27.07.2013 Views

Kosmos - Syntetisk tale

Kosmos - Syntetisk tale

Kosmos - Syntetisk tale

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

KOSMOS<br />

GRUNDBOG B<br />

ERIK BOTH<br />

HENNING HENRIKSEN


Indhold<br />

Sol, Måne og stjerner · 6<br />

Himlen er over os · 8<br />

Solsystemet · 12<br />

Jorden og Månen · 16<br />

Formørkelser og tidevand · 20<br />

Cafe <strong>Kosmos</strong>: Truslen fra rummet · 24<br />

Magnetisme · 28<br />

Magneter · 30<br />

Magneter og elektrisk strøm · 35<br />

Anvendelse af magnetisme · 40<br />

Målemetoder i fysik · 43<br />

Cafe <strong>Kosmos</strong>: Hjertestarteren · 46<br />

Energi · 50<br />

Energiens mange former · 52<br />

Energibevarelse og varme · 55<br />

Energi i samfundet · 58<br />

Energiforbrug · 61<br />

Cafe <strong>Kosmos</strong>: Krop og energi · 64<br />

Lyd og lys · 68<br />

Lyd · 70<br />

Lys · 74<br />

Anvendelser af “lys” · 79<br />

Anvendelser af “lyd” · 83<br />

Cafe <strong>Kosmos</strong>: Alle regnbuens farver · 86


e<br />

5 P<br />

33 As<br />

16 S<br />

34 Se<br />

T k = –3<br />

d = 2,95 g/L<br />

2 Arsen<br />

8<br />

18<br />

4<br />

T : sublimerer<br />

14 °C<br />

m3 2 Selen<br />

8<br />

18<br />

5<br />

T = 221 °C<br />

s<br />

T = 685 °C<br />

k<br />

d = 4,79 g/cm 3<br />

sphor<br />

T = 44,2 °C<br />

s<br />

T = 280 °C<br />

k<br />

d = 2,34 g/cm<br />

Tellur<br />

3<br />

2 Sv<br />

8<br />

5<br />

T = 119 °C<br />

s<br />

T = 445 °C<br />

k<br />

d = 2,07 g/cm 3<br />

g/L<br />

Te<br />

2 Brom<br />

8<br />

18<br />

6<br />

T = –7,2 °C<br />

s<br />

T = 58,8 °C<br />

k<br />

d = 3,12 g/cm 3<br />

35 Br<br />

2 Iod<br />

8<br />

18<br />

18<br />

T = 114 °C<br />

s<br />

184 °C<br />

/cm 3<br />

18<br />

18<br />

7<br />

53 I<br />

2 K<br />

8<br />

18<br />

7<br />

T = –157 °C<br />

s<br />

T = –153 °C<br />

k<br />

d = 3,48 g/L<br />

36 Kr<br />

2<br />

8<br />

Xenon<br />

54 Xe<br />

T s = –11<br />

T k = –<br />

d =<br />

2<br />

Luft · 90<br />

Nitrogen og oxygen · 92<br />

Carbondioxid, CO 2 · 96<br />

Hydrogen · 99<br />

Ædelgasserne og kemisk binding · 102<br />

Cafe <strong>Kosmos</strong>: Kan kæmpeinsekterne komme igen? · 106<br />

Metaller og ioner · 110<br />

Metaller og legeringer · 112<br />

Metalteknologi · 116<br />

Ioner · 120<br />

Metallerne – udvinding og genbrug · 124<br />

Cafe <strong>Kosmos</strong>: Guld til nytte og til pynt · 128<br />

Syrer og baser · 132<br />

Syrer og baser · 134<br />

Syrer, pH og neutralisation · 138<br />

Katalysatorer og enzymer · 142<br />

Farlige stoffer · 145<br />

Cafe <strong>Kosmos</strong>: Syre i maven · 148<br />

Global miljøkemi · 152<br />

Fossile brændstoffer og biogas · 154<br />

Carbon-kredsløbet · 158<br />

Luftforurening og ozon · 162<br />

Drivhuseffekt og klimaændringer · 166<br />

Cafe <strong>Kosmos</strong>: Graffiti på himlen · 170<br />

Stikord · 174<br />

Litteratur · 176<br />

Fotoliste · 177<br />

Det periodiske system · 178


Forord<br />

Fra kaos til KOSMOS<br />

Naturvidenskabelig forskning drejer sig om at forstå verden.<br />

Ved at undersøge naturen får forskerne viden fx om opbygning<br />

af Solsystemet, om jordmagnetismen, om stoffets mindste<br />

bestanddele og om kemiske processer. Denne viden gør<br />

det muligt at forudsige, hvad der vil ske i bestemte situationer,<br />

der spænder så vidt som forudsigelser af tidspunktet for<br />

kommende solformørkelser og produkterne ved nye kemiske<br />

processer. Ved at lave eksperimenter spørger forskerne naturen.<br />

Og naturen giver et svar, der kan anvendes bl.a. til gavn<br />

for samfundet.<br />

I den anden bog i fysik- og kemisystemet KOSMOS er der<br />

både traditionelle og mere moderne emner. I fysik lærer man<br />

bl.a. om lyd og lys, om elektriske og magnetiske kræfter og om<br />

energi. I kemi lærer man om de kemiske stoffer i luften, om<br />

metallerne og om syrer og baser. Globale miljøproblemer<br />

behandles med dagsaktuelle emner som klimaændringer, forureningsbekæmpelse,<br />

genbrug og en bæredygtig energiforsyning.<br />

Astronomien behandler Universets og Solsystemets<br />

opbygning. I astronomi sættes vores tilværelse i perspektiv ved<br />

at betragte hændelser med en tidshorisont, der er langt, langt<br />

større end et menneskeliv. Samlet dækker kapitlerne de krav,<br />

der stilles til undervisningen i fysik/kemi.<br />

Cafe <strong>Kosmos</strong> artiklen i kapitel 2, Hjertestarteren er skrevet af<br />

overlæge, dr.med. Steffen Helqvist, Rigshospi<strong>tale</strong>t.<br />

Fysik- og kemisystemet KOSMOS har en hjemmeside,<br />

www.kosmos.gyldendal.dk, med et væld af digi<strong>tale</strong> ressourcer.<br />

Hjemmesiden indeholder bl.a. videoer af grundbogens eksperimenter,<br />

animationer, illustrationer og opgaver, der støtter<br />

undervisningen i fysik/kemi.<br />

4


Sådan bruges bogen<br />

Appetitvækker<br />

Hvert kapitel indledes med en appetitvækker,<br />

hvor I kan læse en kort tekst om emnet. I appetitvækkeren<br />

findes også en række spørgsmål, der<br />

besvares i kapitlet.<br />

Grundbogens tekst<br />

I kan læse hvert kapitel som en sammenhængende<br />

tekst. På den måde kommer I gennem emnet<br />

på en overskuelig måde. I kan også vælge at bruge<br />

bogen som opslagsbog, efterhånden som I laver<br />

øvelser og eksperimenter.<br />

Nyttige oplysninger og sidehistorier<br />

Mange steder i bogen er der oversigter med forklaringer<br />

over de faglige ord, der bruges. Der er<br />

også små historier om fx opfindelser, videnskabsmænd<br />

eller moderne forskning.<br />

Eksperimenter og andre aktiviteter<br />

I kopimappen findes mange forskellige øvelser til<br />

hvert kapitel. I grundbogen findes også vejledninger<br />

til eksperimenter, som klassen kan lave<br />

sammen. Efter mange afsnit er der en lille rød trekant<br />

med en henvisning til øvelser, der passer til<br />

netop dette sted i teksten.<br />

Ikonet fortæller, at der er video af ekspe-<br />

<br />

rimentet på www.kosmos.gyldendal.dk,<br />

hvis skolen har købt abonnement. Videoen<br />

giver mulighed for eleverne til at se<br />

eksperimentet igen.<br />

5<br />

Cafe <strong>Kosmos</strong><br />

Cafe <strong>Kosmos</strong> er artikler om forskellige emner inden<br />

for fysik, kemi og astronomi. Her kan I finde ny<br />

viden især om praktiske anvendelser af naturvidenskaben.<br />

I denne bog fortæller Cafe <strong>Kosmos</strong> om så<br />

forskellige emner som hjertestartere, guld og forurening<br />

fra jetfly.<br />

Det ved du nu<br />

Til sidst i hvert kapitel findes en oversigt over,<br />

hvad I nu ved efter at have læst kapitlet.<br />

Prøv dig selv<br />

Når I skal finde ud af, hvor meget I har lært, kan<br />

I bruge siden ‘Prøv dig selv…’. Ved at svare på<br />

spørgsmålene og arbejde med udfordringerne bliver<br />

det tydeligt, hvor meget I har lært.<br />

God fornøjelse med KOSMOS.<br />

Erik Both · Henning Henriksen


Sol, Måne


og stjerner<br />

HIMLEN OVER OS<br />

SOLSYSTEMET<br />

JORDEN OG MÅNEN<br />

FORMØRKELSER OG TIDEVAND<br />

CAFE KOSMOS: TRUSLEN FRA RUMMET<br />

I gamle dage kunne man ikke forstå, hvorfor Solen en sjælden<br />

gang formørkedes, så det blev mørkt et par minutter midt på<br />

dagen. Man kunne heller ikke forstå, hvorfor Månen skiftede<br />

form, og hvorfor alle stjerner bevægede sig i cirkelbaner omkring<br />

Nordstjernen. Nu kan alt dette forklares.<br />

Kapitlet beskriver vores plads i Solsystemet og i Universet.<br />

Kapitlet fortæller om Solen, om Månens faser og om stjernernes<br />

bevægelse. Tidevand, sol- og måneformørkelser forklares.<br />

Men kapitlet stiller også spørgsmål. Er der langt borte planeter<br />

som vores egen jordklode? Kan Jorden blive ramt af et stort<br />

himmellegeme?<br />

Hvad er et stjerneskud?<br />

Hvordan kan man finde ud af, at Jorden er rund?<br />

Hvad er et stjernebillede?<br />

Hvad er en meteor?<br />

Hvorfor er der tidevand?<br />

7


SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

På billedet af nattehimlen har kameraet<br />

været åbent i fire timer. Stjernerne bevæger<br />

sig rundt i cirkelbuer, der alle har samme<br />

centrum Dette centrum ligger meget tæt<br />

ved Nordstjernen. Hvis stjernerne var synlige<br />

om dagen, ville man se, at hele turen rundt<br />

i cirklen tager et døgn.<br />

Himlen over os<br />

Kigger man om natten op mod himlen, kan man uden kikkert<br />

se mere end tusind lysende prikker. Er Månen ikke fremme,<br />

og har man været længe ude, så øjnene er vænnet til mørket,<br />

kan man se endnu flere. Om vinteren over to tusind stjerner.<br />

Men med gode kikkerter bliver det tal langt, langt større. I hele<br />

Universet er der så mange stjerner, at deres antal skal skrives<br />

som et tal med omkring 20 cifre!<br />

Stjernernes bevægelse<br />

Om natten kan man se, at stjernerne bevæger sig i cirkler på<br />

himlen. Om dagen bevæger Solen sig på samme måde. Solen<br />

er nemlig også en stjerne. Den er bare tættere på os. Der findes<br />

milliarder af stjerner, der er helt som “vores” sol.<br />

I meget gamle dage mente man, at Solen og stjernerne<br />

bevægede sig rundt om Jorden. Man troede, at det var højere<br />

magter, der styrede deres bevægelse. I dag ved vi, at bevægelsen<br />

hen over himlen skyldes, at Jorden drejer omkring sig selv.<br />

Solen og stjernerne flytter sig ikke. Det ser bare ud, som om<br />

de flytter sig.<br />

Her fra Jorden ser det ud, som om stjernerne bevæger sig i<br />

en cirkelbevægelse med centrum ved Nordstjernen. Det skyldes,<br />

at Jorden drejer om en akse, der går gennem Nord- og<br />

Sydpolen. Og Nordstjernen ligger på denne akse.<br />

En tur hele vejen rundt i cirklen varer et døgn, fordi en hel<br />

omdrejning af Jorden varer et døgn. Nordstjernen flytter sig<br />

ikke, men alle andre stjerner bevæger sig. Står man på<br />

Nordpolen, vil Nordstjernen stå lige over hovedet. Man siger,<br />

at Nordstjernen her står i zenit. Det punkt på himmelkuglen,<br />

der er lodret over et bestemt sted, kaldes nemlig zenit.<br />

Jorden roterer<br />

En tur rundt om Jorden ved Ækvator er på 40 000 km. På et<br />

døgn har en person på Ækvator altså flyttet sig 40 000 km.<br />

Farten er derfor næsten 1700 km/t. Det er dobbelt så hurtigt,<br />

som et jetfly bevæger sig. Her i Danmark er farten lavere,<br />

omkring 950 km/t. Drejer du på en globus, vil du opdage,<br />

hvorfor vi her i Danmark ikke bevæger os så hurtigt som folk<br />

ved Ækvator.<br />

8


Æ K V AT O R<br />

Altair<br />

SVANEN<br />

Vega<br />

Deneb<br />

Arcturus<br />

ANDROMEDA<br />

M31<br />

CASSIOPEIA<br />

Capella<br />

Nordstjernen<br />

LILLE BJØRN<br />

Castor<br />

STORE BJØRN<br />

(KARLSVOGNEN)<br />

LØVEN<br />

E K L I P T I K A<br />

Regulus<br />

Det er underligt at forestille sig, at Jorden roterer, uden at<br />

vi mærker den høje fart. Kører man i en bil med konstant fart,<br />

mærker man heller ikke, hvor hurtigt der køres. Man kan kun<br />

mærke ændringer i farten. I gamle dage kunne man ikke forestille<br />

sig, at man kunne bevæge sig så hurtigt uden at mærke<br />

det. Derfor troede man, at det var Solen og stjernerne, der flyttede<br />

sig.<br />

Stjernebilleder<br />

Kigger man op på himlen, ser stjernerne ud til at sidde i et fast<br />

mønster. Afstandene mellem stjernerne ændrer sig ikke. Derfor<br />

kaldes stjernerne også fiksstjerner. Det betyder faste stjerner,<br />

der ikke ændrer deres plads i forhold til de andre stjerner.<br />

Grupper af kraftigt lysende stjerner, der ligger tæt ved hinanden,<br />

har fået navne efter især dyr. Men fantasien skal være<br />

Aldebaran<br />

Bellatrix<br />

Pollux<br />

9<br />

ORION<br />

Betelgeuze<br />

TVILLINGERNE<br />

Procyon<br />

Rigel<br />

Astrologi<br />

SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

Stjernene på den<br />

nordlige halvkulge<br />

Stjernekortet viser himlen,<br />

med Nordstjernen i centrum.<br />

Karlsvognen, Orion og<br />

Cassiopeia er de mest kendt<br />

stjernebilleder. De er også<br />

de nemmeste at finde. Det<br />

tågede bånd er Mælkevejen.<br />

Det er en såkaldt galakse.<br />

Dette navn stammer fra det<br />

græske ord for mælk.<br />

Mælkevejen kan nemlig<br />

med god fantasi ligne spildt<br />

mælk.<br />

I gamle dage troede man, at Solens og<br />

planeternes bevægelse havde betydning for<br />

hændelser her på Jorden. Det blev kaldt<br />

astrologi. Der findes stadig overtroiske<br />

mennesker, der mener, at det stjernebillede,<br />

der var lige bag Solen, det øjeblik de blev<br />

født, har betydning for, hvad der sker dem<br />

senere i livet. Astrologernes 12 ”stjernetegn”<br />

er navnene på de stjernebilleder,<br />

der for 2000 år siden var bag Solen i årets<br />

12 måneder.


SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

Et lysår<br />

Astronomerne benytter en særlig enhed<br />

for længde, nemlig et lysår. Det er den<br />

strækning, lyset bevæger sig på et år.<br />

1 lysår er 9 460 000 000 000 km eller<br />

9,46 · 1012 km.<br />

Afstanden til Månen er lille i denne enhed.<br />

Kun 4 · 10 –8 lysår eller 0,00000004 lysår.<br />

Det kan også skrives som 1,3 lyssekund.<br />

En laserstråle fra Jorden er altså 1,3 sekund<br />

om at nå op til Månen.<br />

Afstanden til den nærmeste stjerne er<br />

4,3 lysår. Med moderne teleskoper kan man<br />

se ud til stjernetåger, der ligger 13 milliarder<br />

lysår væk. Det er ca.<br />

120 000 000 000 000 000 000 000 000 m.<br />

Universet er meget stort.<br />

Mælkevejen<br />

Om vinteren kan man på klare nætter se<br />

et tåget bånd strække sig hen over himlen.<br />

Det er Mælkevejen, en samling af flere<br />

milliarder stjerner. Vores sol er blot en af<br />

Mælkevejens mange stjerner. Fordi alle stjerner<br />

i Mælkevejen ligger i et fladt område,<br />

ses Mælkevejen som et bånd på himlen.<br />

Det er helt på samme måde som det “flade<br />

solsystem”. Billedet viser en fjern galakse.<br />

Sådan ville Mælkevejen se ud, hvis man<br />

så på den fra en anden galakse langt borte<br />

i Universet.<br />

god, hvis man på himlen skal finde en lille bjørn, en svane eller<br />

en løve, som er nogle af de dyr, der har givet navn til stjernebilleder.<br />

I Danmark kan man se godt 60 stjernebilleder. Mest<br />

kendt er Karlsvognen, der er en del af Store Bjørn. Andre kendte<br />

stjernebilleder er Cassiopeia og Orion.<br />

Der er meget langt ud til stjernerne. Fra de nærmeste stjerner<br />

har lyset været mere end fire år undervejs til os. Fra de fjerneste<br />

synlige stjerner har turen varet omkring tusind år. Det er<br />

altså “lys fra gamle dage”, der stråler ned til os på en vinternat.<br />

Vi ser ikke disse stjerner, som de ser ud i dag, men som de var<br />

for tusind år siden.<br />

Lyset fra stjernerne bevæger sig hurtigt. I <strong>Kosmos</strong> Grundbog<br />

A blev fortalt, at lyset bevæger sig med farten 300 000 km/s.<br />

Kunne man sende en lysstråle rundt om Jorden, ville strålen<br />

kunne nå mere end syv gange rundt på bare et sekund.<br />

Kopiark 1.1 og 1.2<br />

Planeternes bevægelse<br />

Fiksstjernerne sidder på faste pladser på himlen. Fotograferer<br />

man himlen med et par dages mellemrum, vil man opdage, at<br />

nogle lysende prikker ikke sidder på faste pladser. Det er planeterne.<br />

Ordet planet betyder vandrestjerne. Planeterne lyser,<br />

fordi Solen skinner på dem.<br />

Planeterne flytter sig med forskellig fart på himlen. De fjerneste<br />

planeter bevæger sig kun langsomt i forhold til stjernerne.<br />

Alle syv planeter ser ud til at bevæge sig næsten i samme bane på<br />

himlen. Det skyldes, at Solsystemet er næsten helt “fladt”.<br />

Solen sidder i midten af Solsystemet, og alle planeter bevæger<br />

sig rundt om Solen i baner, der er ellipser. En ellipse er en<br />

fladtrykt cirkel. Alle planeter ligger i et fladt område, dvs. i<br />

samme plan. Den kaldes ekliptika.<br />

Jordens bevægelse<br />

Jorden er også en planet. Den bevæger sig derfor i samme plan<br />

som de andre planeter. Set fra Jorden bevæger Solen sig også<br />

rundt i ekliptika. Den tur varer nøjagtig et år.<br />

Man kan naturligvis ikke se stjernerne, mens Solen er på<br />

himlen. Solens lys er for kraftigt. Men kender man både stjernekortet<br />

og Solens bevægelse om dagen, kan man ud fra nattehimlen<br />

beregne Solens position i ekliptika. Så kan astrono-<br />

10


EKSPERIMENT<br />

merne helt præcist bestemme det stjernebillede, der ligger lige<br />

bag Solen.<br />

Vores sol ligger i udkanten af Mælkevejen, og de stjerner,<br />

der kan ses på himlen, er andre sole, der ligger tæt ved os i<br />

Mælkevejen. De ligger i det flade område, men lidt ”over eller<br />

under” Solen. Når man kigger på langs ind i Mælkevejen, ses<br />

mange stjerner. De danner det tågede bånd på himlen.<br />

En galakse er en samling af mange stjerner. Mælkevejen er<br />

det danske ord for “vores” galakse. Der findes milliarder af<br />

galakser. De nærmeste af dem kan ses med en almindelig kikkert,<br />

men de fjerneste kan kun ses med et stort teleskop. Fra<br />

nogle galakser har lyset været 13 milliarder år om at nå frem<br />

til os. Det er længe siden, for Solen og Jorden blev først dannet<br />

for 4,5 milliarder år siden.<br />

Kopiark 1.3<br />

11<br />

Tegn en planetbane<br />

Nyttige oplysninger<br />

SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

Planeterne bevæger sig ikke i cirkelbaner, men<br />

følger ellipser, der er fladtrykte cirkelbaner.<br />

Tegn planetbaner på gulvet i klassen eller i<br />

skolegården. Benyt en snor, hvis ender er bundet<br />

sammen. Snoren lægges stramt rundt om to<br />

faste punkter. Det kan være to pinde, der holdes<br />

fast. Når et stykke kridt anbringes ved snoren,<br />

så de to dele af snoren er stramme, kan man<br />

tegne en ellipse.<br />

Hvis snorens samlede længde er 6,0 m, og afstandene<br />

mellem pindene er 10,0 cm, får ellipsen<br />

form som Jordens bane. Solen befinder sig ved<br />

den ene af pindene. Jorden har her størrelse som<br />

en lille appelsin. Skal man vise Mars’ bane, skal<br />

snoren være 9,0 m og afstanden mellem pindene<br />

84 cm. Mars’ bane er mere fladtrykt end Jordens.<br />

Man skal have et godt øjemål for at se, at<br />

banerne for Jorden og Mars ikke er cirkler.<br />

Måler man banens diameter forskellige steder,<br />

vil man opdage, at der ikke er <strong>tale</strong> om en cirkel.<br />

Hvis snorlængden er 6,0 m og afstanden mellem<br />

pindene er 2,7 m, får man en ellipse i stil med<br />

den bane en komet (se side 14) vil følge.<br />

Solen er en stjerne blandt milliarder af<br />

andre i Mælkevejen.<br />

På nattehimlen er der fiksstjerner. De sidder<br />

i et fast mønster, de såkaldte stjernebilleder.<br />

Mælkevejen, der ses som et tåget bånd på<br />

himlen, består af milliarder af stjerner. Solen<br />

ligger i udkanten af Mælkevejen.<br />

Planeter er himmellegemer, der bevæger sig<br />

rundt om Solen i ellipseformede baner.<br />

Planeterne flytter sig på nattehimlen tæt på<br />

en linje, der kaldes ekliptika.


SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

I en brintbombe sker der samme proces som<br />

i Solens indre. Hydrogen omdannes til helium.<br />

I kemiske processer forsvinder grundstofferne<br />

ikke. Men er temperaturen meget høj, kan der<br />

foregå processer, hvor to atomkerner smelter<br />

sammen, og danner et nyt grundstof. Samtidig<br />

udvikles der megen energi i form af varme.<br />

Solsystemet<br />

Solsystemet består af Solen, otte planeter, et par dværgplaneter<br />

samt af mange kometer og asteroider. Solen sidder midt i<br />

Solsystemet. Det er tiltrækningskraften fra Solens store<br />

masse, der holder planeterne og de andre himmellegemer i<br />

deres baner. Og det er strålingen fra Solen, der er årsag til, at<br />

der findes liv på vores planet, Jorden.<br />

Solen<br />

Solen blev dannet for 4,5 milliarder år siden. Og den vil lyse i<br />

endnu ca. 5 milliarder år. Solen består næsten udelukkende af<br />

de to luftarter hydrogen og helium. Solen lyser, fordi hydrogen<br />

omdannes til helium. Den proces frigiver megen energi.<br />

Når alt hydrogen i Solens indre er brugt op, vil den først svulme<br />

voldsomt op. Derefter vil den trække sig sammen og blive<br />

til en såkaldt hvid dværg. Den bliver kold og vil ikke længere<br />

lyse. Det har astronomer fundet ud af ved at se på mange<br />

andre sole, dvs. stjerner. Alle stjerner med en størrelse som<br />

vores sol udvikler sig nemlig på samme måde.<br />

I Solens centrum er der meget varmt, omkring 16 millioner<br />

°C. På overfladen er temperaturen 5500 °C. Her er der ofte<br />

små områder, hvor temperaturen er lidt lavere end på resten<br />

af overfladen. Disse områder kaldes solpletter, fordi de ser<br />

mørkere ud end resten af Solen. Følger man solpletternes<br />

bevægelse gennem nogle dage, kan man se, at pletterne flytter<br />

sig. Det er Solen, der roterer.<br />

Solen har en rytme på ca. 11 år. Det betyder, at antallet af<br />

solpletter stiger og falder. Omkring 2011 vil der være mange<br />

solpletter. Omkring 2016 vil der være få.<br />

Kopiark 1.4<br />

De otte planeter<br />

Der kredser otte planeter om Solen. Planeterne er Merkur,<br />

Venus, Jorden, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Indtil<br />

2006 var der ni planeter med Pluto som den yderste planet.<br />

Nu bliver Pluto kaldt en dværgplanet. De planeter, der ligger<br />

tæt ved Solen, er kun kort tid om en rundtur. Merkur bruger<br />

kun 88 dage for at komme rundt om Solen, mens den fjerneste<br />

planet, Neptun, bruger 164 år.<br />

12


EKSPERIMENT<br />

Solpletter<br />

Dværgplaneterne (der er i 2008 kun fire) er runde himmellegemer,<br />

der ikke er store nok til at blive kaldt rigtige planeter.<br />

Pluto har tidligere været en planet, men er nu en dværgplanet.<br />

Den ligger længere væk fra Solen end Neptun.<br />

Kopiark 1.5, 1.6, 1.7, 1.8 og 1.9<br />

Asteroider<br />

Asteroider er små himmellegemer, der findes i området<br />

mellem Mars og Jupiter. De består af sten, men er ikke kugleformede.<br />

Der findes antagelig mere end 1 million asteroider,<br />

der er større end 1 km i udstrækning. Den største er omkring<br />

500 km. Den er altså lidt større end Danmark.<br />

Astronomerne holder omhyggeligt øje med mange asteroider.<br />

Hvis en asteroide støder ind i eller bliver påvirket af tyngdekræfter<br />

fra andre himmellegemer, vil den få en ny bane.<br />

Skulle den komme så langt ud af kurs, så den får retning mod<br />

Jorden, har vi et problem.<br />

13<br />

SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

I et mørklagt lokale er det muligt at se solpletterne. En prismekikkert eller bedre en astronomisk kikkert sigter<br />

mod Solen. Kig ikke mod Solen gennem kikkerten, men brug kikkertens skygge til at se, om retningen er rigtig.<br />

Et par meter bag kikkerten kan man på en skærm eller en væg se et stort billede af Solen.<br />

Tegn solpletterne og omridset af Solen. Gentag målingen et par dage senere. Forsøg på den måde,<br />

at bestemme Solens omløbstid.<br />

Den amerikanske rumfartsorganisation, NASA, har en satellit, SOHO, der observerer Solen.<br />

Sammenlign klassens billede af Solen med SOHO’s optagelser, der kan findes på nettet.<br />

Solen har ikke den samme omløbstid overalt. Ved Solens ækvator vil en solplet have en omløbstid på ca. 25 døgn,<br />

mens omløbstiden i nærheden af Solens poler vil være omkring 35 døgn. Solen er altså ikke et fast legeme<br />

ligesom Jorden og Månen.<br />

PAS PÅ SOLEN<br />

Det er meget farligt, at se direkte på Solen.<br />

Kigger man bare et sekund direkte på<br />

Solen, kan det betyde delvis blindhed resten<br />

af livet. Øjets linse virker som et brændglas,<br />

der opvarmer øjets bagvæg meget kraftigt.


SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

Kometen Hale-Bobb var et flot syn på himlen i<br />

1997. Dens bane er meget aflang. Først om ca.<br />

4200 år vender den tilbage.<br />

Musik i rummet<br />

Voyager-rumskibene bringer lydoptagelser<br />

fra Jorden med ud i rummet. Så hvis rumskibene<br />

om 100 millioner år skulle blive fundet<br />

eller fanget af nogle rumvæsner, vil de bl.a.<br />

kunne høre hilsner fra Jorden på 60 forskellige<br />

sprog, musik fra en symfoni af<br />

Beethoven, fuglekvidder og hvalers sang.<br />

Rumvæsnerne vil da kunne få et indtryk af<br />

livet på Jorden mange millioner år tidligere.<br />

Stjerneskud<br />

Stjerneskud opstår, når små sten fra himmelrummet kommer<br />

ind i Jordens atmosfære. Her bliver de bremset op. De bliver<br />

glødende og fordamper. Hvis en større sten, en meteor, rammer<br />

Jordens atmosfære, brænder den måske ikke helt op. Den<br />

kaldes nu en meteorit.<br />

Der falder omkring et par hundrede meteoritter ned på<br />

Jorden hvert år. Men man skal være meget heldig for at finde<br />

en meteorit. De fleste falder i havet, der udgør 71 % af Jordens<br />

overflade. Der ligger mange meteoritter i jorden rundt i<br />

Danmark. Men de er svære at få øje på, fordi man nemt kan<br />

tro, at de bare er almindelige sten. Der faldt to små meteoritter<br />

ned i Århus i 1971. Tilsammen var deres masse omkring<br />

700 gram.<br />

For nogle milliarder år siden, da Solsystemet var ungt, var<br />

der langt flere himmellegemer. Jorden og Månen blev tit ramt.<br />

Da der senere kom liv på Jorden, fik sådanne træffere voldsomme<br />

konsekvenser. Flere gange er mange dyre- og plantearter<br />

pludselig forsvundet, antagelig efter at en komet eller asteroide<br />

har ramt Jorden.<br />

Kopiark 1.10<br />

Kometer<br />

Kometer er himmellegemer, der bevæger sig i meget aflange<br />

baner. En komet kommer med regelmæssige mellemrum en<br />

tur ind omkring Solen. Her bevæger den sig hurtigt rundt om<br />

Solen. Derefter tager den en tur langt ud i Solsystemet, hvor<br />

den vender om.<br />

Den mest kendte komet er Halleys komet, der blev set første<br />

gang for 2200 år siden. Den kommer med 76 års mellemrum<br />

ind forbi Solen. Den kunne i 1986 ses på nattehimlen<br />

med en lang “hale” af fordampet stof.<br />

Udforskning af planeterne<br />

I 1957 startede rumalderen med opsendelsen af en lille satellit,<br />

Sputnik. Senere, i 1977, blev to Voyager-rumskibe sendt op. De<br />

nåede Jupiter i 1979 og godt et år senere fløj rumskibene forbi<br />

Saturn. Voyager-rumskibene har nu forladt Solsystemet. Først<br />

om mere end 100 millioner år, kommer de i nærheden af en<br />

stjerne og måske et andet solsystem?<br />

14


En tur til Mars og Saturn<br />

Der er senere sendt adskillige rumskibe ud i Solsystemet for at<br />

udforske planeterne. To små fjernstyrede biler har i flere år<br />

kørt rundt på Mars. Omkring Saturn kredser en rumsonde,<br />

Cassini, der foretager målinger af bl.a. Saturns ringe og<br />

mange måner.<br />

Exoplaneter<br />

I 1995 fandt astronomer den første planet uden for vores solsystem.<br />

Planeten kredser omkring en anden stjerne, dvs.<br />

omkring “sin egen sol”.<br />

Indtil 2008 er der fundet omkring 300 planeter i andre solsystemer.<br />

De kaldes exoplaneter. Antallet af kendte exoplaneter<br />

vil stige kraftigt de kommende år. Der er indtil 2008 fundet<br />

fire planeter, hvor størrelsen og temperaturen er omtrent<br />

som på Jorden.<br />

Når astronomerne de kommende år får flere kikkerter i<br />

rummet og endnu bedre teknik, vil der bestemt komme spændende<br />

nyheder om planeter i fjerne solsystemer. Kan der mon<br />

være liv andre steder end på Jorden?<br />

Verdens centrum?<br />

I gamle dage troede man, at Jorden var centrum for hele<br />

Universet. Solen, Månen og stjernerne bevægede sig jo rundt<br />

om Jorden. I dag ved vi, at det er Jorden, der bevæger sig om<br />

Solen. Og Solen er heller ikke centrum i Universet. Solen er<br />

bare en stjerne i udkanten af Mælkevejen.<br />

Fortidens mennesker kunne ikke forestille sig andet, end<br />

at Jorden var centrum, og at alt på himlen drejede sig rundt<br />

om Jorden. Det kaldes det geocentriske verdensbillede (geo<br />

kommer fra det græske ord for Jorden). For over 2200 år siden<br />

havde græske naturfilosoffer sagt, at Solen var centrum for<br />

Jordens årlige bevægelse, og at Jorden drejede om sig selv. Men<br />

dette heliocentriske verdensbillede (helios er det græske ord<br />

for Solen) blev hurtigt glemt. Alle kunne jo med egne øjne se,<br />

at det ikke var rigtigt.<br />

Astronomen Nikolaus Kopernikus var den første, som i<br />

1543 igen påstod, at Solen sad i centrum, og at Jorden kredsede<br />

om Solen. Først i 1838 var kikkerterne blevet så gode, at<br />

alle kunne se, at Solen var i centrum.<br />

15<br />

Uranus<br />

Saturn<br />

SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

Merkur<br />

Månen<br />

Mars<br />

Merkur<br />

Mars<br />

Solen<br />

Venus<br />

Jorden<br />

Jupiter<br />

Solen<br />

Jupiter<br />

Venus<br />

Jorden<br />

Månen<br />

Neptun<br />

Det geocentriske verdensbillede, som alle<br />

troede på i meget gamle dage, har Jorden<br />

i centrum. Udenom kredser Solen, planeterne<br />

og stjernerne.<br />

I dag ved vi, at det heliocentriske verdensbillede<br />

er det rigtige. Her kredser Jorden sammen<br />

med de andre planeter omkring Solen.<br />

Saturn


SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

S<br />

N<br />

S<br />

Det er vinter i Danmark, når Jorden på sin tur<br />

rundt om Solen er til højre ved V. Et halvt år<br />

senere, når Jorden er ved S, har vi sommer.<br />

Jordens tur rundt om Solen varer 365,24 døgn.<br />

Hvert fjerde år, i skudåret, tilføjes en ekstra<br />

dag i kalenderen. På den måde undgås,<br />

at der om rigtig mange år vil blive sommer fx<br />

i december.<br />

Data for Solen, Månen<br />

og Jorden<br />

Solens masse 1,99 · 10 30 kg<br />

Solens radius 6,96 · 10 8 m<br />

Jordens masse 5,98 · 10 24 kg<br />

Jordens radius 6,37 · 10 6 m<br />

Månens masse 7,35 · 10 22 kg<br />

Månens radius 1,74 · 10 6 m<br />

Jordens omløbstid om Solen 365,24 døgn<br />

Månens omløbstid om Jorden 27,3 døgn<br />

Jordens afstand fra fra Solen 1,50 · 10 11 m<br />

Månens afstand fra Jorden 3,84 · 10 8 m<br />

S<br />

S<br />

23,5°<br />

F<br />

E<br />

N<br />

Jorden og Månen<br />

Jorden bevæger sig i en næsten cirkelformet bane omkring<br />

Solen. Turen rundt om Solen varer et år. Jorden drejer også<br />

om sig selv. På et døgn drejer Jorden sig en omgang om sin<br />

akse gennem Nordpolen og Sydpolen. Men Jordens akse ligger<br />

lidt skævt i forhold til den bane, Jorden følger rundt om<br />

Solen. Det betyder, at vi får årstider. Det betyder også, at der<br />

højt mod nord, fx i Nordnorge, er områder, hvor der kan være<br />

midnatssol. Her går Solen slet ikke ned om sommeren, men er<br />

på himlen døgnet rundt.<br />

Jorden på tur om Solen<br />

Jordens afstand til Solen er næsten ens hele året rundt. Det er<br />

derfor ikke afstanden til Solen, der er årsag til, at vi har årstider.<br />

På figuren ses, at Jordens omdrejningsakse ikke er vinkelret<br />

på den plan, som Jorden bevæger sig i på turen rundt om<br />

Solen. Omdrejningsaksen hælder 23,5°. Til venstre på tegningen<br />

ved S falder lyset fra Solen vinkelret ned på Jorden<br />

nord for Ækvator. Så har vi sommer i Danmark. Yderst til<br />

højre ved V falder sollyset vinkelret ned på Jorden syd for<br />

Ækvator. Så er der vinter i Danmark.<br />

Om vinteren kommer Solen i Danmark ikke så højt på<br />

himlen. Derfor er det koldt. Solen giver os mest varme, når<br />

den er højest på himlen, og det er den om sommeren. Men det<br />

er ikke den eneste grund til årstidernes skiften. Dagens længde<br />

betyder også meget.<br />

16<br />

N<br />

Solen<br />

V<br />

S<br />

N


EKSPERIMENT<br />

Årstiderne<br />

På tegningen ses også, at der ved V, dvs. når det er vinter i<br />

Danmark, slet ikke kommer solskin på den øverste del af den<br />

nordlige halvkugle. Her er det derfor nat døgnet rundt. Yderst<br />

til venstre ved S, dvs. når det er sommer i Danmark, er der solskin<br />

hele døgnet højt oppe på den nordlige halvkugle. Der er<br />

midnatssol. På selve Nordpolen er Solen oppe hele døgnet i et<br />

halvt år.<br />

Også i Danmark er der forskel på dagens længde. Om sommeren<br />

er Solen på himlen i længere tid end om vinteren. Det<br />

medvirker til, at temperaturen bliver højere om sommeren.<br />

Når Jorden er ved E og F, er dag og nat lige lange. De to dage<br />

om året, hvor det sker, kaldes jævndøgn. Der er jævndøgn<br />

omkring 21. marts og omkring 23. september. Lige inden<br />

sankthansaften, 21. eller 22. juni, er natten kortest. Det kaldes<br />

solhverv eller sommersolhverv. Et halvt år senere, omkring 21.<br />

eller 22. december, er dagen kortest. Så er der også solhverv,<br />

men denne gang vintersolhverv.<br />

Kopiark 1.11<br />

17<br />

SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

Det er varmere om sommeren end om vinteren,<br />

fordi dagene er længere, og fordi Solens lys<br />

falder mere lodret ned på os. I et mørklagt lokale<br />

kan årstidernes skift vises med en globus og en<br />

kraftig lampe.<br />

Når lyset fra lampen rammer vandret ind mod<br />

globussen på tegningen, vil der være sommer i<br />

Danmark. Flyt globussen over på den modsatte side<br />

af lampen. Nu er det vinter i Danmark.<br />

Drej nu Jorden på globussen en omgang.<br />

Læg mærke til, om Danmark ligger i lys<br />

eller i skygge. Ved at se på, i hvor stor en<br />

del af en omdrejning Danmark ligger i<br />

skyggen, kan man finde nattens længde.<br />

Prøv også at bestemme nattens længde<br />

på det sted af banen, hvor der er vinter<br />

i Danmark.<br />

Nord for en bestemt breddegrad vil der slet ikke<br />

være solskin om vinteren. Denne breddegrad kaldes<br />

polarcirklen. Undersøg, om der er steder i Sverige,<br />

hvor det er mørkt døgnet rundt.


SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

Nymåne<br />

Halvmåne<br />

Fuldmåne<br />

Halvmåne<br />

Nymåne<br />

I toppen af dette billede af Månen ses mange<br />

kratere. De flade områder kaldes have. De<br />

består af størknet lava, som har oversvømmet<br />

det tidligere område med bjerge. I havene ses<br />

enkelte kratere, der er opstået, efter at lavaen<br />

er størknet.<br />

Fuldmåne og nymåne<br />

Månen bevæger sig rundt om Jorden, og undervejs skifter den<br />

udseende. Ved fuldmåne ses den som en cirkelskive. Omkring<br />

nymåne er den ganske tynd. Ser man godt efter, kan man dog<br />

se, at hele Månen stadig er der; blot er der ikke sollys på den<br />

“manglende” del. Der går 29,5 dage mellem to fuldmåner.<br />

Månens bjerge og ”have”<br />

På Månen er der bjerge og kratere. De ringformede bjerge<br />

består af det materiale, der er kastet op, når meteoritter har<br />

ramt Månen. Der er også store, flade områder, der kaldes<br />

“have”. De er dannet af smeltet lava, der kan være opstået, når<br />

meget store meteoritter har ramt Månen. Der er herved sket<br />

en opvarmning, så månematerialet er smeltet og har oversvømmet<br />

de nærliggende områder.<br />

Månens overflade er nærmest ørkenagtig. Den består især<br />

af sten. De fleste er meget små, helt som sand på Jorden. Disse<br />

sten i alle størrelser er resultatet af flere milliarder års meteoritnedslag.<br />

Da der ikke har været flydende vand eller en atmosfære<br />

på Månen, er de knuste materialer blevet liggende, hvor<br />

de er faldet ned.<br />

18


Månevandring, Apollo 16, 1972.<br />

Månens oprindelse?<br />

Der er flere forskellige teorier om Månens oprindelse. Den<br />

mest sandsynlige er, at Månen er et stykke af Jorden, der er<br />

slået af efter et sammenstød med en meget stor asteroide eller<br />

en lille planet på størrelse med Mars. Dette sammenstød er<br />

antagelig sket kort tid efter Jordens dannelse. I starten bevægede<br />

Månen sig tæt ved Jorden, men den har i tidens løb flyttet<br />

sig længere bort.<br />

Denne teori støttes af, at stofferne på Månen ligner stofferne<br />

på Jorden. Man kan også se, at der har været meget<br />

varmt, da Månen blev dannet. Man regner med, at Månen<br />

kort efter sin dannelse var dækket af et flere hundrede kilometer<br />

tykt hav af smeltede stoffer. En lang række stoffer, der<br />

nemt kan fordampe, findes nemlig ikke på Månen.<br />

19<br />

SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx<br />

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx<br />

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx<br />

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx<br />

Nyttige oplysninger<br />

Jorden bevæger sig i en ellipseformet bane<br />

om Solen. En tur rundt varer et år.<br />

Månen bevæger sig i en ellipseformet bane<br />

om Jorden. Der går 29,5 døgn mellem to<br />

fuldmåner.<br />

Ved jævndøgn er dag og nat lige lange.<br />

Ved vintersolhverv har man den korteste<br />

dag i året. Ved sommersolhverv har man<br />

den korteste nat i året.


SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

Jorden Månen<br />

Tegningen viser det rigtige størrelsesforhold<br />

mellem Jorden og Månen. Skulle Solen være<br />

med på tegningen, ville den være en kugle<br />

med en diameter på 58 cm. Og den skulle ligge<br />

62 m borte!<br />

Månen<br />

Jorden<br />

Kerneskygge<br />

Solen<br />

En måneformørkelse kan ses på natsiden af<br />

Jorden, når fuldmånen er i skyggen bag<br />

Jorden.<br />

Formørkelser og tidevand<br />

Månen skifter hele tiden udseende fra nymåne til fuldmåne.<br />

Men undertiden kan fuldmånen blive helt mørk et kort stykke<br />

tid. Den formørkes. Også Solen kan blive formørket.<br />

Måneformørkelse<br />

På den side af Jorden, hvor der er nat, strækker Jordens skygge<br />

sig langt ud i rummet. Når hele Månen bevæger sig ind i<br />

skyggen kommer der en total måneformørkelse. Andre gange er<br />

det kun noget af Månen, der bevæger sig ind i skyggen. Så<br />

kommer der en partiel måneformørkelse. Partiel betyder delvis.<br />

Måneformørkelser er sjældne, for ved de fleste fuldmåner<br />

bevæger Månen sig slet ikke ind i skyggen. Månen passerer<br />

over eller under skyggen. Der kan i gennemsnit ses en total<br />

måneformørkelse hvert andet år i Danmark. Men der er flere<br />

måneformørkelser. Halvdelen af formørkelserne foregår,<br />

mens det er dag i Danmark, så de kan kun ses på den anden<br />

side af Jorden, hvor der er nat.<br />

Solformørkelse<br />

Solen kan også blive formørket. Det sker, når Månen bevæger<br />

sig ind foran Solen og dækker for Solens lys. Ved en solformørkelse<br />

vil man i et lille område på Jorden ikke kunne se<br />

lyset fra Solen. Her er der en total solformørkelse.<br />

Solformørkelser vil ikke blive oplevet af så mange mennesker<br />

som måneformørkelser. I Danmark var der sidst en total<br />

solformørkelse i 1851. Og den næste kommer først i 2142.<br />

Solen og Månen ser ud, som om de har samme størrelse.<br />

De fylder lige meget på himlen. Solen er dog langt den største,<br />

men fordi den ligger længere væk, ser den mindre ud. Med de<br />

afstande, der er i Solsystemet, kan Månen lige netop dække<br />

for solskiven. Derfor opstår der kun skygge på Jorden i et cirkelformet<br />

område med en diameter op til ca. 200 km. Er man<br />

20


Jorden<br />

Månen<br />

Solen<br />

inden for dette område, ser man en total solformørkelse.<br />

Solen forsvinder helt bag Månen. Er man lidt uden for området,<br />

vil Månen kun dække en del af solskiven. Her ser man en<br />

partiel solformørkelse. Det kan opleves i Danmark næsten hvert<br />

andet år.<br />

Skyggeområdet flytter sig hurtigt hen over Jorden. Så en<br />

total solformørkelse kan normalt ses i et område, der kan<br />

være måske 10 000 km langt og ca. 100 km bredt. Det er kun<br />

en lille del af Jordens overflade. Det er derfor, at kun få mennesker<br />

kommer til at opleve en total solformørkelse.<br />

Ved en total solformørkelse bliver Solen langsomt dækket<br />

af Månen. Der går omkring en time fra Månen begynder at<br />

skygge for Solen, til den to<strong>tale</strong> formørkelse starter. Mens solskiven<br />

bliver mindre, begynder fuglene at søge nattely, og det<br />

bliver koldt.<br />

Under den to<strong>tale</strong> formørkelse, kan man se morgenrøde<br />

hele vejen rundt i horisonten. Der er jo stadig solskin langt<br />

borte. Enkelte kraftigt lysende stjerner kan også ses. Efter en<br />

kort periode, normalt et par minutter, kommer Solens lys<br />

langsomt igen.<br />

Mens Månen dækker for Solen, kan man se et lysende, uregelmæssigt<br />

område rundt om Solen. Dette område, Solens<br />

korona, kan normalt ikke ses på grund af det kraftige lys fra<br />

Solen. Men under en solformørkelse, når det kraftige lys er<br />

fjernet, ses koronaen. Koronaen er meget varme luftarter, der<br />

er det yderste af Solens atmosfære.<br />

Kopiark 1.12<br />

21<br />

SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

En solformørkelse kan kun ses i et smalt bånd<br />

på Jorden, hvor Månen skygger for Solens lys.<br />

Når solskiven er dækket af Månen, kan man se<br />

Solens korona.


SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

Månen Jorden<br />

På den del af Jorden der er tættest ved Månen,<br />

og på den del der er længst væk, forhøjes<br />

vandstanden. På siden nærmest Månen kan det<br />

forklares ved, at Månen her tiltrækker vandet<br />

mest. På ”bagsiden” kan det forklares ved, at<br />

vandet her tiltrækkes mindst, så det nærmest<br />

falder af. Den rigtige forklaring er dog langt<br />

mere kompliceret. Og fordi Jorden roterer, vil<br />

flodbølgen i virkeligheden ikke ligge som på<br />

tegningen, men komme med<br />

en forsinkelse.<br />

Nyttige oplysninger<br />

En solformørkelse finder sted, når Månen<br />

skygger for Solens lys. En total solformørkelse<br />

kan kun ses i et smalt bælte på<br />

Jorden.<br />

En måneformørkelse finder sted, når Månen<br />

ligger i skyggen bag Jorden. En måneformørkelse<br />

kan ses fra den halvdel af Jorden,<br />

hvor det er nat.<br />

Tidevandet opstår, fordi der er små forskelle<br />

i tiltrækningskraften fra Månen (og Solen).<br />

Tidevandet er højest, når der er flod, og<br />

lavest, når der er ebbe.<br />

Ved fuldmåne og ved nymåne er tidevandet<br />

særlig kraftigt. Det kaldes springflod.<br />

Tidevand<br />

To gange hvert døgn er der ved mange kyster højvande, og to<br />

gange er der lavvande. Det kaldes flod og ebbe. Det er især<br />

Månen, der er årsag til, at vandet stiger og falder.<br />

På den side af Jorden, der vender mod Månen, buler havoverfladen<br />

lidt op. På den anden side af Jorden er der også en<br />

bule. Det skyldes meget små forskelle i tiltrækningskraften<br />

fra Månen. Hvis hele Jorden var dækket af hav, ville bulen kun<br />

være omkring en halv meter høj. Landområderne medfører, at<br />

tidevandsbølgen nogle steder slet ikke når frem. Andre steder<br />

forstærkes den. Nogle steder, i tragtformede områder, kan forskellen<br />

mellem flod og ebbe blive 15 meter. Ved Bornholm er<br />

tidevandsbølgen så lille, at den næsten ikke bemærkes.<br />

Solen har lige som Månen en tilsvarende virkning på vandet.<br />

Solens virkning er dog ikke så stor, men står Solen,<br />

Månen og Jorden på linje, forstærkes effekten. Det sker ved<br />

fuldmåne og nymåne. Så bliver forskellen mellem flod og<br />

ebbe ekstra høj. Det kaldes springflod. Når der er halvmåne,<br />

modvirker kræfterne fra Solen og Månen hinanden. Så er tidevandsbølgen<br />

lille. Det kaldes nipflod.<br />

For mange milliarder år siden lå Månen meget tættere på<br />

Jorden end nu. Derfor havde tidevandsbølgen en højde på<br />

flere hundrede meter. Der blev brugt store energimængder de<br />

steder, hvor landjorden bremsede tidevandsbølgen. Det bevirkede,<br />

at Jorden kom til at rotere langsommere. Da Jorden blev<br />

dannet, var døgnet flere timer kortere end i dag.<br />

22


EKSPERIMENT<br />

Tidejord<br />

Tidevandsbølgen<br />

Der findes også “tidejord”. Jordoverfladen bølger nemlig op<br />

og ned i takt med tidevandet. Det er også Månen, der får jordoverfladen<br />

til at bule lidt op. Her i Danmark giver tidejorden<br />

en bølge på godt 10 cm. Det er ikke noget, man mærker i det<br />

daglige, men med følsomme måleinstrumenter kan tidejorden<br />

måles.<br />

Der er også tidejord på Månen. Det er Jordens tiltrækningskraft,<br />

der er årsagen. For flere millioner år siden var tidejorden<br />

på Månen meget stor. Bølgen var flere hundrede meter høj, så<br />

Månen blev æltet hele tiden. Det kostede så store energimængder,<br />

at Månen til sidst holdt helt op med at rotere. Det er derfor,<br />

Månen i dag altid vender samme side mod Jorden.<br />

23<br />

SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

I København er det vanskeligt at måle<br />

tidevandsbølgen. Ved Vesterhavet er<br />

der over en meter forskel på ebbe og<br />

flod. Men nogle steder i dybe bugter i<br />

udlandet kan forskellen være helt op til<br />

15 meter.<br />

Denne forskel kan vises i et bølgekar.<br />

Lav først en lille bølge ved at vippe med<br />

karret. Læg så en stor tragt ned i den<br />

ene ende af karret. Lav igen en bølge,<br />

der har samme størrelse som den første.<br />

I tragten, der skal forestille en bugt, vil<br />

bølgen blive meget højere.


MYSTERIET I TUNGUSKA<br />

Tirsdag d. 30. juni 1908 skete noget<br />

mærkeligt. I Kina så man tidligt om<br />

morgenen et stort himmellegeme<br />

bevæge sig hurtigt mod vest. Der<br />

var på himlen et lysende spor med<br />

en mørk hale. Få sekunder efter<br />

ramte himmellegemet ned i atmo-<br />

CAFE KOSMOS<br />

TRUSLEN<br />

FRA RUMMET<br />

Jorden er mange gange blevet ramt af store himmellegemer.<br />

Det har forårsaget død og ødelæggelse. Det var<br />

antagelig en stor meteorit, der var medvirkende til, at<br />

dinosaurerne uddøde for 65 millioner år siden. Kan det<br />

mon ske igen? Kan livet på Jorden ophøre, hvis Jorden<br />

rammes?<br />

19 år efter hændelsen i Tunguska kunne man se, at alle træer i et område<br />

større end Fyn var væltede. Træerne lå, så de alle pegede væk fra midten af det<br />

store område. Der var ikke noget krater. Og der blev ikke fundet rester af himmellegemet.<br />

sfæren over det kæmpestore, øde<br />

skovområde ved Den stenede<br />

Tunguska-flod i Sibirien.<br />

Rundt i verden skete der uforklarlige<br />

ting. Følsomme barometre i<br />

England viste pludselige og hurtige<br />

trykændringer. Seismografer, dvs.<br />

jordskælvsmålere, viste, at jorden i<br />

24<br />

Sibirien havde rystet. To dage senere<br />

blev det ikke mørkt om natten i<br />

København. Nætterne var så lyse,<br />

at det var muligt at læse avis. Alle<br />

undrede sig, men ingen vidste,<br />

hvad der var sket.<br />

Først 19 år senere, efter første verdenskrig<br />

og den russiske revolution,<br />

kom en ekspedition til området<br />

ved Tunguska-floden. Her kunne<br />

øjenvidner berette om en voldsom<br />

ildkugle og store skovbrande i<br />

1908.<br />

Senere undersøgelser tyder på, at<br />

en komet, især bestående af is,<br />

med en fart på over 10 km/s blev<br />

bremset i atmosfæren ca. 8 km<br />

oppe. Den voldsomme gnidning fik<br />

kometen til at fordampe. Der kom<br />

herved en eksplosion, der var mere<br />

end 500 gange større end de atombombeeksplosioner<br />

i Japan, der afsluttede<br />

anden verdenskrig i 1945.<br />

Den voldsomme trykbølge væltede<br />

eller knækkede træerne i området.<br />

Trykbølgen bevægede sig hele<br />

vejen rundt om Jorden. Der blev<br />

kastet en masse støv op i atmosfæren,<br />

hvor det højt oppe bevægede<br />

sig rundt om Jorden. Støvet<br />

var årsagen til de lyse nætter på<br />

den anden side af kloden. De små<br />

støvpartikler reflekterede sollyset<br />

ned til jorden.<br />

Der foregår stadig undersøgelser<br />

af sporene efter Tunguska-hændelsen.<br />

Nedfald fra eksplosionen kan<br />

findes omkring 40 meter nede i<br />

indlandsisen på Grønland og i tørv<br />

i området omkring Tunguska. Med<br />

bl.a. undersøgelser af isprøver og<br />

tørv får man en bedre viden om det<br />

himmellegeme, der heldigvis denne<br />

gang faldt ned i et øde skovområde<br />

og ikke i nærheden af et tætbefolket<br />

bysamfund.


Leonid Kulik var den første<br />

forsker, der i 1927 besøgte området<br />

ved Tunguska.<br />

KAN DET SKE IGEN?<br />

Jorden er de seneste milliarder år<br />

mange gange blevet ramt af andre<br />

himmellegemer. På et eller andet<br />

tidspunkt vil Jorden antagelig igen<br />

blive ramt af et stort himmellegeme.<br />

Det vil få voldsomme konsekvenser.<br />

Tunguska-hændelsen for<br />

hundrede år siden vil kunne gentage<br />

sig.<br />

Astronomerne holder øje med<br />

himlen for at opdage ukendte himmellegemer,<br />

der kunne være på vej<br />

mod Jorden. Og der holdes øje med<br />

alle de kendte. Der tænkes meget<br />

på, hvad der kan gøres, hvis man<br />

en dag finder et himmellegeme med<br />

kurs mod Jorden.<br />

Kan man sende et rumskib ud til<br />

himmellegemet og skubbe lidt til<br />

det? Eller skal der sprænges en<br />

brintbombe på himmellegemet, så<br />

det går i mange mindre stykker?<br />

Man kan måske skubbe det væk fra<br />

retningen mod Jorden? Det kan<br />

CAFE KOSMOS<br />

man, hvis himmellegemet ikke er<br />

for stort, og hvis man opdager det<br />

mange år inden sammenstødet<br />

med Jorden.<br />

STORE KONSEKVENSER<br />

En stor komet eller asteroide, der<br />

rammer Jorden, vil dræbe alle dyr<br />

og mennesker tæt ved nedslagsstedet.<br />

Rammer himmellegemet<br />

25<br />

ned i havet, vil der opstå kraftige<br />

tsunamier. Det er bølger, der stiger<br />

til en ufattelig højde, når de<br />

nærmer sig landjorden. Rammer<br />

himmellegemet på land, vil store<br />

mængder stof blive kastet op i<br />

luften. Det vil spærre for lyset fra<br />

Solen. Der er så risiko for, at en<br />

lang periode uden sollys kan<br />

ødelægge store dele af livet her på<br />

Jorden.<br />

Tunguska-kometen, der havde bevæget sig i rummet i millioner af år, ramte<br />

heldigvis et øde område i Sibirien. Var den på sin lange rejse blevet forsinket<br />

omkring 10 minutter, ville den have ramt storbyen Sankt Petersborg.


Solen er en stjerne blandt milliarder<br />

af andre i Mælkevejen.<br />

Mælkevejen, der ses som et<br />

tåget bånd på himlen, består af<br />

milliarder af stjerner. Solen ligger<br />

i udkanten af Mælkevejen.<br />

På nattehimlen er der fiksstjerner.<br />

De sidder i et fast mønster,<br />

de såkaldte stjernebilleder.<br />

Solsystemet består af Solen,<br />

otte planeter og mange mindre<br />

himmellegemer.<br />

De otte planeter i Solsystemet<br />

er Merkur, Venus, Jorden, Mars,<br />

Jupiter, Saturn, Uranus og<br />

Neptun.<br />

Planeter, asteroider og kometer<br />

bevæger sig i ellipseformede<br />

baner omkring Solen.<br />

Meteoritter er små himmellegemer,<br />

der er faldet ned på<br />

Jorden.<br />

Rumsonder er fløjet forbi alle<br />

planeterne.<br />

DET VED DU NU OM SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

HIMLEN OVER OS<br />

Planeter er himmellegemer, der<br />

bevæger sig rundt om Solen i<br />

ellipseformede baner.<br />

Planeterne flytter sig på nattehimlen<br />

tæt på en linje, der<br />

kaldes ekliptika.<br />

SOLSYSTEMET JORDEN OG MÅNEN<br />

Jorden bevæger sig i en ellipseformet<br />

bane om Solen. En tur<br />

rundt varer et år.<br />

Månen bevæger sig i en ellipseformet<br />

bane om Jorden. Der går<br />

29,5 døgn mellem to fuldmåner.<br />

Jordens akse er ikke vinkelret på<br />

den plan, hvor Jorden bevæger<br />

sig rundt om Solen. Jordens akse<br />

hælder 23,5°. Hældningen medfører,<br />

at vi får sommer og vinter.<br />

Ved jævndøgn er dag og nat lige<br />

lange.<br />

Ved vintersolhverv har man den<br />

korteste dag i året. Ved sommersolhverv<br />

har man den korteste<br />

nat i året.<br />

26<br />

FORMØRKELSER OG TIDEVAND<br />

En solformørkelse finder sted,<br />

når Månen skygger for Solens<br />

lys. En total solformørkelse kan<br />

kun ses i et smalt bælte på<br />

Jorden.<br />

En måneformørkelse finder sted,<br />

når Månen ligger i skyggen bag<br />

Jorden. En måneformørkelse<br />

kan ses fra den halvdel af Jorden,<br />

hvor der er nat.<br />

Tidevandet opstår, fordi der<br />

er små forskelle i tiltrækningskraften<br />

fra Månen (og Solen).<br />

Tidevandet er højest, når der er<br />

flod, og lavest, når der er ebbe.<br />

Ved fuldmåne og ved nymåne<br />

er tidevandet særlig kraftigt.<br />

Det kaldes springflod.


KAN DU HUSKE?<br />

Hvad er polarcirklen?<br />

Hvad er forskellen på en planet<br />

og en stjerne?<br />

Hvor længe kan Solen blive ved<br />

med at sende energi til os?<br />

Hvad er midnatssol?<br />

Hvor mange stjerner kan man<br />

se med det blotte øje?<br />

Hvad er Mælkevejen?<br />

PRØV DIG SELV<br />

Hvilken af disse planeter er<br />

sværest at få øje på? Merkur,<br />

Jupiter eller Saturn?<br />

Hvor vil du se Nordstjernen stå,<br />

når du befinder dig tæt ved<br />

Ækvator?<br />

Kan man se fuldmånen midt på<br />

dagen? Kan man se nymånen<br />

midt om natten?<br />

Er der fuldmåne eller nymåne<br />

ved en solformørkelse?<br />

Hvad er astrologi, og<br />

har det noget med<br />

astronomi at gøre?<br />

UDFORDRING<br />

Læs kapitel 1 i 1. Mosebog i<br />

Biblen. Er der noget i skabelsesberetningen,<br />

der stemmer med<br />

vor viden i dag?<br />

Find ud af, hvor langt væk fra<br />

Solen rumsonden Voyager 2 er<br />

kommet på forskellige tidspunkter.<br />

Fx i 1979, 1985, 2000 og 2050.<br />

27<br />

FORSTÅR DU?<br />

Forklar, hvorfor forskellen mellem<br />

flod og ebbe er meget større i<br />

London end i København.<br />

Forestil dig, at du for 150 år siden<br />

stod på en øde ø, hvor de indfødte<br />

aldrig havde været i kontakt<br />

med omverdenen. Hvordan<br />

ville du kunne overbevise dem<br />

om, at Jorden er rund?


