm3
massan
volymen
Exempel: Om en bit av ett okänt material väger 41g och biten är 5 cm 3 stor blir densiteten
8,2g/cm3.
41
=
5
Archimedes princip
Enligt den gamla legenden var det Arkimedes som kom på sambandet mellan ”flyta eller sjunka”.
När han i godan ro låg i badkaret kände han plötsligt att han var ”lättare” än när han stor uppe på
torra land. Han utvecklade då sin princip som gäller än i dag:
Lyftkraften på ett föremål som är nersänkt i vätska,
är lika stor som den undanträngda vätskans volym
Exempel: Vi sänker ner en 10dm3 stor sten i vatten. Stenen har en tyngd på 250 N. Den kommer att
tränga undan 10 dm3 vatten. Tyngden på det undanträngda vattnet är 100N. Då är vattnets lyftkraft
på stenen 100N.
Kommunicerande kärl
Även om du inte tänker på det så använder du någon form av kommunicerande kärl varje dag.
Exempel på kommunicerande kärl i vardagen är vattentorn och toalettstolar. Ett vattentorn står för
det mesta uppe på en höjd eller ett berg, när du öppnar kranen i tvättstället försöker nivån att jämna
ut sig genom att strömma ut genom din kran. I ett kommunicerande kärl ställer sig vätskenivån på
samma nivå i alla anslutna delar.
Kommunicerande kärl.
7
Om du bygger ett hus som ligger högre upp än vattentornet behövs en pump för att vattnet skall
komma fram till din kran. Du behöver också en pump för att få upp vattnet ur en brunn.
Mer om kommunicerande kärl: http://sv.wikipedia.org/wiki/Kommunicerande_kärl
Bilbroms
Tack vare att trycket i en vätska alltid är lika stort i alla riktningar kan vi tillverka en bilbroms där vi
inte behöver trycka så hårt på pedalen. Om arean på bromspedalens cylinder är 4 cm 2 och arean på
bromsokets är 40cm2 innebär det att arean är 10 gånger större på bromsoket, då kommer också
kraften att vara tio gånger större på bromsoket än på bromspedalen. Alltså trycker bromsen mot
bromsskivan med en kraft som är tio gånger större än den du trycker på bromspedalen med.
10. Ett föremål väger 45 g och har volymen 10 cm 3.
11.
12.
13.
14.
a) Hur stor tyngd har föremålet?
b) Föremålet sänks ner i vatten helt och hållet. Hur mycket vatten tränger det undan?
c) Hur stor massa har det vatten som trängts undan?
d) Hur stor tyngd har det vatten som trängts undan?
e) Hur stor blir lyftkraften på föremålet?
f) Antag att du håller föremålet i en dynamometer när föremålet är nedsänkt i vatten. Vad
visar dynamometern?
Om du dyker ner till tio meters djup, var kommer då trycket att vara som störst, på ryggen
eller på magen?
Varför är det mycket lättare att lyfta en sten i vatten än i luft?
Ge en förklaring till varför du flyter bättre i saltvatten än i sötvatten.
Hur fungerar ett kommunicerande kärl?
8
Tryck i gaser
Jorden är omgiven av ett lufthölje, atmosfären. Luftens tyngd ger upphov till ett lufttryck. Normalt
lufttryck vid havsytan är 1013 hPa (hektopascal) eller ≈ 101 kPa.
Övertryck = Ett tryck som är större än det omgivande lufttrycket.
Undertryck = Ett tryck som är lägre än det omgivande lufttrycket.
I en cykelslang och ett bildäck har du ett övertryck.
I en vakuumförpackning har du ett undertryck.
Gaser ger upphov till ett tryck. Detta beror på att i en gas rör sig molekylerna fritt i förhållande till
varandra och när de krockar med en behållares väggar uppstår ett tryck. Om temperaturen ökar ökar
också rörelsen hos molekylerna och det ger således upphov till ett högre tryck. Sjunker
temperaturen däremot kommer det att leda till ett lägre tryck.