Magnetisme<br />

MAGNETER<br />

MAGNETER OG ELEKTRISK STRØM<br />

ANVENDELSE AF MAGNETISME<br />

MÅLEMETODER I FYSIK<br />

CAFE KOSMOS: HJERTESTARTEREN<br />

Alle har som børn leget med magneter og følt de mærkelige<br />

tiltrækkende og frastødende kræfter. Selve Jorden er en stor<br />

magnet, der får et kompas til at vise retningen mod nord.<br />

Jordmagneten virker også på partikler fra Solen. Når de bevæger<br />

sig højt oppe i atmosfæren, opstår de smukke mønstre, der som<br />

nordlys kan ses bl.a. i Norge og engang imellem også i Danmark.<br />

Det er også jordmagneten, der om efteråret hjælper nogle<br />

trækfugle med at finde retningen mod syd, mod varmere lande.<br />

Magneter findes bl.a. på lågerne i køkkenskabe, i højt<strong>tale</strong>re,<br />

i elektromotorer, i vindmøllernes generatorer og på betalingskort.<br />

Magneter og magnetisme har mange anvendelser i det<br />

moderne samfund.<br />

Hvad er et kompas?<br />

Hvilke materialer tiltrækkes af en magnet?<br />

Hvad er en elektromagnet?<br />

Hvordan virker en højt<strong>tale</strong>r?<br />

Hvordan laver man elektrisk strøm i en vindmølle?<br />

29


MAGNETISME<br />

Stangmagneter har forskellige poler i de to<br />

ender. Poler med samme farve frastøder hinanden.<br />

Poler med forskellig farve tiltrækker<br />

hinanden. Men begge<br />

slags poler kan<br />

tiltrække ting<br />

af jern.<br />

Magneter i hjemmet<br />

og i fysik/kemi-lokalet.<br />

Magneter<br />

Magneter har været kendt i meget lang tid. I Kina har man for<br />

over to tusind år siden haft kompasser, der kunne vise retningen<br />

mod nord. I Europa har kompasser i 800 år været<br />

brugt ved rejser til søs.<br />

I Tyrkiet ligger en by, der hedder Manisa, men som tidligere<br />

havde det græske navn Magnesia. Her findes en jernmalm,<br />

magnetit, der blev brugt til at lave de første kompasser i Europa.<br />

Det er byen Magnesia, der har givet navn til ordene magnet og<br />

magnetisme.<br />

Nordpol og sydpol<br />

Begge ender på en stangmagnet kan tiltrække jern. Men magnetens<br />

to ender er alligevel forskellige. Enderne på to stangmagneter<br />

vil nemlig enten tiltrække eller frastøde hinanden.<br />

De to ender kaldes sydpol og nordpol. På tegningen er nordpolen<br />

rød, og sydpolen er hvid. To ens poler vil altid frastøde<br />

hinanden, mens to forskellige magnetiske poler, dvs. en nordpol<br />

og en sydpol, vil tiltrække hinanden.<br />

Hænges en magnet vandret op i en tynd tråd, vil magneten<br />

dreje sig, så enderne peger mod nord og syd. Det skyldes, at<br />

Jorden selv er en stor magnet, der virker med kræfter på magneten.<br />

Den ende af stangmagneten, der peger mod nord, er<br />

magnetens nordpol. Den tiltrækkes af jordmagnetens sydpol.<br />

Drysser man jernspåner på et stykke papir, der ligger over<br />

en stangmagnet, kan man se, at spånerne lægger sig i et mønster.<br />

Spånerne stråler ud fra de områder, hvor magneten er<br />

kraftigst, nemlig i enderne. I midten af stangen er den magnetiske<br />

virkning ikke så stor. Spånernes mønster viser retningen<br />

af den magnetiske kraft omkring magneten.<br />

Kopiark 2.1, 2.2 og 2.3<br />

Magnetiske stoffer<br />

Kun få grundstoffer bliver tiltrukket af magneter. Det er<br />

metallerne jern, nikkel og cobalt. Også et par andre grundstoffer,<br />

der kun findes i små mængder, kan blive tiltrukket.<br />

Men mange legeringer, dvs. blandinger af forskellige metaller,<br />

kan tiltrækkes.<br />

Magneter fremstilles som regel af en legering af alumini-<br />

30


um, nikkel, cobalt og jern. De hedder alnico-magneter pga. de<br />

tre stoffer i legeringen. De kraftigste magneter er dog lavet af<br />

legeringer, der indeholder et af de ret sjældne metaller neodym<br />

eller samarium.<br />

Magneter kan fremstilles i alle mulige faconer, så de kan<br />

bruges i legetøj, i højt<strong>tale</strong>re og som holdere på opslagstavler.<br />

Man kan også få skruetrækkere, der er gjort magnetiske, så de<br />

kan holde fast på skruer. På den måde kan man arbejde på steder,<br />

hvor det er svært at få plads til at holde på skruen.<br />

Småmagneter<br />

Stangmagneter har en pol i hver ende. Midten af en stangmagnet<br />

har ikke nogen pol. Men hvis man saver en magnet<br />

over på midten, vil man få to nye, mindre stangmagneter, der<br />

har poler i enderne. Der er altså opstået en nordpol og en sydpol<br />

på et sted, hvor der ikke tidligere var nogen magnetisk pol.<br />

Det kan forklares med en model, hvor magneten er opbygget<br />

af mange, ganske små magneter, der ligger parallelt. Alle<br />

med nordpolen i samme retning. De steder, hvor enderne på<br />

to småmagneter rører hinanden, ophæver nord- og sydpolen<br />

hinanden. Samlet er det, som om stangmagneten kun har to<br />

poler, én i hver ende.<br />

Hvert lille område i den store magnet virker altså som en<br />

magnet. Når alle disse småmagneter ligger i tilfældige retninger,<br />

er stoffet ikke magnetisk. Men hvis småmagneterne er<br />

blevet drejet, så de har fået samme retning, er stoffet blevet<br />

magnetiseret. Man har en magnet.<br />

31<br />

MAGNETISME<br />

Jernspånerne drejer sig, så de ligger i den<br />

retning, den magnetiske kraft virker.<br />

Spånerne viser magnetfeltet, dvs. retningen<br />

af den magnetiske kraft omkring en stangmagnet.<br />

Småmagnet<br />

Stangmagneten i midten er opbygget<br />

af mange småmagneter, der alle ligger<br />

med nordpolerne i samme retning.<br />

I et umagnetisk stof er der også småmagneter.<br />

De ligger hulter til bulter som<br />

vist nederst. Den nederste stang virker<br />

derfor ikke som en magnet.


MAGNETISME<br />

GBB-2.07<br />

Clipsene er blevet magnetiseret af den<br />

store magnet. Derfor kan clipsene holde fast<br />

i hinanden.<br />

De to magneter af neodym er så kraftige, at de<br />

nemt kan tiltrække hinanden gennem en finger.<br />

Sådan laver man en magnet<br />

Holder man to clips af jern i nærheden af hinanden, kan man<br />

ikke mærke nogen magnetisk kraft mellem dem. Jernet i clipsene<br />

er ikke magnetiseret. Småmagneterne peger i alle mulige<br />

retninger. Men hænger man en clips op under enden på en<br />

stangmagnet, bliver clipsen magnetiseret. Magnetfeltet fra<br />

stangmagneten drejer småmagneterne i clipsen. Clipsen<br />

under magneten kan nu holde fast i endnu en clips, der på<br />

den måde også bliver magnetiseret. Et magnetfelt kan altså<br />

dreje småmagneterne i et umagnetiseret stof, så stoffet bliver<br />

magnetisk.<br />

Trækker man enden af en stangmagnet hen over en clips,<br />

bliver clipsen til en meget svag magnet. Stangmagnetens pol<br />

har nemlig drejet småmagneterne, mens den blev flyttet.<br />

Kopiark 2.4 og 2.5<br />

Permanente magneter<br />

Nogle stoffer kan danne permanente magneter. Her bliver<br />

småmagneterne siddende i den retning, de fik, da stoffet blev<br />

magnetiseret.<br />

Andre stoffer, fx det jern clipsene er lavet af, er “bløde”<br />

magneter. Efter en magnetisering af disse stoffer vil småmagneternes<br />

tilfældige bevægelser igen gøre stofferne næsten<br />

umagnetiske.<br />

En permanent magnet kan være meget svær at afmagnetisere,<br />

mens det sker næsten helt af sig selv i de bløde magneter.<br />

I alle magnetiske stoffer forsvinder de magnetiske egenskaber,<br />

når temperaturen bliver for høj. Ved høj temperatur<br />

bevæger molekylerne i stoffet sig hurtigere. Derfor vil retningen<br />

af småmagneterne også ændre sig. Til sidst ligger de<br />

helt tilfældigt. Så ved en opvarmning kan permanente magneter<br />

meget nemt afmagnetiseres.<br />

Alnico-magneter og neodym-magneter holder deres stærke<br />

magnetisering, når de først er magnetiserede. Men varmer<br />

man magneterne op, forsvinder magnetiseringen. Det skyldes,<br />

at småmagneterne kommer til at bevæge sig hurtigere, og derfor<br />

ikke længere kan ligge i samme retning. Neodym-magneter,<br />

der er de stærkeste magneter, kan kun være magnetiske<br />

ved temperaturer under ca. 80 °C.<br />

Kopiark 2.6, 2.7, 2.8 og 2.9<br />

32


Magnetfeltet omkring en magnet<br />

En kompasnål, der er i nærheden af en stangmagnet, vil stille<br />

sig i forskellige retninger afhængig af, hvor den befinder sig.<br />

Den retning, som kompasnålens nordpol peger mod, viser<br />

magnetfeltets retning. Magnetfeltet kan tegnes som nogle linjer,<br />

der går fra magnetens nordpol til dens sydpol. En kompasnål<br />

vil altid dreje sig, så den følger magnetfeltets retning.<br />

Magnetfeltet omkring en stangmagnet og omkring Jorden<br />

er vist på tegningen. Formen af de to magnetfelter er ens.<br />

Magnetfeltet er dog langt kraftigere omkring en stangmagnet<br />

end omkring Jorden. Feltet ved de kraftigste magneter er mere<br />

end 10 000 gange større end det magnetfelt, Jorden frembringer<br />

i Danmark.<br />

Kopiark 2.10 og 2.11<br />

Trækfugle<br />

Hvert år rejser trækfugle flere tusind kilometer mod nord og<br />

syd for at følge det gode vejr. Hvordan finder trækfuglene vej?<br />

Mange af fuglenes ruter følger kystlinjer, men fuglene kan<br />

også navigere efter retningen til Solen og visse stjerner. Mange<br />

fuglearter har en slags indbygget kompas, der udnytter retningen<br />

af Jordens magnetfelt. Det kan vises ved at anbringe<br />

fuglene i et stort bur, hvori der er lavet et magnetfelt, hvis<br />

størrelse og retning kan ændres. Fuglene vil flyve i en bestemt<br />

retning i forhold til det magnetfelt, der er i buret.<br />

33<br />

Trækfugle<br />

S<br />

N<br />

MAGNETISME<br />

Det magnetiske felt fra en stangmagnet<br />

ligner det magnetiske felt omkring Jorden.<br />

Pilene viser retningen af kraften på en<br />

kompasnåls nordpol.<br />

Mange fuglearter, der om efteråret rejser<br />

mod syd, har et indbygget kompas. Dette<br />

kompas findes antagelig i øjet. Fuglene kan<br />

nemlig kun finde den rigtige retning, hvis<br />

de også udsættes for lys af bestemte farver.<br />

Hvordan fuglenes kompas virker, er endnu<br />

ikke helt opklaret.


MAGNETISME<br />

En flydende magnet<br />

Nyttige oplysninger<br />

Magneter har to poler, en nordpol og<br />

en sydpol.<br />

To ens poler frastøder hinanden.<br />

To forskellige poler tiltrækker hinanden.<br />

Magneter er omgivet af et magnetfelt,<br />

hvor feltlinjerne viser magnetfeltets retning.<br />

Jorden er omgivet af et magnetfelt.<br />

Nordlys<br />

Nordlys er et himmelfænomen, der kun sjældent opleves i<br />

Danmark. Nordlyset ser ud som et bølget tæppe med forskellige<br />

farver, der langsomt skifter udseende.<br />

Nordlys i Danmark kommer et par dage efter, at der har<br />

været særlig kraftig aktivitet på Solens overflade. Så udsendes<br />

mange elektrisk ladede partikler fra Solen. Når partiklerne<br />

efter en tur på ca. tre dage kommer frem til Jorden, vil de blive<br />

påvirket af magnetfeltet. Partiklerne vil bevæge sig i krumme<br />

baner, og en del af dem vil til sidst have retning ned mod<br />

Jordens overflade. Her vil de ramme toppen af atmosfæren i et<br />

stort ringformet område, der har centrum i den magnetiske<br />

sydpol. Ringen har en radius på flere tusind kilometer.<br />

Når de hurtige partikler fra Solen bliver bremset af oxygen-<br />

og nitrogenmolekyler højt oppe i atmosfæren, udsendes<br />

der lys. Nordlyset dannes mere end 100 kilometer oppe.<br />

Satellitter, der holder øje med Solen, kan se, når der er<br />

mange partikler på vej. Så udsendes et varsel om, at der et par<br />

dage senere vil kunne ses et kraftigt nordlys. Mens nordlys<br />

kun sjældent kan opleves i Danmark, er det et helt almindeligt<br />

himmelfænomen i bl.a. Norge.<br />

34<br />

Et barberblad magnetiseres, ved at en kraftig<br />

magnet flere gange stryges i samme retning<br />

hen over bladet. Med en magnetnål vises, at<br />

barberbladet er blevet magnetiseret.<br />

Læg forsigtigt et lille stykke avispapir på<br />

vandet i en skål. Læg barberbladet på papiret.<br />

Når papiret går til bunds, flyder barberbladet.<br />

Det vil nu som en flydende magnet indstille<br />

sig i retningen nord-syd.<br />

<br />

EKSPERIMENT


Magneter<br />

og elektrisk strøm<br />

To ens elektriske ladninger frastøder hinanden, men en positiv<br />

og en negativ ladning tiltrækker hinanden. Ens magnetiske<br />

poler frastøder hinanden, og forskellige poler tiltrækker<br />

hinanden. Er der mon en sammenhæng mellem elektriske og<br />

magnetiske fænomener?<br />

Ørsteds eksperiment<br />

Omkring 1800 havde den italienske fysiker Volta bygget det<br />

første batteri, der kunne sende elektrisk strøm gennem en ledning.<br />

På det tidspunkt mente man helt korrekt, at elektrisk<br />

strøm var ladninger, der bevægede sig i en ledning. Men man<br />

troede også, at magnetisme skyldtes et magnetisk stof, der på<br />

en alle anden måde fandtes i magneterne.<br />

I april 1820 udførte den danske professor H.C. Ørsted et<br />

forsøg i forbindelse med en forelæsning om strøm og magnetisme.<br />

Han holdt en tynd platintråd over en kompasnål. Når<br />

en stor strøm løb gennem tråden, kunne han se, at kompasnålen<br />

bevægede sig ganske lidt. Ørsted troede først, at det var<br />

strålingen fra den glødende tråd, der fik kompasnålen til at<br />

bevæge sig. Flere forsøg viste dog, at det var den elektriske<br />

strøm i ledningen, der påvirkede kompasnålen.<br />

Kopiark 2.12<br />

35<br />

MAGNETISME<br />

Hans Christian Ørsted, dansk fysiker og kemiker<br />

(1777-1851).<br />

Ørsted opdagede i 1820, at en elektrisk strøm<br />

påvirkede en magnetnål. Han var den første,<br />

der fremstillede aluminium.<br />

Ørsted var meget sproginteresseret. Han<br />

ønskede at bruge danske ord i stedet for de<br />

latinske, der blev meget benyttet i 1800-tallet.<br />

Ord som ilt, brint, rumfang, fortætning, billedkunst<br />

og nejsiger er alle opfundet af Ørsted.


MAGNETISME<br />

Den magnetiske kraft har en retning, som<br />

er vist med pilene. Retningen er tangent<br />

til cirklerne. En lille magnetnål vil stille sig<br />

i magnetfeltets retning.<br />

En ledning går gennem et hul i et stykke papir.<br />

På papiret er strøet jernspåner. Når der går en<br />

kraftig strøm gennem ledningen, vil jernspånerne<br />

på papiret vise retningen af magnetfeltet<br />

omkring ledningen.<br />

Elektrisk strøm laver magnetfelter<br />

Ørsted havde opdaget, at strømmen i en ledning påvirker en<br />

lille magnet. Han havde vist, at der var et magnetfelt omkring<br />

ledningen. Dette magnetfelt virker med kræfter på kompasnålen,<br />

så den vil stå vinkelret på strømmens retning. Det var<br />

på Ørsteds tid meget overraskende, at den magnetiske kraft<br />

havde denne retning.<br />

På billedet kan man se, at det magnetiske felt ligger i cirkler<br />

omkring ledningen. Magnetfeltets retning kan findes ved<br />

hjælp af højrehåndsreglen:<br />

Hold højre hånd let krummet<br />

omkring ledningen med<br />

tommelfingeren i strømmens<br />

retning. Magnetfeltet vil ligge<br />

rundt om ledningen i fingrenes<br />

retning. En magnetnåls nordpol<br />

vil blive påvirket i fingrenes<br />

retning. Sydpolen påvirkes i<br />

modsat retning.<br />

Jorden som magnet<br />

Jorden er en stor magnet med poler tæt på Nordpolen og<br />

Sydpolen. En kompasnåls nordpol peger mod nord. Da den<br />

tiltrækkes af en sydpol, må det være Jordens magnetiske sydpol,<br />

der ligger tæt ved den geografiske nordpol.<br />

Den magnetiske sydpol ligger ikke på Jordens geografiske<br />

nordpol, men i Det nordlige Ishav lidt nord for Canada. Der<br />

er derfor en forskel i den sande retning mod nord og den retning,<br />

et kompas viser. Denne forskel, der kaldes misvisningen,<br />

er i Danmark omkring 1°. Misvisningen var omkring 10° for<br />

100 år siden.<br />

Når Jorden opfører sig som en stangmagnet, er det fordi,<br />

der i Jordens indre er meget smeltet jern og nikkel. Metallerne<br />

bevæger sig, så det er som om, der løber kraftige elektriske<br />

strømme dybt nede i Jorden. Strømmene bevirker, at der dannes<br />

et magnetisk felt.<br />

Det er meget heldigt for livet her på Jorden, at der er et<br />

36


magnetfelt. Det betyder nemlig, at mange partikler fra Solen,<br />

som kan være skadelige for levende væsner, ikke når ned til os.<br />

De fanges i magnetfeltet højt over Jorden.<br />

Polvendinger<br />

De magnetiske poler ligger ikke fast. De flytter sig i øjeblikket<br />

ca. 50 km hvert år. Den magnetiske sydpol har forladt Canada<br />

og bevæger sig mod den geografiske nordpol. Når de magnetiske<br />

poler bevæger sig, skyldes det ændringer i den måde, de<br />

flydende metaller dybt nede i Jorden bevæger sig på.<br />

Når lavaen fra en vulkan størkner, vil små krystaller af jernlegeringer<br />

rette sig ind efter de magnetiske poler. Man kan derfor<br />

ved at undersøge lava fra fortidens vulkanudbrud sige noget<br />

om magnetfeltet i meget gamle dage. Undersøgelser viser, at der<br />

i gennemsnit med 240 000 års mellemrum sker en polvending.<br />

Den magnetiske nord- og sydpol skifter plads. Mens polvendingen<br />

finder sted, er Jordens magnetfelt næsten nul i en periode<br />

på måske 1000 år. Dyre- og plantelivet på Jorden er i disse<br />

perioder blevet udsat for en kraftig bestråling. Det kan have<br />

været årsag til, at nogle arter er uddøde, mens nye er opstået.<br />

Der er gået over 700 000 år siden den sidste polvending, så<br />

den næste er antagelig snart på vej. Men om “snart” er 1000<br />

eller 100 000 år ved ingen.<br />

Spoler laver store magnetfelter<br />

Sender man strøm gennem en ledning, der har form som en<br />

cirkel, viser højrehåndsreglen, at alle små stykker af ledningen<br />

midt i cirklen laver et magnetfelt med samme retning.<br />

Lægger man to cirkelformede ledninger oven på hinanden,<br />

fordobles magnetfeltet. Sender man strøm med en strømstyrke,<br />

der er dobbelt så stor gennem ledningen, bliver magnetfeltet<br />

også dobbelt så stort. Skal man lave et meget stort magnetfelt,<br />

må man altså bruge store strømstyrker og spoler med<br />

mange vindinger.<br />

Magnetfeltets styrke inde i spolen bestemmes af strømstyrken<br />

ganget med antallet af vindinger. Denne størrelse kaldes<br />

ampere-vindingstallet. Man siger, at en spole med 200 vindinger,<br />

der gennemløbes af 0,5 ampere, har 100 ampere-vindinger.<br />

Inde i en spole er der derfor et magnetfelt, der er meget<br />

større end magnetfeltet omkring en enkelt ledning.<br />

37<br />

– +<br />

4,5 V<br />

– +<br />

4,5 V<br />

– +<br />

4,5 V<br />

S N<br />

MAGNETISME<br />

Magnetfeltet fra en enkelt vinding er så lille,<br />

at magnetnålen næsten ikke ændrer retning.<br />

Men med flere vindinger bliver den magnetiske<br />

kraft større.<br />

Magnetfeltet uden om en spole har en<br />

form, der ligner feltet fra en stangmagnet.<br />

Noget kunne altså tyde på, at feltet fra<br />

stangmagneten bliver lavet af en masse<br />

cirkelformede strømme.<br />

S<br />

N<br />

N<br />

N<br />

S<br />

S


MAGNETISME<br />

Nyttige oplysninger<br />

En elektrisk strøm laver et magnetfelt.<br />

Jorden kan betragtes som en magnet med<br />

sydpolen liggende tæt ved den geografiske<br />

nordpol.<br />

Retningen af magnetfeltet fra strømmen i<br />

en ledning findes med højrehåndsreglen.<br />

En strømførende ledning påvirkes af et<br />

magnetfelt.<br />

Retningen af kraften på en ledning i et<br />

magnetfelt findes med lillefingerreglen.<br />

En elektromagnet er en spole med jernkerne.<br />

Magnetfelters styrke måles i enheden tesla. Feltet fra de<br />

kraftigste magneter er omkring 1 tesla. Tesla er en meget stor<br />

enhed, så derfor måles magnetfelter tit i millitesla, der er en<br />

tusindedel af en tesla. Feltet fra en køleskabsmagnet er omkring<br />

1 millitesla, dvs. 0,001 tesla. Feltet fra jordmagnetismen i Danmark<br />

er endnu svagere, kun ca. 0,05 millitesla. Denne værdi<br />

kan også skrives som 50 mikrotesla eller 0,000050 tesla.<br />

Spoler med jernkerne laver større magnetfelter<br />

Anbringer man et stykke jern i en spole, vil spolens magnetfelt<br />

gøre jernet magnetisk. Derfor er det både spolen og jernkernen,<br />

der danner magnetfeltet. Det viser sig, at magnetfeltet fra<br />

en spole med jernkerne kan blive mere end 1000 gange kraftigere<br />

end magnetfeltet fra spolen alene. En spole med jernkerne<br />

kaldes en elektromagnet.<br />

Magneter får ledninger til at bevæge sig<br />

Ørsted havde opdaget, at strømmen i en ledning kunne få en<br />

kompasnål eller en lille magnet til at bevæge sig. I England<br />

havde Michael Faraday hørt om Ørsteds eksperiment.<br />

Faraday lavede året efter, i 1821, det modsatte forsøg. Han<br />

holdt fast i magneten og opdagede så, at ledningen bevægede<br />

sig. Den opdagelse blev starten på en udvikling, der har givet<br />

os alle de elektriske maskiner, der findes i dag.<br />

Lillefingerreglen<br />

Der gælder også en regel for kraften på en ledning i et magnetfelt.<br />

Den kaldes lillefingerreglen:<br />

Anbring højre hånd<br />

med håndfladen mod<br />

nordpolen og med<br />

fingrene i strømmens<br />

retning.<br />

Lillefingeren<br />

vil så vise<br />

retningen af kraften<br />

på ledningen.<br />

38<br />

LARS


EKSPERIMENT<br />

Verdens mest simple elektromotor?<br />

Elektromotorer<br />

LARS<br />

En elektromotor kan se ud som på tegningen. En magnet<br />

laver et kraftigt magnetfelt i et område, hvor en cylinder kan<br />

dreje rundt. Omkring cylinderen er viklet en ledning. Når der<br />

løber en strøm i ledningen, vil den blive påvirket af en kraft,<br />

der får cylinderen til at dreje sig.<br />

Når cylinderen har drejet sig en kvart omgang, er der ikke<br />

længere en kraft, der kan få cylinderen til at rotere. For at<br />

maskinen skal blive ved med at køre, har man lavet en smart<br />

opfindelse. Der er anbragt flere ledninger, fx seks, rundt om<br />

cylinderen. Kontakter på akslen sørger for, at der kun løber<br />

strøm gennem en enkelt ledning ad gangen, nemlig den der<br />

sidder øverst og nederst på cylinderen. Når cylinderen er drejet<br />

et stykke, afbrydes strømmen i ledningen, og der kommer i<br />

stedet strøm i nabovindingen. På den måde kan elektromotoren<br />

blive ved med at rotere.<br />

39<br />

MAGNETISME<br />

En lille, men meget kraftig, neodym-magnet<br />

sættes fast på hovedet af en jernskrue. Herved<br />

bliver skruen magnetiseret, så den kan hænge i<br />

bunden af et batteri. Når en ledning fra toppen<br />

af batteriet rører siden af neodym-magneten,<br />

begynder skruen og magneten at rotere meget<br />

hurtigt. Mon det er verdens simpleste elektromotor?<br />

Motoren kører rundt, fordi der er et magnetfelt<br />

omkring skruen. Magnetfelter får strømførende<br />

ledninger til at bevæge sig. I dette forsøg er det<br />

skruen, der er ledningen, så den vil køre hurtigt<br />

rundt.<br />

En simpel elektromotor<br />

N<br />

Kraft<br />

Kraft<br />

S


MAGNETISME<br />

Tegningen viser huset på toppen af en vindmølle<br />

fra Vestas. Når vingerne roterer,<br />

sørger tandhjul i en gearkasse for, at akslen<br />

kommer til at rotere hurtigere. I den lyseblå<br />

generator laves den elektriske strøm.<br />

Møllens 44 meter lange vinger producerer<br />

en elektrisk effekt på 3 megawatt. Den kan<br />

få 50 000 almindelige pærer til at lyse<br />

samtidigt.<br />

Piezohøjt<strong>tale</strong>re<br />

Højt<strong>tale</strong>re kan bygges på andre måder.<br />

I elektriske lightere sidder en lille krystal,<br />

en piezoelektrisk krystal, der får en elektrisk<br />

spænding mellem enderne, når man trykker<br />

på den. Der kan så springe en gnist, der<br />

tænder lighteren. Den omvendte effekt<br />

findes også. En spænding over krystallens<br />

ender, får den til at ændre sin længde.<br />

Denne bevægelse kan frembringe en lyd,<br />

som bl.a. bruges ved simple ringetoner i<br />

mobiltelefoner.<br />

Anvendelse af magnetisme<br />

Magneter og magnetfelter bruges i mange apparater. Ingeniører<br />

og fysikere har siden Voltas, Ørsteds og Faradays opdagelser<br />

udviklet metoder, der kan anvende egenskaberne ved<br />

magnetfelterne. I dette afsnit fortælles om en række forskellige<br />

anvendelser.<br />

Generatorer<br />

Når vingerne på en vindmølle drejer rundt, får akslen en elektrisk<br />

generator til at rotere. Nogle generatorer virker helt som<br />

elektromotorer – bare lige omvendt. I en elektromotor får en<br />

elektrisk strøm en ledning til at bevæge sig. Ledningen er<br />

anbragt på en såkaldt rotor. I en generator opstår der en elektrisk<br />

strøm, når rotoren drejer, fx pga. møllevingernes bevægelse.<br />

Højt<strong>tale</strong>re<br />

I højt<strong>tale</strong>re sidder normalt en magnet med en meget speciel<br />

facon. Magneten er lavet som en cylinder, der i midten har en<br />

søjle. Magneten er lavet, så den ene pol sidder på cylinderen og<br />

den anden pol på søjlen i midten. Magnetfeltet går derfor gennem<br />

luften mellem søjlen og den ydre cylinder.<br />

I mellemrummet sidder en spole. Spolen er viklet på et let<br />

rør, der er i forbindelse med højt<strong>tale</strong>rens membran. Når der<br />

sendes en elektrisk strøm gennem spolen, vil ledningen blive<br />

påvirket. Spolen vil derfor bevæge sig i takt med strømstyrken<br />

i ledningen. Det får membranen til at svinge, så luften sættes<br />

i bevægelse. Der er altså lavet en lyd, der svinger i takt med<br />

ændringerne i strømstyrken.<br />

Det kraftige<br />

magnetfelt på<br />

spolen får<br />

membranen til at<br />

svinge i takt med<br />

strømstyrken<br />

i ledningerne.<br />

40<br />

Spole<br />

Magnet<br />

N<br />

S<br />

N<br />

Stel<br />

Membran


Magnetkort<br />

Tre<br />

magnetiske<br />

spor<br />

På bagsiden af sygesikringsbeviser og betalingskort er der en<br />

sort strimmel, den såkaldte magnetstribe. Her gemmes oplysninger,<br />

der bl.a. viser, hvem der er kortets ejer.<br />

Den magnetiske kode i kortet gemmes i tre bånd. I hvert<br />

bånd er der et par hundrede små striber. Her er der små partikler,<br />

der enten kan være magnetiske eller umagnetiske.<br />

Kaldes det umagnetiske område for 0 og det magnetiske<br />

område for 1, kan der i et magnetkort nemt gemmes 500<br />

såkaldte digi<strong>tale</strong> oplysninger. Når kortet føres gennem en<br />

kortlæser, fås derfor en talrække med tallene 1 og 0. Ved at<br />

lave en oversættelse fra nullerne og et-tallene til almindelige<br />

tal og bogstaver fås de oplysninger, der siger noget om kortets<br />

ejer. Bare 70 af disse digi<strong>tale</strong> oplysninger er nok til at angive<br />

både et bankkontonummer og et cpr-nummer, så der er god<br />

plads på magnetstrimlen.<br />

De enkelte små områder på magnetkortet er normalt lavet<br />

af et magnetisk stof, bariumferrit, der virker som en permanent<br />

magnet. Når oplysningerne først er indlæst på kortet, vil<br />

små magnetiske påvirkninger ikke kunne ændre informationerne.<br />

41<br />

En opfindelse<br />

ved strygebrættet<br />

MAGNETISME<br />

I det sorte bånd på et magnetkort gemmes<br />

oplysninger om kortets ejer. Der ligger tre<br />

striber, der hver kan indeholde flere hundrede<br />

små områder, der enten er umagnetiske eller<br />

magnetiseret. Ved at måle hvilke områder<br />

der er magnetiseret, kan man læse<br />

oplysningerne på magnetkortet.<br />

Forrest Parry, der i 1960-erne var ingeniør<br />

hos IBM, havde et forskningsprojekt for det<br />

amerikanske efterretningsvæsen, CIA.<br />

Projektet bestod i at udvikle en magnetkode,<br />

der kunne sidde på et plastickort. Parry<br />

fik anbragt den magnetiske information på<br />

et tyndt folie, men kunne ikke finde en lim,<br />

der både kunne holde foliet på plastickortet<br />

og klæbe et tyndt beskyttelseslag oven på<br />

foliet.<br />

Det problem plagede ham så meget, at<br />

hans kone bekymret spurgte, hvad der var<br />

galt. Da han forklarede sagen, foreslog hun,<br />

at man skulle prøve at smelte materialerne<br />

sammen med et varmt strygejern. Hun forsøgte<br />

straks, og det virkede! Store opfindelser<br />

kan altså godt laves, mens man ordner<br />

vasketøjet.


MAGNETISME<br />

Maglev-tog<br />

I Shanghai i Kina findes en jernbane, hvor<br />

magnetiske kræfter får togvognene til at<br />

svæve. Jernbanen i Shanghai er 30 km lang.<br />

Toget når en fart på over 400 km/t. Et sådant<br />

svævende tog kaldes et maglev-tog.<br />

Et maglev-tog starter sin tur med almindelige<br />

hjul, men elektromagneter laver frastødende<br />

kræfter, der både får toget til at svæve<br />

og til at bevæge sig frem. Toget svæver<br />

omkring 1 cm over skinnerne. Når toget<br />

svæver, er der færre gnidningskræfter.<br />

Ørsted-satellittens magnetiske måleinstrument<br />

må ikke påvirkes af de elektriske strømme, der<br />

løber i satellittens øvrige udstyr. Instrumentet er<br />

derfor anbragt i den lille kasse for enden af det<br />

otte meter lange, firkantede gitter.<br />

Ørsted-satellitten<br />

Magnetfeltet omkring Jorden afhænger af elektriske strømme<br />

dybt under overfladen. En meget præcis viden om magnetfeltets<br />

størrelse og retning kan derfor give forskerne et bedre<br />

kendskab til Jordens indre. En dansk satellit, Ørsted-satellitten,<br />

har siden 1999 kredset ca. 700 kilometer over Jorden.<br />

Satellitten måler magnetfeltet med meget stor nøjagtighed.<br />

Ørsted-satellitten er den første danske satellit. Mange danske<br />

fysikere og ingeniører har arbejdet med udviklingen af<br />

satellittens instrumenter. Da den blev opsendt, kunne den<br />

måle magnetfeltet omkring Jorden med den hidtil største nøjagtighed.<br />

Der er dog nu opsendt flere tilsvarende satellitter,<br />

der kan måle mere præcist.<br />

Ørsted-satellitten kan måle magnetfeltets størrelse med en<br />

usikkerhed på omkring 0,2 promille. Det er en nøjagtighed,<br />

der svarer til at måle en længde på 1 kilometer med en nøjagtighed<br />

på bare 20 centimeter. Med disse præcise målinger kan<br />

satellitten give oplysninger om elektriske strømme 3000 km<br />

nede i Jorden. Men satellittens målinger viser også de magnetfelter,<br />

der skyldes ladede partikler fra Solen. Det er de partikler,<br />

der laver nordlyset.<br />

Med Ørsted-satellittens målinger har man fået en mere<br />

præcis bestemmelse af, hvordan de magnetiske poler bevæger<br />

sig, og hvordan magnetfeltet i øjeblikket aftager i styrke.<br />

Satellitten bremses hele tiden ganske lidt af de få luftmolekyler,<br />

der er 700 km oppe. I 2018 vil Ørstedsatellitten<br />

komme ind i atmosfæren og brænde op.<br />

42


EKSPERIMENT<br />

Magnetfeltet fra en elektromagnet<br />

Målemetoder i fysik<br />

Mange målinger, der tidligere blev udført ved aflæsning af<br />

instrumenter, kan nu klares med dataloggere. Det er apparater,<br />

der automatisk gemmer måleresultaterne i en pc. Med<br />

tryk på et par taster kan målingerne derefter vises som grafer.<br />

Målinger vises i en tabel<br />

Ved målinger bør resultater angives i en tabel. Resultaterne af<br />

et eksperiment er vist i tabellen.<br />

Strømstyrke/ampere<br />

(Spole med<br />

200 vindinger)<br />

0,10<br />

0,21<br />

0,32<br />

0,41<br />

Magnetfelt/millitesla<br />

(Spole med<br />

200 vindinger)<br />

1,39<br />

2,87<br />

4,5<br />

5,7<br />

Magnetfelt/millitesla<br />

(Spole med<br />

400 vindinger)<br />

2,27<br />

I “hovedet” på tabellen anføres den størrelse, der måles, og<br />

den enhed, der benyttes. Man kan skrive “Strømstyrke/ampere”<br />

eller “Strømstyrke i ampere”. En af de målte strømstyrker<br />

er 0,41 ampere. I rubrikken i tabellen anføres dette tal uden<br />

5,8<br />

8,9<br />

11,4<br />

43<br />

MAGNETISME<br />

En spole med jernkerne sættes i forbindelse med en strømforsyning.<br />

Størrelsen af strømstyrken måles med et multimeter.<br />

Magnetfeltets styrke måles med en særlig føler, en såkaldt<br />

hall-sonde eller et teslameter, der forbindes med et andet<br />

multimeter.<br />

I dette eksperiment måles, hvordan magnetfeltet lige ved<br />

jernkernen afhænger af strømstyrken gennem spolen og af<br />

antallet af vindinger i spolen. Der bruges tre forskellige spoler.<br />

For hver spole benyttes ca. fem forskellige strømstyrker.<br />

Det undersøges, om magnetfeltet er<br />

proportionalt med ampere-vindingstallet. At magnetfeltet er<br />

proportionalt med ampere-vindingstallet betyder, at feltet<br />

vokser i samme takt som ampere-vindingstallet. Bliver amperevindingstallet<br />

tre gange større, skal magnetfeltet også<br />

blive tre gange større.


MAGNETISME<br />

Tegning af grafer<br />

Magnetfelt/millitesla<br />

12<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

0<br />

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5<br />

Strømstyrke/ampere<br />

Målepunkterne fra tabellen på side 43 er<br />

indsat i et koordinatsystem. Herefter er<br />

der tegnet den rette linje, der passer bedst<br />

til målingerne. Det kaldes en proportional<br />

sammenhæng.<br />

enhed. I den anden overskrift står “Magnetfelt/millitesla”. I<br />

rubrikkerne skrives derfor talværdien af magnetfeltet angivet<br />

i enheden millitesla. Det er vigtigt, at man altid i en tabel kan<br />

se, hvilke enheder der er benyttet.<br />

Når man laver målinger, skal man angive resultaterne med<br />

et antal cifre, der viser, hvor nøjagtig målingen er. Måler man<br />

fx højden af et ark A4-papir med en lineal, skal man ikke skrive<br />

29 cm eller 30 cm, men 29,6 cm eller 29,7 cm, fordi man<br />

måler med en usikkerhed på ca. 1 millimeter. Man må ikke<br />

skrive højden som 29,700 cm. Så ser det nemlig ud, som om<br />

man har målt afstanden meget nøjagtigt.<br />

Grafer<br />

Resultater fra målinger bør i mange tilfælde vises som grafer.<br />

Det giver en bedre forståelse af det målte, når man kan se<br />

resultaterne i en graf. Grafen overfor viser de målinger, der er<br />

angivet i tabellen.<br />

Ved pilespidserne på akserne skal man vise den størrelse,<br />

der er blevet målt, og den enhed, der er benyttet. På akserne<br />

skal desuden med små streger markeres de steder, der svarer<br />

til “pæne tal”. På grafen overfor er på førsteaksen (x-aksen)<br />

vist streger ved 0,1, 0,2, 0,3, 0,4 og 0,5 ampere. På andenaksen<br />

(y-aksen) er markeret de lige værdier af magnetfeltet i millitesla.<br />

Når man tegner en linje gennem de målte punkter, skal<br />

linjen anbringes, så punkterne fordeler sig nogenlunde ligeligt<br />

på begge sider af linjen. Det vil give et resultat, der bedst<br />

svarer til målingerne. Man må ikke tegne fire små rette linjer,<br />

der går mellem de enkelte punkter. En sådan graf svarer ikke<br />

til den måde, elektromagneter opfører sig.<br />

Grafen viser en proportionalitet mellem strømstyrken og<br />

magnetfeltet. Læg mærke til hældningen af de to grafer. Grafen<br />

for spolen med de 400 vindinger har en hældning, der er dobbelt<br />

så stor som hældningen fra spolen med 200 vindinger.<br />

Kopiark 2.13<br />

Datalogging<br />

Ovenfor er beskrevet den klassiske metode, når målinger skal<br />

vises. Men med elektronisk dataopsamling kan det samme<br />

laves nemmere.<br />

44


EKSPERIMENT<br />

Magnetfeltet fra en elektromagnet<br />

målt med elektronisk dataopsamling<br />

Ved elektronisk dataopsamling skal benyttes en pc, et specielt<br />

dataopsamlingsprogram og en eller flere sonder, der kan<br />

måle de ønskede størrelser. Når måleresultaterne er gemt i<br />

pc’en, kan programmet lave tabeller og grafer. Desuden giver<br />

programmet en pæn præsentation af alle resultater.<br />

Datalogning kræver en række sensorer til måling af forskellige<br />

størrelser. Der findes sensorer, der kan måle fx temperatur,<br />

magnetfelt, strømstyrke, spænding, lys- og lydstyrke<br />

samt afstand fra sensoren til en genstand.<br />

Kopiark 2.14<br />

45<br />

Nyttige oplysninger<br />

Med datalogning registrerer en pc<br />

måleresultater. Pc’en kan derpå lave<br />

tabeller og grafer.<br />

MAGNETISME<br />

Kredsløbet bygges som vist på tegningen.<br />

En spole med jernkerne sættes i forbindelse<br />

med en strømforsyning. Størrelsen af strømstyrken<br />

måles med en strømsensor. Magnetfeltets<br />

størrelse måles med en magnetfeltsensor.<br />

De to sensorer forbindes med USB-stik til en pc.<br />

Der er installeret et specielt dataopsamlingsprogram<br />

på pc’en.<br />

På pc’ens skærmbillede vælges måleområder<br />

og enheder. Der hentes en tabel, hvor magnetfeltet<br />

vælges som datakilde. Strømstyrken<br />

anbringes i tabellens anden kolonne.<br />

Programmet startes ved at sætte et flueben<br />

ved startknappen. Der skrues nu langsomt op<br />

for strømstyrken. Når strømstyrken har nået<br />

fx 0,1 A, sættes et flueben ved den markering<br />

på skærmen, der registrerer en måling af<br />

magnetfeltet. Det samme gentages nu ved<br />

en række andre strømstyrker.<br />

Hele eksperimentet gentages med en spole,<br />

der har et andet vindingstal.<br />

Måleresultaterne er nu gemt. På skærmen<br />

markeres, at en graf ønskes oprettet. Vælg at<br />

strømstyrke og magnetfelt skal være førsteog<br />

andenakse på grafen. Ønskes en ret linje<br />

lagt ind på grafen, kan man vælge at lave en<br />

lineær tilpasning.