Detta kan du testa hemma:
Om du öppnar en frysbox och hämtar en glass känner du att locket sugs fast i frysboxen. Det beror
på att den varma luften som kommer in i frysen krymper när den blir kall inne i frysen och då suger
den fast locket. Det undertrycket jämnas ut efter ett tag men innan det gjort det riskerar du att slita
sönder frysen om du drar hårt.
Du kan också testa att blåsa upp en plastpåse och sedan lägga in den i frysen. Vad händer sedan
när du tar fram den?
För att öka trycket i en behållare kan vi minska volymen i den, det gör vi till exempel i en
cykelpump. Genom att trycka ner handtaget kommer vi att få ett ökat tryck i pumpen och då trycks
luften in i cykelslangen. Trycket vill alltid utjämna sig.
15. Tänk dig att du befinner dig vid foten till ett 80 meter högt berg och samtidigt håller en
barometer i handen. Denna dag är lufttrycket vid foten av berget 1000 hPa. Ju högre upp på
berget du kommer desto lägre blir lufttrycket. Det sjunker med 1hPa var åttonde meter.
a) Vad gör du med en barometer?
b) Hur högt är lufttrycket på bergets topp denna dag?
c) Hur högt är det lufttrycket denna dag på ett berg som är 1600 meter?
d) Om du i stället skulle besöka döda havet som ligger 400 meter under havets nivå, hur
högt skulle lufttrycket då vara denna dag?
16. Hur förändras lufttrycket om du klättrar upp på toppen av Mount Everest? Förklara varför.
17. Vad menas med att komprimera en gas? Vad händer med trycket i behållaren? Bildas det ett
över- eller ett undertryck i behållaren?
9
Värme
Utvidgning genom värme
Alla ämnen påverkas av värme. Värme är ett mått på hur mycket atomerna och molekylerna rör sig.
Ju mer de rör sig desto högre temperatur har ämnet. Alla ämnen utom vatten får större volym och
högre densitet när de upphettas. Detta leder tillexempel till att en elledning blir längre under
sommaren och kortare under vintern.
I stycket ovan nämnde jag att vatten är ett undantag från denna regel och tur är det. Tack vare detta
är vatten som tyngst (har högsta densiteten) när de är +4ºC (3,98ºC). Det innebär att det 4-gradiga
vattnet sjunker ner på botten av sjön och därmed slipper fiskarna frysa fast i isen.
Det bildtexten och bilderna ovan säger är att vatten är som tyngst när det är 4 grader. Blir det
varmare eller kallare än så blir det lättare, med andra ord sjunker densiteten.
•
Rent nollgradigt vatten har en vikt på 1000kg/m 3.
•
Ren nollgradig is har en vikt på 920 kg/m 3.
Där har ni förklaringen till varför is flyter på vatten. Inget annat ämne kan flyta på sig själv på det
sätt som vatten gör.
Temperaturutvidgning är ett problem vid till exempel vägbyggen. Om vi skulle bygga en bro
exakt så lång som avståndet mellan fundamenten är skulle den gå sönder en varm sommardag. Detta
beror på att bron inte har någonstans att ”växa” sig längre på. Om du tittar på en bro ser du att den
har ett litet eller stort mellanrum mot land beroende på hur lång bron
är.
Det kan även vara ett problem när vi drar kraftledningar. Tråden blir
längre av värme och kan då ta i backen och gör vi den för kort kan
den gå av på vintern när den blir kortare.
Bimetaller
För att tillverka till exempel en termometer eller en termostat i ett
strykjärn kan vi tillverka en bimetall. Den består av två sammanfogade
metallband av två olika metaller som har olika utvidgningstal,
(längdutvidgningskoefficient). Eftersom att den ena förlängs mer än den
andra kommer metallbiten att böja sig.
10
Temperaturmätning och olika temperaturskalor
När vi mäter temperatur och när vi pratar om utomhustemperatur är det oftast Celsius vi menar,
USA använder de för det mesta Fahrenheit. Det finns dessutom en hel hög med andra skalor som in
inte kommer att gå in på i denna kurs. En av de andra vi skall titta lite mer på är Kelvin, den skalan
börjar vid absoluta nollpunkten.
Den absoluta nollpunkten är det kallaste det kan bli. Vid den absoluta nollpunkten upphör all
rörelse i materien och elektronerna slutar att snurra runt atomkärnan.
På bilden ser vi tre av de mer använda temperaturskalorna, Fahrenheit, Celsius och Kelvin. Alla
skalorna har fått sitt namn efter sin skapare.
Celsius:
Denna temperaturskala är bra och enkel att förstå för många i vardagen. Den har 0°C
då vatten fryser och 100°C då vatten kokar. Sen har den delats in i en skala inom
dessa fixpunkter. Celciustermometern är inte lämplig i fysikberäkningar eftersom den
kan ha negativa värden. För dessa ändamål är Kelvin ett bättre val.
Kelvin:
Kelvin satte kokpunkten till 373 K och fryspunkten till 273 K. 0 K är den absoluta
nollpunkten. Fördelen med denna skala är att den är mycket lämplig att använda i
beräkningar eftersom den inte har negativa värden.
Fahrenheit: Denna skala kom till på grund av ett missförstånd. Herr Fahrenheit missförstod Ole
Römers skala. Efter en del justeringar kom han fram till att sätta vattnets fryspunkt
till 32°F och kroppstemperaturen till 96°F. Efter det gjorde han en skala.
18. Om en elledning hängs upp under sommaren får den inte spännas för hårt. Varför inte?
19. Förklara varför är det lättare att öppna en glasburk om du först spolar locket med hett
vatten?
20. Varför bottenfryser inte en sjö på vintern?
21. Studera de olika temperaturskalorna och fundera över vilka för- och nackdelar det finns med
dem.
11
Hur värme sprids
Värme kan spridas på tre olika sätt; ledning, strömning och strålning.
Ledning =
Värmen rör sig genom ett material. Själva materialet behöver inte röra sig.
Strömning= Uppvärmt ämne, till exempel luft eller vatten, sätts i rörelse. Värmen följer med
ämnet.
Strålning=
Varma föremål sänder ut strålning, till exempel solen. När strålningen tas upp av ett
annat föremål blir det varmt.
Värme sprids dåligt i luft, det finns dock ämnen som leder värme riktigt bra. Koppar är bland de
bättre värmeledarna medan luft är en ganska usel värmeledare. Den bästa värmeledaren är dock
diamant.
Värme från ett element i ett rum sprids genom strömning:
Tack vare våra kunskaper om hur värme sprids och hur värme leds kan vi bygga välisolerade hus
eller termosar som håller chokladen varm på sportlovsutflykten.
22. Varför tillverkas det kastruller med kopparbotten?
23. Hur bör du vara klädd en solig vårdag om du inte vill bli varm? Varför?
24. Ge några praktiska exempel på hur vi utnyttjar kunskapen om att luft är en dålig
värmeledare.
12
Fördjupningsuppgifter
25. En dam i högklackade skor dansar runt på ett golv. Damen väger 60 kg. Hur stort blir trycket
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
mot golvet om hon låter hela tyngden vila på en klack med arean 2 cm 2?
Hur stor blir kraften mot ett underlag om arean är 10m 2 och trycket 4,5 kPa?
Isberg flyter på vatten men större delen finns under vattenytan. Ta reda på hur stor del det är.
Ett föremål hänger i en dynamometer. Den visar 1,2 N. När föremålet sänks ner i ett mätglas
med vatten så stiger vattenytan från 60 ml till 90 ml. Beräkna föremålets densitet samt hur
stor lyftkraften är hos vattnet.
Koppar har densiteten 9,0g/cm3. Hur mycket väger då 10cm3 koppar?
En träbit har volymen 100 cm 3. Klossen väger 90 g. Vilken densitet har det trä som klossen
består av?
Hur stor massa har 25 cm3 silver? (Ta reda på densiteten hos silver.)
Hur fungerar en cykelpump?
Hur mycket längre blir en 2 m lång järnstång om den upphettas med 10º? Ledning: Järn
utvidgas med 0,012 millimeter per grad och meter när det värms upp.
Hur är en termos konstruerad för att hålla innehåller varmt eller kallt?
Stina placerade ett tomt mätglas på en våg. Vågen visade 95,0 g. Sedan hällde hon
koltetraklorid i i mätglaset. Vikten ökade då till 250 g. Densiteten för klortetraklorid är 1,6
g/cm3. Hur många milliliter klortetraklorid hällde Stina i glaset?