CAFE KOSMOS<br />

HJERTE-<br />

STARTEREN<br />

Ved de fleste hjertestop er hjertets pumpeevne sat<br />

ud af kraft, fordi hjertets muskulatur flimrer i stedet<br />

for at trække sig rytmisk sammen. Ved hurtig indgriben<br />

kan man ofte genoplive personen med et strømstød<br />

fra en hjertestarter.<br />

Man kan ikke øve brugen af hjertestarteren på en levende person.<br />

MINUTTERNE TÆLLER<br />

En person med hjertestop kan i<br />

mange tilfælde genoplives uden<br />

efterfølgende at være hjerneskadet<br />

- dog kun hvis der handles hurtigt.<br />

Hjernen begynder normalt at<br />

tage skade på grund af iltmangel<br />

efter ca. 5 minutters hjertestop.<br />

Ved de fleste hjertestop ”flimrer”<br />

hjertet uden at trække sig sammen.<br />

Denne såkaldte ventrikelflimren<br />

kan bringes til ophør ved at give et<br />

elektrisk stød. Det gives med en<br />

hjertestarter, som også kaldes en<br />

defibrillator. I alle ambulancer findes<br />

en hjertestarter, og det bliver<br />

mere og mere almindeligt, at der<br />

findes hjertestartere på steder,<br />

hvor der er mange mennesker, fx i<br />

lufthavne, idrætshaller og store<br />

virksomheder. Alle kan lære at<br />

betjene en hjertestarter. Så snart<br />

man har konstateret hjertestoppet,<br />

skal hjertemassage og vejrtrækning<br />

med mund-til-næse-metoden<br />

startes. Det elektriske stød med<br />

hjertestarteren skal gives, så hurtigt<br />

det er muligt. Når hjertet igen<br />

46<br />

pumper, dvs. når der kan føles puls,<br />

skal man stoppe med hjertemassagen.<br />

HJERTETS ELEKTRISKE SYSTEM<br />

Alle vores celler er omgivet af en<br />

cellemembran. I en hvilende hjertemuskelcelle<br />

er der en spændingsforskel,<br />

membranpotentialet, over<br />

membranen på – 90 mV. Et strømstød,<br />

som ændrer membranpotentialet<br />

med mindst 10 mV, medfører<br />

en pludselig ændring af dette til<br />

+ 30 mV. Det kaldes depolarisering<br />

og resulterer i en sammentrækning<br />

af hjertemuskelcellen.<br />

For at hele hjertet skal kunne pumpe,<br />

er det nødvendigt, at hjertemuskelcellerne<br />

trækker sig sammen<br />

samtidig. Derfor har hjertet et<br />

ledningssystem, som automatisk og<br />

rytmisk fremkalder en depolarisering.<br />

En depolarisering et sted breder<br />

sig meget hurtigt til alle andre<br />

hjertemuskelceller, så der sker en<br />

næsten samtidig sammentrækning<br />

af alle cellerne og dermed hele<br />

hjertemusklen.<br />

KRAFTIGT STRØMSTØD<br />

Både sygdomme i selve hjertet og<br />

udefra kommende påvirkninger af<br />

hjertet kan medføre problemer<br />

med de elektriske signaler i hjertet.<br />

De værste situationer, der kan<br />

opstå, er enten komplet ophør af<br />

den elektriske aktivitet, asystoli,<br />

eller en meget hurtig rytme med<br />

over 350 elektriske impulser pr.<br />

minut, ventrikelflimren. Ved både<br />

asystoli og ventrikelflimren er det<br />

ikke muligt for hjertet at trække<br />

sig sammen, hvilket medfører hjertestop.<br />

Der kan ikke føles puls, personen<br />

bliver bevidstløs, og vejrtrækningen<br />

ophører.


CAFE KOSMOS<br />

På billedet af den elektriske aktivitet i hjertet, ses øverst, at hjertet arbejder rytmisk<br />

med omkring 70 slag hvert minut. I midten er der <strong>tale</strong> om ventrikelflimren.<br />

Hjertets aktivitet er en uregelmæssig ”flimrelinje”. Ved asystoli ses nederst en<br />

streg helt uden udsving.<br />

Ved ventrikelflimren, men ikke ved<br />

asystoli, er det muligt at genoprette<br />

den normale tilstand med et<br />

kortvarigt, kraftigt elektrisk stød<br />

med jævnspænding. Det bevirker,<br />

at alle hjerteceller depolariseres<br />

samtidigt. Derved kan den onde<br />

cirkel brydes, så den normale hjerterytme<br />

kan gå i gang igen. Stødet<br />

gives ved, at man anbringer to<br />

store elektroder på personens<br />

brystkasse. Elektroderne er forbundet<br />

med kabler til hjertestarteren.<br />

Stødet varer 10-15 millisekunder.<br />

Det har en spænding på flere<br />

tusind volt. Energimængden er op<br />

til 360 joule.<br />

GODT AT VIDE<br />

Når der gives et stød til en person<br />

med hjertestop, er det vigtigt, at<br />

ingen af de omkringværende personer<br />

rører ved patienten. Det<br />

strømstød, som den raske derved<br />

risikerer at få, kan være livsfarligt.<br />

PÅ OG UDEN FOR HOSPITALET<br />

På hospi<strong>tale</strong>rs hjerteafdelinger er<br />

det almindeligt at overvåge patienternes<br />

hjerterytme. I tilfælde af, at<br />

der skulle opstå ventrikelflimren,<br />

kan der øjeblikkeligt gives et stød<br />

med en hjertestarter. Derfor overlever<br />

mange af disse patienter. Helt<br />

anderledes forholder det sig med<br />

personer, der får hjertestop uden<br />

Hjertestartere<br />

ligger tit i en taske,<br />

der også indeholder<br />

en båndoptager.<br />

Åbner man tasken,<br />

kan man høre en<br />

forklaring på, hvordan<br />

hjertestarteren<br />

skal bruges.<br />

47<br />

for hospi<strong>tale</strong>ts mure: Hvert år bliver<br />

4-5000 personer ramt af hjertestop<br />

uden for hospi<strong>tale</strong>rne, og de<br />

færreste af dem overlever. Der er<br />

således mange menneskeliv at<br />

redde ved at forbedre mulighederne<br />

for hurtig genoplivning.<br />

HJERTESTARTERE PÅ FILM<br />

I filmen Casino Royale forgiftes<br />

James Bond med en overdosis af<br />

den type hjertemedicin, der hedder<br />

digitalis. Dette kan bl.a. medføre<br />

hurtig hjerterytme eller ventrikelflimren,<br />

hvor behandlingen er et<br />

stød i kombination med medicin,<br />

der modvirker hjerterytmeforstyrrelse.<br />

Situationen i filmen er dog<br />

ikke realistisk, da man ikke kan<br />

blive forgiftet så hurtigt, som Bond<br />

bliver det, og man kan ikke blive så<br />

hurtigt rask igen.<br />

I mange film ser man tit den lille<br />

skærm, der viser patientens hjerterytme.<br />

Når skærmen i filmen kun<br />

viser en ret linje, er der <strong>tale</strong> om asystoli,<br />

dvs. hjertet slår slet ikke. Her<br />

hjælper hjertestarteren ikke – men<br />

skader heldigvis ikke. Alligevel vågner<br />

helten i filmen ofte op efter et<br />

elektrisk stød fra hjertestarteren.


En elektrisk strøm laver et<br />

magnetfelt.<br />

Jorden kan betragtes som en<br />

magnet med sydpolen liggende<br />

tæt ved den geografiske nordpol.<br />

Retningen af magnetfeltet fra<br />

strømmen i en ledning findes<br />

med højrehåndsreglen.<br />

DET VED DU NU OM MAGNETISME<br />

MAGNETER<br />

Magneter har to poler, en<br />

nordpol og en sydpol.<br />

MAGNETER KAN LAVE ELEKTRISK STRØM<br />

To ens poler frastøder hinanden.<br />

To forskellige poler tiltrækker<br />

hinanden.<br />

Magneter er omgivet af et<br />

magnetfelt, hvor feltlinjerne<br />

viser magnetfeltets retning.<br />

Jorden er omgivet af et<br />

magnetfelt.<br />

En strømførende ledning<br />

påvirkes af et magnetfelt.<br />

Retningen af kraften på en<br />

ledning i et magnetfelt findes<br />

med lillefingerreglen<br />

En elektromagnet er en spole<br />

med jernkerne.<br />

48<br />

ANVENDELSE AF MAGNETISME<br />

I en generator laves elektrisk<br />

strøm, når en spole bevæger sig<br />

i et magnetfelt.<br />

I en højt<strong>tale</strong>r får et magnetfelt<br />

en spole til at svinge. Spolen er<br />

i forbindelse med en membran,<br />

der laver lyden.<br />

MÅLEMETODER I FYSIK<br />

Med datalogning registrerer en<br />

pc måleresultater. Pc’en kan<br />

derpå lave tabeller og grafer.


PRØV DIG SELV<br />

KAN DU HUSKE? FORSTÅR DU?<br />

Tiltrækker eller frastøder ens<br />

magnetiske poler hinanden?<br />

Hvordan virker et kompas?<br />

Hvor ligger Jordens magnetiske<br />

nordpol?<br />

Hvad er en generator?<br />

Hvad er en elektromagnet?<br />

Der findes to slags kompasnåle.<br />

En inklinationsnål og en<br />

deklinationsnål. Brug internettet<br />

til at finde ud af forskellen på<br />

de to nåle.<br />

Du har to stænger, der ser helt<br />

ens ud. Den ene er en magnet.<br />

Den anden er ikke en magnet.<br />

Hvordan kan du finde ud af,<br />

hvilken stang der er magneten?<br />

Du må kun bruge de to stænger<br />

og intet andet.<br />

Lav en liste over de ting i dit<br />

hjem der indeholder magneter.<br />

I gamle dage sagde man, at en<br />

magnet ikke måtte holdes tæt<br />

ved et armbåndsur. Var der en<br />

god grund til dette råd?<br />

Hvorfor kan en køleskabsmagnet<br />

sidde fast på døren til et<br />

køleskab?<br />

Hovedet af et søm anbringes på<br />

nordpolen af en magnet.<br />

Vil sømmets spids nu blive en<br />

nordpol eller en sydpol?<br />

Kan man lave en magnet, der<br />

frastøder jern?<br />

UDFORDRING<br />

49<br />

Hvordan kan man afmagnetisere<br />

et søm, der er magnetiseret?<br />

En kompasnål står i retningen<br />

nord-syd. Over nålen holdes en<br />

ledning i retningen øst-vest.<br />

Strømmen i ledningen går<br />

fra vest mod øst. Hvordan vil<br />

kompasnålen bevæge sig?


Energi<br />

ENERGIENS MANGE FORMER<br />

ENERGIBEVARELSE OG VARME<br />

ENERGI I SAMFUNDET<br />

ENERGIFORBRUG<br />

CAFE KOSMOS: ENERGIEN I DIN KROP<br />

På en tur i en høj rutsjebane ændrer farten sig hele tiden.<br />

Energien skifter samtidig form. Men energien forsvinder ikke.<br />

Energien er en bevaret størrelse.<br />

Hver dag omsætter vi energi, for energi er nødvendig i<br />

samfundet. Energien kommer fra forbrænding af kul, olie og<br />

naturgas. Vi får dog også energi fra vedvarende energikilder<br />

som fx vindmøller, vandkraftanlæg, solfangere og biogasanlæg.<br />

Kapitlet diskuterer, hvor energien i fremtiden skal komme fra,<br />

når oliekilderne og kulminerne er tømte.<br />

Hvad er energi?<br />

Hvad er forskellen på temperatur og varme?<br />

Hvad betyder det, når der står 60 W på en elektrisk pære?<br />

Hvordan virker et vandkraftværk?<br />

Hvad er vedvarende energi?<br />

Hvorfor skader det miljøet, når vi bruger energi?<br />

Hvad er en varmepumpe?<br />

51


ENERGI<br />

Kraft<br />

Kræfter angives i enheden newton, der<br />

forkortes N. Tyngdekraften er et eksempel<br />

på en kraft. Andre kræfter er fx opdrift og<br />

gnidningskræfter.<br />

Tyngdekraften på en genstand findes ved<br />

at gange massen af genstanden angivet i<br />

kilogram med 9,8. Når det ikke er nødvendigt<br />

at regne nøjagtigt, ganger man med 10, så<br />

udregningen bliver nemmere. Resultatet er et<br />

tal, der viser kraften i enheden newton. Tallet<br />

9,8 kaldes tyngdeaccelerationen. Tallet er et<br />

udtryk for tyngdekraftens størrelse.<br />

Når tyngdekraften udfører et arbejde<br />

på et faldende æble, får det fart på. Det får<br />

bevægelsesenergi. Den energi bruges til at<br />

smadre æblet, når det rammer gulvet.<br />

Energiens mange former<br />

I fysik har mange ord en anden betydning end i hverdagen.<br />

Når en vægtløfter har mange kræfter, betyder ordet “kræfter”<br />

noget andet, end når fysikeren fortæller, at et æble på et bord<br />

er påvirket af flere kræfter.<br />

I hverdagssproget er ordet tryk det samme som pres eller<br />

klem. I fysikken betyder “tryk” den kraft, der virker på en<br />

flade med arealet en kvadratmeter.<br />

Ord som arbejde og energi har også forskellig betydning i<br />

hverdagen og i fysikken.<br />

Arbejde<br />

I hverdagssproget kan man arbejde med en hjemmeopgave<br />

eller arbejde i et supermarked, men i fysik udføres et arbejde<br />

kun, når en kraft virker på en genstand, der flyttes. Størrelsen<br />

af arbejdet findes ved at gange kraftens størrelse med den<br />

afstand, genstanden er flyttet.<br />

Når en genstand falder, udfører tyngdekraften et arbejde.<br />

Tyngdekraften på et æble med massen 0,1 kg er 1 newton. Når<br />

æblet falder 1 meter, har tyngdekraften udført et arbejde på<br />

1 newton gange 1 meter. Det er et arbejde på 1 N·m. Enheden<br />

N·m eller newton-meter kaldes joule, der forkortes J. Ordet er<br />

engelsk og ud<strong>tale</strong>s “djuul”. Arbejdet, som er udført af tyngdekraften<br />