Räkna ut vikten hos en guldtacka som är 240 mm lång, 140 mm bred och 80 mm hög. (Ta
reda på densiteten hos guld.)
Ölandsbron är 6 km lång och tillverkad av betong. Hur mycket längre är bron en varm
sommardag när temperaturen är 30ºC jämfört med en vinterdag när temperaturen är -20ºC?
13
Laboration 1: Arkimedes princip
I denna laboration skall vi undersöka varför det är lättare att lyfta en sten i vatten än på torra land.
Materiel:
Stativ med tillbehör.
Dynamometer
Metallcylinder
Mätglas (100 ml)
T-röd
A
Fyll ett 100 ml-mätglas med 60 ml (60 cm 3) vatten.
B
Häng upp dynamometern och metallcylindern i stativet på det sätt som bilden visar. Vad
visar dynamometern?
C
Sänk ner hela metallcylindern i vattnet och läs av dynamometern.
D
1. Hur stor är vattnets lyftkraft?
2. Till vilken vattennivå har vattnet stigit?
3. Hur mycket vatten har metallcylindern trängt undan?
4. Vilken densitet har vatten?
5. Hur stor massa har det undanträngda vattnet?
6. Hur stor tyngd har det undanträngda vattnet?
7. Jämför vattnets lyftkraft med tyngden hos det undanträngda vattnet. Vad ser du då?
Sambandet kallas för Arkimedes princip.
E
Skriv en laborationsrapport
F
Om ni hinner, gör om samma experiment med T-röd.
14
Laboration 2: Hur påverkar ytan temperaturen?
Nu ska vi ta reda på om ytans färg påverkar hur snabbt ett föremål blir varmt eller kallt.
Materiel:
Värmelampa
Blank cylinder
Svart cylinder
2 termometrar
Mätglas
A
I denna laboration ska vi värma två vattenfyllda cylindrar med hjälp av en värmelampa. Den
ena cylindern är svart och den andra är blank.
• I vilken av cylindrarna tror du att vattnet kommer att bli varmt fortast?
• I vilken av cylindrarna kommer vattnet att bli kallt fortast när du släcker lampan?
Fundera en stund och skriv sedan två hypoteser.
B
Gör i ordning en tabell i ”Numbers”. Förbered för 10 minuter. Väl nytt dokument och sedan
”Tom”. Börja att fylla i rutorna från rutan högst upp till vänster enligt nedan.
Tid
Temperatur
blank
cylinder
Temperatur
svart
cylinder
0
1
2
3
4
5
C
Fyll de båda metallcylindrarna med lika mycket vatten. 150 cm 3 är lagom.
D
Placera lampan på cirka 1 dm avstånd från de båda cylindrarna.
E
Läs av temperaturen i de båda cylindrarna innan du tänder lampan. Läs därefter av
temperaturen varje minut under tio minuter. Rör om i vattnet med termometern hela tiden.
För in alla uppmätta värden i tabellen. Stämde din första hypotes?
F
Släck lampan. Låt sedan de båda cylindrarna stå i cirka 10 – 15 minuter. Under tiden kan du
börja svara på frågorna 1-4 i uppgift G och börja skriva en laborationsrapport.
G
Svara på följande frågor:
1. Med hur många grader steg temperaturen i cylindrarna när du värmde med lampan?
2. Vilken yta absorberar (tar åt sig) mest värme?
3. Vilken färg bör du ha på kläderna en varm sommardag om du skall befinna dig i
solen? Motivera svaret.
4. Med hur många grader sjönk temperaturen i de båda cylindrarna efter att du släckt
lämpan?
5. Vilken yta strålar ut mest värme?
H
Skriv en laborationsrapport.
I
Gör ett linjediagram i ”Numbers” och klistra in det i din rapport.
15
Laboration 3: Spridning av värme i vatten och luft.
Del 1
I detta experiment ska vi titta på hur värme sprider sig i vatten och luft.
Materiel:
Brännare
Provrör
Hållare
Stativ
2 Termometrar
2 Snören
Tändstickor
Stearinljus
A
I detta första experiment ska vi värma vatten i ett provrör genom att hålla det upptill och föra
in underdelen i lågan. Vad tror du händer? Varför? Fundera en stund och skriv en hypotes.