på æblet, er altså 1 joule.<br />

En pige med massen 50 kg er påvirket af en tyngdekraft på<br />

ca. 500 newton. Når hun går 3 meter op ad en trappe, har hun<br />

udført et arbejde på 1500 newton-meter. Det er 1500 joule. En<br />

vægtløfter, der løfter 200 kg op til højden 2,0 m, udfører et<br />

arbejde på 4000 joule.<br />

Fødevarer skal mærkes med deres energiindhold. Det angives<br />

også i joule. I en 1,5 L sodavand er der omkring 2,7 MJ,<br />

dvs. næsten tre millioner joule. Det svarer til, at pigen skulle<br />

gå omkring 5 km op ad trappe!<br />

Intet arbejde uden en flytning<br />

Arbejde er noget, der udføres, når en ting flyttes. Man udfører<br />

derfor et arbejde, når man går op ad trappe, når man skubber<br />

en trillebør eller kaster en bold. Når du cykler, skal du trampe<br />

i pedalerne. Du udfører et arbejde ved at flytte pedalerne. Hver<br />

52


gang noget flytter sig, fordi det er påvirket af en kraft, bliver<br />

der udført et arbejde.<br />

For en fysiker er arbejdet nul, når der ikke sker en flytning.<br />

Man udfører altså ikke et arbejde, når man står stille og holder<br />

noget tungt, fx en skoletaske. Det strider dog mod alle<br />

erfaringer, fordi man bliver træt af at bære den tunge taske.<br />

Det skyldes, at kroppen bruger energi, fordi musklerne hele<br />

tiden skal være aktive for at holde tasken.<br />

Bevægelsesenergi<br />

Energi er også et ord, der har forskellig betydning i det daglige<br />

sprog og i fagsproget. I udtrykkene “hun har masser af<br />

energi” og “han bruger al sin energi foran skærmen” har ordet<br />

energi ikke samme betydning som i fysik. I fagsproget betyder<br />

energi en evne til at udføre et arbejde. Arbejdet kan bestå i at<br />

løfte ting, at cykle eller at sparke til en fodbold.<br />

Når en bold falder, vil tyngdekraften få den til at bevæge<br />

sig hurtigere og hurtigere. Bolden har energi, fordi den bevæger<br />

sig. Man siger, at bolden har bevægelsesenergi. Jo hurtigere<br />

bolden falder, jo større er bevægelsesenergien.<br />

Fysikere kalder også bevægelsesenergi for kinetisk energi.<br />

Det kommer fra det græske ord for bevægelse. En genstands<br />

bevægelsesenergi, Ekin, er<br />

Ekin = 1 · m · v 2<br />

2<br />

hvor m er genstandens masse og v dens fart. Altså en halv<br />

gange massen gange farten i anden. Massen skal indsættes i<br />

kilogram og farten i meter pr. sekund, hvis resultatet skal<br />

blive en energi med enheden joule.<br />

En fodbold med massen 0,40 kg, der har farten 15 m/s, har<br />

altså en bevægelsesenergi på<br />

1 2<br />

· 0,40 · (15)<br />

2<br />

Det giver 45 joule.<br />

Projektilet fra et gevær har en masse på 0,005 kg og en fart<br />

på 900 m/s. Det har en bevægelsesenergi på<br />

1 2<br />

· 0,005 · (900)<br />

2<br />

Det bliver 2025 joule, altså langt mere end fodboldens bevægelsesenergi.<br />

53<br />

På en skateboardbane skifter energien<br />

mellem beliggenhedsenergi og bevægelsesenergi.<br />

Øverst oppe har skateren beliggenhedsenergi.<br />

Den ændres til bevægelsesenergi<br />

i bunden, hvor farten er størst. Når<br />

skateren er højest oppe på den anden side,<br />

er energien igen blevet til beliggenhedsenergi.<br />

Mens skaterens fart “kun” er<br />

30 km/t, kan man i verdens største rutsjebaner<br />

nå en fart i bunden på 180 km/t.<br />

ENERGI


ENERGI<br />

Alle ting falder lige hurtigt<br />

Nyttige oplysninger<br />

Det arbejde, en kraft udfører på en genstand,<br />

er kraftens størrelse ganget med den<br />

strækning, genstanden flyttes.<br />

Arbejde angives i enheden joule, der forkortes<br />

J.<br />

Beliggenhedsenergi og bevægelsesenergi<br />

er to energiformer.<br />

Potentiel energi og kinetisk energi er<br />

de internationale navne for beliggenhedsog<br />

bevægelsesenergi.<br />

Alle ting falder lige hurtigt, når der ikke<br />

er luftmodstand.<br />

Beliggenhedsenergi<br />

I Norge og Sverige er der vandkraftværker. Her har dæmninger<br />

over floder skabt søer højt oppe. Man siger, at vandet i<br />

søerne har en beliggenhedsenergi, fordi det ligger højere oppe<br />

end vandet på den anden side af dæmningen. Beliggenhedsenergien<br />

kan bruges til at producere elektrisk strøm.<br />

Fysikere kalder også beliggenhedsenergi for potentiel energi.<br />

Potentiel betyder mulig. En genstands beliggenhedsenergi er<br />

E pot = m · g · h<br />

hvor m er genstandens masse, og h er den højde, genstanden<br />

er hævet. Størrelsen g er tyngdeaccelerationen, der har talværdien<br />

9,8 m/s 2 . Massen skal indsættes i kilogram og højden i<br />

meter, hvis resultatet skal blive en energi med enheden joule.<br />

En fodbold med massen 0,40 kg, der er sparket 11 m op, har<br />

fået en beliggenhedsenergi på 0,40 · 9,8 · 11. Det giver 43 joule.<br />

Kopiark 3.1, 3.2 og 3.3<br />

54<br />

I et langt glasrør er der et dun<br />

og et lille lod. Røret er lukket i<br />

begge ender, men gennem en<br />

hane kan det forbindes med en<br />

pumpe. Når røret vendes, vil<br />

loddet naturligvis falde hurtigst<br />

gennem røret.<br />

Det var luftmodstanden,<br />

der bremsede dunet.<br />

Røret tømmes nu for luft med en<br />

pumpe. Hanen lukkes, og røret<br />

vendes igen. Nu kommer dun og<br />

lod samtidigt ned til bunden.<br />

Når det kun er tyngdekraften,<br />

der virker, vil alle ting falde lige<br />

hurtigt.<br />

<br />

EKSPERIMENT


Energibevarelse og varme<br />

Energi kan skifte fra en form til en anden. Beliggenhedsenergi<br />

kan omdannes til bevægelsesenergi. For alle andre energiformer,<br />

fx varmeenergi, elektrisk energi og kemisk energi, gælder<br />

det også, at energien kan skifte form, men den kan ikke forsvinde.<br />

Vi forbruger altså ikke energien. Vi ændrer dens form.<br />

Energi forsvinder ikke<br />

I en rutsjebane i Tivoli skifter energien form hele tiden. Højt<br />

oppe er der beliggenhedsenergi, i bunden er der bevægelsesenergi.<br />

Til sidst stopper vognen i rutsjebanen, men energien<br />

er ikke forsvundet. Den har igen skiftet form. Nu er den<br />

blevet til varmeenergi. Bremserne i vognen er blevet varme.<br />

I gamle dage mente man, at varme var et stof. Et eller<br />

andet, der gik fra ilden og ind i gryden med vand. Omkring<br />

1840 blev det af flere forskere vist, at varme er en energiform,<br />

der opstår, når beliggenheds- og bevægelsesenergi forsvinder.<br />

Også arbejde kan blive omdannet til varmeenergi. Bøjer<br />

man en metalclips flere gange, går den til sidst i stykker. Det<br />

kaldes et træthedsbrud. Sætter man straks det sted, hvor clipsen<br />

brækkede, op mod læben, kan man mærke, at clipsen er<br />

blevet varm. Det arbejde, der er udført for at bøje clipsen, er<br />

blevet til varmeenergi, og temperaturen er derfor steget.<br />

Kopiark 3.4<br />

Naturlove<br />

Der er i naturvidenskaben en række forhold, der gælder overalt<br />

og til alle tider. Det er de såkaldte naturlove. En af disse<br />

naturlove siger, at energi ikke kan forsvinde. Energi kan skifte<br />

form, men den samlede energi er konstant. Det er en naturlov,<br />

at energien er bevaret.<br />

Det er også en naturlov, at massen er bevaret. Den naturlov<br />

bruges fx i kemien, hvor der skal være samme masse før og<br />

efter en kemisk proces. Det er også en naturlov, at ladning er<br />

bevaret. Der kan ikke pludselig opstå fx en positiv ladning.<br />

Hvad er varme?<br />

Varme er en energiform på samme måde som beliggenhedsenergi<br />

og bevægelsesenergi. Varme er ikke et eller andet<br />

55<br />

ENERGI<br />

Joule<br />

James P. Joule, engelsk fysiker (1818-1889).<br />

Joule var den første, der udførte præcise<br />

målinger af sammenhængen mellem varme<br />

og arbejde. Ved en række forsøg viste Joule,<br />

at varme ikke er et stof, men en energiform.<br />

Han har givet navn til energienheden joule.<br />

Joule havde et lod, der hang i en snor,<br />

som var i forbindelse med en propel. Når<br />

loddet bevægede sig ned, drejede propellen<br />

rundt i en beholder med vand. Her blev<br />

vandet opvarmet. Beliggenhedsenergien i<br />

loddet blev til bevægelsesenergi i propellen.<br />

Og til sidst blev energien til varmeenergi,<br />

der fik temperaturen i vandet til at stige.


ENERGI<br />

En gammel enhed<br />

Enheden for både arbejde, beliggenhedsenergi,<br />

bevægelsesenergi og varmeenergi er<br />

joule. Tidligere blev enheden kalorie brugt<br />

for varmeenergi. Denne enhed var bestemt<br />

ud fra, at en energimængde på 1 kalorie<br />

kunne opvarme 1 gram vand 1 °C. Der skal<br />

bruges 4,2 joule for at opvarme 1 g vand<br />

1 °C. Derfor er<br />

1 kalorie = 4,2 joule<br />

På mange madvarer kan man stadig se<br />

denne enhed. En kalorie skrives som 1 cal.<br />

I mange artikler om vægttab bruges dog<br />

tit en uheldig enhed, der forkortes kal.<br />

Det betyder 1000 cal.<br />

Lyset fra lampen til venstre rammer solcellerne<br />

i midten. I solcellerne omdannes strålingsenergien<br />

til elektrisk energi, der får propellen til at<br />

rotere.<br />

stof, der flyttes fra et varmt sted til et koldere. At noget er<br />

varmt betyder, at det har en højere temperatur end noget<br />

andet. Temperaturen stiger, når molekylerne bevæger sig hurtigere.<br />

Når molekylerne i en genstand bevæger sig, har de bevægelsesenergi.<br />

Derfor betyder en høj temperatur, at der er gemt<br />

mere bevægelsesenergi inde i genstanden. Varme er altså ikke<br />

et stof, der flyttes, men en energiform, der fortæller, at molekylerne<br />

bevæger sig hurtigt.<br />

Når du pumper dækket op i din cykel, mærker du, at pumpen<br />

bliver varm. Det skyldes, at stemplet i pumpen bevæger<br />

sig, og dermed skubber til molekylerne i luften, så de får en<br />

større fart.<br />

Når man gnider hænderne mod hinanden en kold vinterdag,<br />

bliver håndfladerne varmet lidt op. Hændernes bevægelse<br />

skubber til molekylerne i huden, så de får mere fart på.<br />

Bevægelsesenergien af hænderne, bliver til bevægelsesenergi<br />

hos molekylerne. Temperaturen vil stige.<br />

Strålingsenergi<br />

Næsten al energi her på Jorden er kommet fra Solen. Det er<br />

Solen, der var årsag til, at der allerede for mange hundrede<br />

millioner år siden groede planter. De er efterhånden omdannet,<br />

så vi nu kan bryde kul og pumpe olie op fra undergrunden.<br />

Det er Solen, der skaber det vejr, der får vindmøllerne til<br />

at levere elektrisk strøm.<br />

Energien fra Solen findes både i det synlige lys og i det<br />

infrarøde lys, dvs. “lys”, der ikke kan ses af mennesker. Læs<br />

mere om det i kapitel 4. Energien i strålingen får planter til at<br />

gro, så vi kan få føde og brændsel. Strålingsenergien kan fanges<br />

og udnyttes til opvarmning i solfangere og til at lave elektricitet<br />

i solceller.<br />

En solcelle virker som et element. Den får en lille spændingsforskel,<br />

når der lyses på den. Sætter man mange solceller<br />

i serie, får man et batteri.<br />

I en solfanger bruges strålingsenergien til at opvarme vand.<br />

På mange sydvendte hustage sidder nogle sorte kasser. Det er<br />

solfangere. I vandrør inde i kasserne bliver vandet opvarmet<br />

helt gratis.<br />

Kopiark 3.5 og 3.6<br />

56


EKSPERIMENT<br />

Lav ild som indianerne<br />

Med en boremaskine, et bræt og en pind, kan man sætte ild<br />

til små papirstykker. Spænd brættet fast på et bord med en<br />

skruetvinge. Pinden spændes fast i boremaskinen. Når pinden<br />

gnider mod træet på brættet, bliver der varmt. Det lugter<br />

svedent og ryger lidt. Når man har øvet sig, kan man måske<br />

få ild i små papirstykker i revnen, hvor pinden gnider.<br />

Bevægelsesenergien i pinden er omdannet til varmeenergi,<br />

der har hævet temperaturen.<br />

På den måde lavede naturfolk ild i gamle dage.<br />

De havde ikke boremaskiner, men brugte hænderne for at få<br />

pinden til at rotere hurtigt.<br />

Varmetransport<br />

Når to genstande med forskellig temperatur er i kontakt med<br />

hinanden, vil der transporteres varme fra den ene til den anden.<br />

Varme bevæger sig altid fra en højere til en lavere temperatur.<br />

Når en metalpind varmes op i den ene ende, får molekylerne<br />

her mere fart på. De vil så skubbe til molekylerne ved<br />

siden af, så de også får mere fart på. På den måde flyttes energi<br />

fra det varme til det kolde sted. Man kan derfor sige, at<br />

varme er en energi, der flytter sig fra et varmt til et koldt sted.<br />

Varme kan også stråle fra et varmt til et koldt sted. Alle kender<br />

den prikkende fornemmelse i huden, der kommer, når man<br />

er tæt ved en varm ovn. Den stråling, man mærker, er en slags<br />

lys, bare med en farve, der ikke kan ses af øjnene, se kapitel 4.<br />

Isolering<br />

Det er vigtigt at spare på energien til opvarmning af boliger.<br />

Det gør man ved at lægge isoleringsmaterialer under gulve, i<br />

vægge og på lofter. Isoleringsmaterialer er stoffer, som varmen<br />

har svært ved at gå igennem; de er dårlige varmeledere.<br />

Isoleringsmaterialer som rockwool og glasuld er lavet af<br />

meget tynde tråde af sten eller glas.<br />

Det er luften i isoleringsmaterialerne, der sørger for, at der<br />

ikke flyttes så meget varmeenergi. Det er derfor hullerne i termoundertøj<br />

og strikkede bluser, der gør, at man kan holde<br />

varmen om vinteren!<br />

Kopiark 3.7 og 3.8<br />

57<br />

Nyttige oplysninger<br />

ENERGI<br />

Det er en naturlov, at energien er bevaret.<br />

Varmeenergi dannes bl.a., når der er gnidningskræfter.<br />

Varmeenergi er et udtryk for molekylernes<br />

bevægelsesenergi.<br />

Varme er energi, der flytter sig fra steder<br />

med høj temperatur til steder med lav<br />

temperatur.<br />

Varmeenergi blev tidligere angivet i<br />

enheden kalorie, der forkortes cal.


ENERGI<br />

Billedet viser Europa om natten. Man kan se,<br />

hvor der bor mange mennesker, og hvor der<br />

bliver brugt energi til belysning.<br />

Effekt og mennesker<br />

En vægtløfter, der løfter 200 kg op til højden<br />

2 m, udfører, som vist side 52, et arbejde på<br />

4000 joule. Hvis han løfter vægten på 2 sekunder,<br />

er effekten<br />

4000 J<br />

2 s<br />

dvs. 2000 watt.<br />

Pigen, der går op ad trappe i eksemplet<br />

på side 52, udfører et arbejde på 1500 joule,<br />

når hun går 3 meter op. Hvis det varer<br />

6 sekunder, vil hendes effekt være<br />

1500 J<br />

6 s<br />

dvs. 250 watt. En så stor effektydelse kan<br />

man kun klare i kort tid. Toptrænede cykelryttere<br />

kan yde en effekt på 250 W i mange<br />

timer, mens almindelige mennesker kun kan<br />

klare det i kort tid.<br />

Energi i samfundet<br />

Vi bruger meget energi i samfundet. Huse skal opvarmes.<br />

Biler, tog, skibe og fly skal bevæge sig. Om aftenen skal der<br />

tændes lys. Alle maskiner og elektroniske apparater skal have<br />

tilført energi for at kunne fungere. Hvor kommer energien<br />

fra? Og hvad koster den?<br />

Effekt<br />

En energi kan omdannes hurtigt eller langsomt. Omdannes<br />

energien ved en kemisk proces i løbet af en brøkdel af et<br />

sekund, er der <strong>tale</strong> om en eksplosion. Omdannes energien<br />

langsomt, som ved madens forbrænding i kroppen, sker der<br />

en rolig energiudvikling. Den “fart”, en energiomdannelse<br />

foregår med, kaldes effekten. Helt præcist er effekt det samme<br />

som energiforbrug pr. tid.<br />

Da energi måles i enheden joule, må effekten have enheden<br />

joule pr. sekund eller joule/sekund. Den enhed kendes<br />

bedre under navnet watt, der forkortes W. Et tal med denne<br />

enhed står på el-pærer og alle apparater, der bruger elektrisk<br />

strøm.<br />

58


En tændt el-pære bruger energi. Den forbrugte energi kan findes,<br />

når man kender pærens effekt. Hvis en lavenergipære har<br />

effekten 16 watt, betyder det, at den bruger 16 joule hvert<br />

sekund. Hvis den er tændt i en time, dvs. i 3600 sekunder, har<br />

den brugt en energi på (16 J/s) · (3600 s) = 57 600 J.<br />

Kilowatt-timer<br />

Når man skal be<strong>tale</strong> for sit forbrug af elektricitet, er det ikke<br />

energienheden joule, der benyttes. Elektricitetsforbruget opgøres<br />

i enheden kilowatt-time. Denne enhed skrives som kWh.<br />

Her betyder k kilo, der er det samme som tusind. W betyder<br />

effektenheden watt. Størrelsen h betyder time. Det stammer<br />

fra det engelske ord hour.<br />

Hvis en lavenergipære på 16 W har været tændt i 1 time, har<br />

den brugt en energi på 16 watt gange 1 time, dvs. 16 watt- timer<br />

= 0,016 kWh. En kilowatt-time koster i 2008 omkring 1,80 kr.<br />

Lavenergipæren har altså på en time brugt energi for ca. 3 øre.<br />

Kopiark 3.9<br />

Maskiner og motorer<br />

De første maskiner, der omdannede varmeenergi til bevægelsesenergi,<br />

blev bygget i 1700-tallet i England. De blev kaldt<br />

dampmaskiner. De skulle sørge for, at pumper kunne trække<br />

vand op fra kulminer dybt nede under jorden. Tidligere var<br />

pumperne blevet trukket af heste.<br />

I dampmaskinerne blev vand varmet op i en kedel, så det<br />

fordampede. Når dampen blev afkølet i en cylinder, fortættedes<br />

dampen igen til vand. Ved denne tilstandsændring blev<br />

rumfanget mindre, og så faldt trykket. Trykfaldet fik stemplet<br />

i cylinderen til at flytte sig, så den store vippearm på toppen<br />

af maskinen bevægede sig. På den måde fik pumpen leveret<br />

energi til at løfte vandet op fra kulminen.<br />

Kopiark 3.10<br />

Brændværdi<br />

Ved forbrænding af en liter benzin dannes der en varmemængde<br />

på 31 MJ. Man siger derfor, at benzin har en brændværdi<br />

på 31 MJ pr. liter. Træ har en brændværdi på ca. 19 MJ<br />

pr. kg. I kroppen er brændværdien af næringsstofferne i føden<br />

næsten den samme som ved forbrænding af træ.<br />

59<br />

James Watt<br />

ENERGI<br />

I 1717 var dampmaskinerne meget store.<br />

Under den runde beholder, kedlen, blev der<br />

fyret med kul. Vandet i kedlen fordampede.<br />

I cylinderen over kedlen blev dampen igen<br />

fortættet til væske. Et stempel i cylinderen<br />

blev herved trukket nedad, så den anden<br />

ende af den store vippearm blev trukket op.<br />

På den måde kom der energi til pumperne<br />

nede i kulminen.<br />

James Watt, skotsk ingeniør (1736-1819).<br />

Watt opfandt flere forbedringer af de første<br />

dampmaskiner. Han startede et firma, der<br />

solgte dampmaskiner i hele Europa. Watt<br />

har givet navn til enheden for effekt.


ENERGI<br />

Dampmaskinen Fyld vand i dampmaskinen. Brug en sprittablet til<br />

opvarmning af vandet. Når vandet i kedlen er kommet i<br />

kog, vil det fordampe. Det vil komme til at fylde mere<br />

og kan derfor presse på stemplet i cylinderen. Stemplets<br />

bevægelse driver derefter det store svinghjul.<br />

Nyttige oplysninger<br />

Effekt er et udtryk for, hvor hurtigt en<br />

energi omdannes fra en form til en anden.<br />

Effekt angives i enheden watt,<br />

der forkortes W.<br />

En kilowatt-time, der forkortes kWh,<br />

er en enhed for energi.<br />

Køleskabe og varmepumper<br />

I et køleskab bruges elektrisk energi til at drive en pumpe. Ved<br />

at fordampe og igen fortætte en væske flyttes der varme fra<br />

køleskabets frostboks og til en plade på bagsiden af køleskabet.<br />

Den elektriske energi er altså blevet brugt til at flytte varmeenergi.<br />

En varmepumpe er et anlæg, der kan bruges til opvarmning<br />

af boliger. En varmepumpe virker på samme måde som<br />

et køleskab. Der fjernes varme fra et koldt sted. Det kan være<br />

luften omkring huset. Og der tilføres varme til et sted, hvor<br />

temperaturen er højere. Ved varmepumpen er det ikke luften<br />

bag køleskabet, der opvarmes, men luften i huset. Og det<br />

kolde sted ligger uden for huset. Det er derfor en varmepumpe<br />

undertiden kaldes for et omvendt køleskab.<br />

60<br />

Find ud af, hvilken vej dampen følger, og hvad der får<br />

stemplet til at bevæge sig frem og tilbage i cylinderen.<br />

Find også ud af, hvad det er, der kører rundt på toppen<br />

af dampmaskinens cylinder.<br />

<br />

EKSPERIMENT


Energiforbrug<br />

Energi, miljø og klima er emner, der over hele verden diskuteres<br />

ivrigt. Hvis vi får vores energi ved afbrænding af gas, olie eller<br />

kul, tømmer vi undergrunden og forurener atmosfæren.<br />

Der <strong>tale</strong>s meget om en bæredygtig udvikling. Det betyder, at<br />

vi skal overlade Jorden til de kommende generationer i samme<br />

tilstand, som den har nu. Derfor vil der i de kommende år blive<br />

gjort en stor indsats for at udvikle nye og miljørigtige energikilder.<br />

Samfundets energikilder<br />

I Danmark bruger vi flere former for energi. Olie hentes op fra<br />

Nordsøen og sendes til land, hvor den laves om til bl.a. benzin.<br />

Fra Nordsøen kommer også naturgas, der via rør sendes<br />

rundt i landet. Naturgassen bruges til opvarmning af boliger.<br />

På elværkerne bruges gas, kul, olie eller halm som brændstof.<br />

Ved afbrændingen opvarmes vand i store kedler, så det fordamper.<br />

Den varme damp løber gennem turbiner, der er forbundet<br />

med generatorer, som laver en elektrisk strøm.<br />

Vi får også elektrisk strøm fra udlandet. Noget kommer fra<br />

Norge og Sverige, hvor vand fra opdæmmede søer får turbiner<br />

til at rotere i vandkraftværker. Lidt elektrisk strøm kommer<br />

også fra kernekraftværker i udlandet.<br />

Vandkraft er ikke noget, vi kan udnytte i Danmark. Det<br />

kræver store højdeforskelle. Det største danske vandkraftværk<br />

ved Tange Sø kan kun producere strøm til 1000 husstande.<br />

Når vinden blæser, kan vindmøllerne levere elektrisk strøm.<br />

Desværre kan vindmøllerne kun levere energi de dage, hvor<br />

vinden blæser kraftigt. Danmark er derfor afhængig af, at der<br />

kommer forsyninger af kul, olie og naturgas. Disse stoffer kaldes<br />

fossile brændstoffer. Fossil betyder “gravet op af jorden”.<br />

Vedvarende energikilder, som vindkraft, vandkraft, solceller,<br />

solfangere og biogasanlæg leverer energi, uden at der fjernes<br />

noget fra Jorden. De vedvarende energikilder stammer alle<br />

fra den energi, Solen udsender nu.<br />

Fossile brændstoffer<br />

De fossile brændstoffer er dannet i sumpskove for 200-300<br />

millioner år siden. Kullet er blevet dannet i en periode på over<br />

61<br />

ENERGI<br />

Danmark har de seneste tyve år været førende<br />

inden for fremstilling og brug af vindmøller. I<br />

starten var vindmøllerne små, men nu bygges<br />

der meget store havvindmøller. De største er<br />

over 100 meter høje, og møllevingerne er 45 m<br />

lange. En sådan vindmølle kan producere elektrisk<br />

strøm med en effekt på 3 MW. Det kan få<br />

næsten 200 000 sparepærer til at lyse.<br />

Tangeværket ved Bjerringbro er det største<br />

danske vandkraftværk. Det kan levere en<br />

effekt på 3 MW, der er det samme som en<br />

enkelt stor vindmølle kan yde.