B
Värm ett provrör med vatten på det sätt som bilden visar.
C
Svara på följande frågor:
1. Hur känns det i handen efter en stund?
2. Hur förändras vattnets volym när det värms upp?
3. Hur förändras vattnets densitet när volymen ändras?
4. Vad händer med det uppvärmda vattnet längst ner i provröret?
5. Vad händer med det kalla vattnet i den övre änden av provröret?
Del 2
Luft är ingen bra värmeledare. Trots det är luften varm i hela klassrummet och inte enbart
vid elementet. I denna laboration skall vi testa hur det kommer sig att värme ändå sprider sig
i hela rummet.
D
Häng två termometrar i ett stativ på det sätt som bilden visar. Termometerkulorna skall vara
på samma avstånd från ljusets veke. Ungefär en decimeter är lagom.
E
Tänd ljuset och låt det brinna ungefär en minut. Läs sedan av de båda termometrarna igen.
Stämde din hypotes?
F
Svara på följande frågor:
1. Vilken av de båda termometrarna visade högst temperatur efter att ljuset brunnit en
stund?
2. Vad tror du det beror på ?
G
Skriv en laborationsrapport.
16
Laboration 4: När flyter ett föremål på en vätska?
Vad är det egentligen som avgör om ett föremål flyter eller sjunker i en vätska? I denna laboration
skall vi försöka ta reda på detta.
Materiel:
A
2 Bägare
En bit paraffin
En gummipropp
En bit kork
T-röd
Sockerlösning
Nu är din delikata uppgift att försöka ta reda på vad som krävs för att ett föremål skall flyta
på en vätska. Till din hjälp har du tre vätskor med olika densitet och några föremål med
olika densitet. Hur du skall gå tillväga får du lista ut själv.
Densitettabell:
Kork:
0,2 g/cm3
Paraffin
0,9 g/cm3
Gummi
1,2 g/cm3
Vatten
1,0 g/cm3
T-Röd
0,8 g/cm3
B
När du är färdig med dina undersökningar och kommit fram till ett resultat så skriver du en
laborationsrapport.
17
Laboration 5: Hur fungerar en termometer?
När vi vill veta temperaturen tar vi fram en termometer. Frågan är hur en sådan egentligen fungerar.
I denna laboration skall vi ta reda på hur en termometer fungerar.
Materiel:
Kolv
Kork med hål
Glasrör
Vatten
Hållare
Stativ
Kokring
Trådnät
Brännare
Karamellfärg
A
Fyll kolven med vatten och placera materielen på den sätt som bilden visar. Se till att du kan
se vattenytan i glasröret.
B
Vad tror du händer om du värmet vattnet? Skriv en hypotes.
C
Tänd brännaren och värm vattnet i kolven. Vad händer med vattenytan i glasröret?
D
Stämde din hypotes? Försök att förklara hur det hela går till.
E
Skriv en laborationsrapport.
18
Laboration 6: Bygg ett brandlarm
Har du någon gång funderat på hur ett brandlarm fungerar? Nu ska ni i alla fall få testa att bygga ett
eget. Ni får ingen instruktion utan ni skall försöka att komma på själva hur man kan gå till väga för
att få det att fungera.
Materiel:
Bottenplatta
2 Fotklämmor med vingskruv
2 Stativstavar
2 Muffar
Axel
Bimetall på stav
Ringklocka (Eventuellt Lampa)
Batteri 4,5 V
Tändstickor
A
Först av allt måste du tänka ut hur larmet skall fungera. Efter det gäller det att lista ut hur du
skall bygga larmet med den materiel som finns.
B
Beskriv hur ditt larm fungerar.
19
Ord och uttryck
Absoluta nollpunkten = Det kallaste det kan bli. (0º Klevin eller – 273º Celcius)
Bar
= Enhet för tryck
Dynamometer
= Instrument för kraftmätning
Densitet
= Enhet för hur mycket ett ämne väger. (g/cm 3)
Newton
= Enhet för kraft
Pascal
= Enhet för tryck
20