ENERGI<br />

Spaltning af uran<br />

Yttrium<br />

Neutron<br />

Uran<br />

Iod<br />

Tre neutroner<br />

Når en neutron rammer en urankerne, kan<br />

kernen gå i to stykker, fx en yttriumkerne<br />

og en iodkerne. Ved spaltningen af uran er<br />

der et par neutroner i overskud. De kan<br />

starte en ny spaltning, når de rammer en<br />

anden urankerne. Ved omdannelsen af uran<br />

til to andre grundstoffer dannes der meget<br />

energi.<br />

100 millioner år. Nu brydes det i løbet af få hundrede år. Om<br />

der er kul, olie eller naturgas til 100, 200 eller 300 år er set i<br />

det store perspektiv ret ligegyldigt. Om 1000 år vil reserverne<br />

med garanti være tømt, hvis energiforbruget ikke ændres kraftigt.<br />

Derfor skal der tænkes på alternative energikilder.<br />

Vindkraft<br />

Når vinden blæser kraftigt, kan møllerne i Danmark dække<br />

næsten hele samfundets el-behov. Men vinden blæser ikke<br />

altid. Derfor skal der bygges almindelige elektricitetsværker,<br />

der kan klare el-forsyningen i stille vejr. I gennemsnit dækker<br />

vindenergien i 2007 omkring 18 % af Danmarks el-forbrug.<br />

Det er en ulempe ved vindmøllerne, at de ikke pynter i<br />

naturen. Og de støjer, så de bør ikke placeres tæt ved bebyggede<br />

områder. En sidste ulempe er, at vi ikke kan sælge strømmen<br />

til udlandet, når det blæser rigtig kraftigt. Så blæser det<br />

nemlig også i nabolandene, der derfor selv producerer meget<br />

vindmøllestrøm.<br />

Biobrændsel<br />

Der brændes halm i mange danske kraftværker. Halm og træ<br />

er biobrændsler, fordi de stammer fra planter. Korn kan omdannes<br />

til bioethanol, der bruges som brændstof i biler.<br />

Brug af korn som biobrændsel rummer dog et stort etisk<br />

problem. Kan vi tillade os, i en verden hvor mange sulter, ikke<br />

at bruge markerne til afgrøder, der kan bruges til produktion<br />

af fødemidler?<br />

Der foregår i øjeblikket en meget stor forskningsindsats<br />

for at finde effektive kemiske processer, der kan omdanne<br />

indholdet i biomassen til råstoffer, fx bioethanol.<br />

Kernekraft<br />

Ved kemiske processer bevares alle atomer. De forskellige atomer<br />

flytter fra et stof til et andet. Herved opstår den varmeenergi,<br />

som kulkraftværkerne bruger til at producere elektricitet.<br />

Det er en helt anden proces, der foregår i reaktoren på et<br />

kernekraftværk. Når et stort uran-atom med mange protoner<br />

og neutroner i atomkernen bliver ramt af en neutron, kan<br />

urankernen spaltes i to mindre stykker. Uran-atomet bliver til<br />

62


to andre grundstoffer. Ved denne spaltning udsendes der<br />

flere neutroner, der igen rammer andre urankerner, der herved<br />

spaltes. På den måde får man en kædeproces, der fortsætter,<br />

så længe der er tilstrækkeligt uran.<br />

Når atomkernen spaltes, frigøres der utrolig store energimængder.<br />

1 kg uran kan producere en energimængde, der er<br />

to millioner gange større end ved forbrænding af 1 kg carbon.<br />

Men der er en række problemer ved kernekraftværkerne.<br />

Nogle af de stoffer der dannes, når uran spaltes, kan bruges til<br />

fremstilling af kernevåben. Det er meget kraftige bomber, der<br />

udnytter samme proces som i reaktorerne. Processen foregår<br />

bare så hurtigt, at der kommer en ufattelig kraftig eksplosion.<br />

Fremtidens energi<br />

I 1700-tallet startede industrialiseringen, dvs. maskiner overtog<br />

det arbejde, mennesker tidligere havde udført. Det betød<br />

et øget forbrug af energi. Først blev energien skaffet ved forbrænding<br />

af kul, senere kom energien fra olien. Men kulminerne<br />

og de olieholdige lag i undergrunden vil før eller senere<br />

blive tømt. Oliepriserne er stigende, hvilket er et tegn på en<br />

begyndende mangel.<br />

Inden der er gået nogle hundrede år, må menneskene nødvendigvis<br />

gå over til at bruge nye energikilder.<br />

Der er kun én energikilde, der er ubegrænset. Det er energien<br />

fra Solen. I dag kan solceller producere elektrisk strøm<br />

fra Solens lys. Desværre er det kun 20 % af energien i lyset, der<br />

kan laves til elektrisk energi. Der er dog håb om, at man om<br />

nogle år vil kunne udnytte energien i lyset lidt bedre. Solceller<br />

producerer kun energi, når det er lyst. Vindmøller producerer<br />

kun energi, når vinden blæser. Der må derfor opfindes metoder<br />

til at lagre energien, indtil den skal bruges.<br />

En af lagringsmetoderne er at fremstille luftarten hydrogen.<br />

Det gøres ved elektrolyse, hvor en elektrisk strøm spalter<br />

vand i hydrogen og oxygen. Hydrogenet kan så lagres. Ved at<br />

bruge hydrogenet i en brændselscelle skabes igen energi.<br />

En af de store udfordringer til fremtidens kemikere og<br />

ingeniører vil være at udnytte biomassen til produktion af<br />

nødvendige råstoffer. Her skal udvikles nye metoder, så vi ikke<br />

længere er afhængige af olien.<br />

Kopiark 3.11 og 3.12<br />

63<br />

Nyttige oplysninger<br />

ENERGI<br />

Ud over elektrisk energi producerer kernekraftværket<br />

også meget spildvarme. For at undgå en<br />

opvarmning af floden bruges en stor del<br />

af spildvarmen til at fordampe vand, der som<br />

damp kommer ud af de to høje køletårne.<br />

De fossile brændstoffer stammer fra Jorden.<br />

Vedvarende energikilder er vindkraft,<br />

vandkraft, solceller, solfangere og biogasanlæg<br />

De vedvarende energikilder får deres energi<br />

fra Solen.


CAFE KOSMOS<br />

KROP<br />

OG ENERGI<br />

Det er nødvendigt at spise og drikke for at leve og<br />

kunne arbejde. I kroppen bliver føden omdannet,<br />

så musklerne kan udføre et arbejde. Føden bruges<br />

også til at holde kroppen varm. Din krop er en motor,<br />

der udfører et arbejde og sender spildvarme til<br />

omgivelserne. I kroppen er energien dog ikke bevaret<br />

på samme måde som i en motor. Får du mere energi<br />

ind gennem munden, end du skal bruge, så bliver<br />

kroppen tungere.<br />

Bjergrytteren Michael Rasmussen blev i 2007 smidt ud af cykelløbet Tour de France,<br />

fordi han ikke havde oplyst, hvor han opholdt sig i en periode inden løbet.<br />

64<br />

FORBRÆNDINGEN I KROPPEN<br />

Et menneske skal bruge næringsstoffer<br />

for at fungere. Næringsstofferne<br />

i kosten er kulhydrater, fedtstoffer<br />

og proteiner.<br />

I kroppen foregår en forbrænding<br />

af næringsstofferne. Processen ligner<br />

den, der sker, når træ brænder.<br />

I kroppen er det dog en ”kold forbrænding”<br />

uden flammer. Efter<br />

omdannelse i mund, mave og tarm<br />

vil næringsstofferne med blodet<br />

blive ført ud til cellerne, fx i musklerne,<br />

hvor der sker en forbrænding.<br />

Ved forbrændingen bliver næringsstofferne<br />

sammen med oxygenet til<br />

vand, carbondioxid, et stof med navnet<br />

ATP og nogle restprodukter.<br />

Ved processen dannes der varme, så<br />

kroppen kan holde sin temperatur.<br />

Carbondioxidet afgives med udåndingsluften.<br />

Restprodukterne bliver<br />

fjernet fra kroppen gennem afføring<br />

og urin. Stoffet ATP, adenosintriphosphat,<br />

gemmer energien i en<br />

form, som cellerne senere kan<br />

bruge.<br />

Ikke alle næringsstoffer forbrændes<br />

straks. Rundt i kroppen opbygges<br />

der depoter af kulhydrater og<br />

fedtstoffer. Herfra kan der senere<br />

frigøres ATP, når der er behov for<br />

mere energi, fx ved løb eller cykling.<br />

Spiser man for meget, bliver<br />

depoterne for store. Man tager på<br />

i vægt. Når man arbejder, tæres der<br />

på depoterne.<br />

KROPPEN SOM MOTOR<br />

En motor tilføres energi i form af fx<br />

benzin. Motoren bruger en del af<br />

brændstoffets energi til at udføre<br />

et arbejde. Resten af energien går


tabt, især som et varmespild. Kroppen<br />

fungerer også som en motor.<br />

Din krop skal hver dag have tilført<br />

energi på omkring 10 000 kJ (ti millioner<br />

joule). Proteiner og kulhydrater<br />

indeholder omkring 17 kJ/g,<br />

mens fedtstoffer indeholder omkring<br />

38 kJ/g. Det betyder, at kroppen<br />

hver dag skal have tilført ca. et<br />

halvt kilogram næringsstoffer.<br />

Aktive personer og børn i voksealderen<br />

skal spise mere. Får man for<br />

meget, bliver man tykkere, får man<br />

for lidt, bliver man tyndere. Men<br />

det går langsomt. Drikker man fx<br />

hver dag 0,5 L sodavand ud over de<br />

næringsstoffer, der er nødvendige,<br />

vil man i løbet af et år få en masse,<br />

der er næsten 10 kg højere, end ens<br />

naturlige masse. Det tager også<br />

lang tid at få kropsvægten ned,<br />

hvis man nøjes med at spise mindre.<br />

Dyrker man motion, går det<br />

meget hurtigere.<br />

Heldigvis er kroppen god til at regulere<br />

fødeindtagelsen. Sult- og<br />

mæthedsfornemmelser sørger for,<br />

at de fleste spiser netop den mængde,<br />

der er nødvendig. Dog er der<br />

en del kulhydratholdige næringsmidler,<br />

fx slik, chips og sodavand,<br />

CAFE KOSMOS<br />

der ikke giver en tilstrækkelig<br />

mæthedsfornemmelse. Får man for<br />

meget mad af denne type, er der<br />

risiko for overvægt.<br />

Energien fra forbrændingen benyttes<br />

til at holde kroppens hvilestofskifte<br />

i gang. Hjertet skal pumpe,<br />

organer som mave og lever skal<br />

arbejde. Kroppens celler skal<br />

opretholde elektriske spændingsforskelle<br />

over cellevæggene, så der<br />

kan løbe signaler i nerverne, og så<br />

stoffer kan transporteres ud og ind<br />

af cellerne. En stor del, ca. 7 MJ, af<br />

den daglige energimængde fra<br />

føden går til dette hvilestofskifte.<br />

KROPPENS EFFEKTFORBRUG<br />

Effekt er energi pr. tid. Når det<br />

daglige forbrug hos et menneske i<br />

hvile er 7 MJ, svarer det til en<br />

effekt på 7 MJ/døgn. Da 1 døgn =<br />

24·60·60 sekunder er hvileeffekten<br />

7 000 000 /(24·60·60) = ca. 80 watt.<br />

Det er lidt mere end forbruget i en<br />

almindelig el-pære.<br />

Dyrker man idræt, bliver forbruget<br />

hurtigt større. På mange kondicykler<br />

kan man indstille modstanden,<br />

så den svarer til en bestemt effekt.<br />

En toptrænet cykelrytter kan i flere<br />

65<br />

timer yde 300 watt. Ved cykling<br />

med pæn fart kræves en effekt på<br />

omkring 100 watt. De fleste vil nok<br />

mene, at en effektydelse omkring<br />

100 watt er ganske trættende.<br />

KROPPENS SPILDVARME<br />

Kroppens energi kommer ind med<br />

maden. Udfører man intet arbejde,<br />

bliver madens energi kun brugt til<br />

at holde kroppen i gang. Energien<br />

forsvinder som varme. Når man<br />

arbejder, bruger man mere energi,<br />

så der kræves en større energitilførsel.<br />

Der kommer også en større<br />

varmeafgivelse. Denne spilvarme<br />

afgives især som sved. På den måde<br />

styres kroppens temperatur. Der<br />

skal bruges varme, for at sveden<br />

kan fordampe. Herved afkøles kroppen.<br />

Biler og mennesker har det på<br />

samme måde: Uden energi kan der<br />

ikke udføres et arbejde.


ENERGIENS MANGE FORMER<br />

Det arbejde en kraft udfører<br />

på en genstand, er kraftens<br />

størrelse ganget med den<br />

strækning, genstanden flyttes.<br />

Arbejde angives i enheden<br />

joule, der forkortes J.<br />

Beliggenhedsenergi og<br />

bevægelsesenergi er to energiformer.<br />

Potentiel energi og kinetisk<br />

energi er de internationale<br />

navne for beliggenheds- og<br />

bevægelsesenergi.<br />

Alle ting falder lige hurtigt, når<br />

der ikke er luftmodstand.<br />

DET VED DU NU OM ENERGI<br />

ENERGI I SAMFUNDET<br />

Effekt er et udtryk for, hvor hurtigt en energi omdannes fra en form<br />

til en anden.<br />

Effekt angives i enheden watt, der forkortes W.<br />

Det er en naturlov, at energien<br />

er bevaret.<br />

Varmeenergi dannes bl.a., når<br />

der er gnidningskræfter.<br />

Varmeenergi er et udtryk for<br />

molekylernes bevægelsesenergi.<br />

En kilowatt-time, der forkortes kWh, er en enhed for energi.<br />

66<br />

ENERGIBEVARELSE OG VARME<br />

Varme er energi, der flytter sig<br />

fra steder med høj temperatur<br />

til steder med lav temperatur.<br />

Varmeenergi blev tidligere<br />

angivet i enheden kalorie, der<br />

forkortes cal.<br />

ENERGIFORBRUG<br />

De fossile brændstoffer stammer<br />

fra Jorden.<br />

Vedvarende energikilder er<br />

vindkraft, vandkraft, solceller,<br />

solfangere og biogasanlæg.<br />

De vedvarende energikilder får<br />

deres energi fra Solen.


PRØV DIG SELV<br />

KAN DU HUSKE? FORSTÅR DU?<br />

Hvad er enheden for energi?<br />

Hvad er enheden for effekt?<br />

Hvad er enheden for varmeenergi?<br />

Angiv mindst to naturlove.<br />

Angiv mindst fem energiformer.<br />

Hvad er en kalorie?<br />

Et lille barn i en gynge slippes<br />

lidt oppe. Hvis barnet sidder<br />

stille, vil gyngen til sidst<br />

standse. Hvad er der sket med<br />

barnets beliggenhedsenergi?<br />

Hvad vil det sige, at energien er<br />

en bevaret størrelse?<br />

UDFORDRING<br />

67<br />

Hvorfor bliver en cykelpumpe<br />

varm, når du pumper dit dæk<br />

op?<br />

Beskriv energiens vej fra Solen via<br />

en vindmølle til boligopvarmning.<br />

Brug oplysninger fra Energistyrelsen<br />

til at finde ud af, hvor meget<br />

energi der bruges i danske husholdninger<br />

i form af elektricitet.<br />

Hvad koster 1 megajoule energi,<br />

hvis man køber energien som<br />

benzin og som elektricitet?<br />

Hvor mange joule skal tilføres<br />

1 liter vand, hvis vandet skal<br />

opvarmes fra 20 til 100 °C?<br />

Hvilke energiformer findes i dit<br />

hjem?


Lyd og lys<br />

LYD<br />

LYS<br />

ANVENDELSER AF ”LYS”<br />

ANVENDELSER AF ”LYD”<br />

CAFE KOSMOS: ALLE REGNBUENS FARVER<br />

Det er herligt at være til koncert. Skønne rytmer og flotte<br />

lysvirkninger. Fra store højt<strong>tale</strong>re kommer musikkens dybe toner,<br />

der kan få glassene til at ryste. Nogle lamper udsender ultraviolet<br />

lys, som ikke kan ses. Men strålerne fra disse lamper får alligevel<br />

hvide bluser til at lyse med et underligt, blåligt skær.<br />

Vi sanser verden med øret og øjet. Vi hører lyd, og vi ser lys.<br />

Men der findes lyde, der ikke kan høres, og lys, der ikke kan ses.<br />

Med ekkoet fra de lyde, som vores øre ikke kan høre, kan man<br />

”se” et foster i moderens mave. En stor del af strålingen fra Solen<br />

kan heller ikke ses. Noget af dette usynlige lys rammer os som<br />

farlig UV-stråling, der kan skade huden.<br />

Hvorfor bruger mange mennesker briller?<br />

Hvordan opstår en regnbue?<br />

Hvad er et ekko?<br />

Hvad vil det sige, at toner er høje?<br />

Hvad er et lyslederkabel?<br />

69


LYD OG LYS<br />

I december 2004 dræbte en tsunami næsten<br />

250 000 mennesker langs kysterne ved Det<br />

Indiske Ocean. En tsunami er en helt særlig<br />

bølge i havet. Den kan opstå, når havbunden<br />

ved et jordskælv pludselig løfter sig. Der<br />

kommer en top på vandet over det sted, hvor<br />

jordskælvet foregår. Bølgetoppen vil nu bevæge<br />

sig til alle sider på havoverfladen med en fart<br />

som et jetfly, omkring 800 km/t. Farten bliver<br />

dog langt mindre, når bølgen kommer ind på<br />

lavt vand. Til gengæld bliver vandet skubbet<br />

sammen til en smal, men meget høj bølge.<br />

Bl.a. på Sumatra og i Thailand var bølgen over<br />

10 meter høj, da den ramte kysten.<br />

Frekvens måles i hertz<br />

Er der 1000 svingninger hvert sekund, siger<br />

man, at frekvensen er 1000 hertz. Enheden<br />

hertz betyder svingninger pr. sekund.<br />

Frekvensen 1000 hertz skrives kort som<br />

1000 Hz.<br />

1 hertz = 1 Hz = 1 svingning pr. sekund.<br />

Lyd<br />

Der er bølger på havet. Ved stranden har alle mærket, hvordan<br />

vandet bevæger sig op og ned, og hvordan bølgerne bevæger<br />

sig frem. Men der er også bølger mange andre steder. En guitarstreng,<br />

et stemmebånd eller en højt<strong>tale</strong>r kan lave bølger i<br />

luft. Det kaldes lyd.<br />

Lyd er bølger<br />

Når en guitarstreng svinger frem og tilbage, skubber den til<br />

luften. Derfor vil luften foran strengen blive presset sammen.<br />

Områder med lidt højere eller lidt lavere tryk vil nu bevæge sig<br />

væk fra guitaren. Det er helt ligesom bølger på vand, hvor bølgetoppe<br />

og –dale bevæger sig hen over vandoverfladen.<br />

Ved vandbølger er det forhøjninger på vandet, der bevæger<br />

sig frem. Ved lydbølger er det områder med høje og lave tryk,<br />

der bevæger sig. Lydbølger i luft bevæger sig hurtigt. Lydens<br />

fart er ca. 340 m/s. Det er svarer til ca. 1200 km/t.<br />

Frekvens<br />

Musik kan have høje eller dybe toner. En dyb tone betyder, at<br />

lydbølgen kun svinger få gange hvert sekund. Man siger, at<br />

frekvensen er lav. Frekvensen er antallet af svingninger hvert<br />

sekund. Ved de dybeste toner, der kan høres af mennesker, er der<br />

kun ca. 20 svingninger hvert sekund. De højeste toner, vi kan<br />

høre, har en frekvens på omkring 20 000 svingninger pr. sekund.<br />

70


EKSPERIMENT<br />

Bølgelængde<br />

På stranden kan man se, at afstanden mellem to bølgetoppe<br />

normalt er omkring et par meter. Denne afstand kaldes bølgelængden.<br />

Lydbølger har også en bølgelængde. Man kan finde<br />

bølgelængden for en lydbølge med frekvensen 50 hertz ved at<br />

undersøge, hvad der sker i et sekund. I den tid har bølgen bevæget<br />

sig 340 meter. Der er altså 50 bølgetoppe på de 340 meter.<br />

Derfor kan bølgelængden findes som 340 meter divideret med<br />

50. Det giver en bølgelængde på 6,8 meter.<br />

Bølgelængden kan altså findes ud fra udtrykket<br />

Bølgelængde =<br />

Måling af lydens fart<br />

Lydens fart<br />

Frekvens<br />

For en høj tone med frekvensen 17 000 hertz er bølgelængden<br />

bare 2 cm.<br />

Kopiark 4.1<br />

71<br />

LYD OG LYS<br />

Lydens fart findes ved at måle forskellen i ankomsttid for et lydsignal med to mikrofoner, der står lidt fra hinanden.<br />

To mikrofoner kobles til en impulstæller. Når et lydsignal “høres” af den ene mikrofon, starter impulstælleren.<br />

Når lydsignalet ”høres” af den anden mikrofon, stopper impulstælleren. Mens impulstælleren er åben, vil den<br />

“tælle” til 1000 i hvert sekund.<br />

Mikrofonerne skal stå ca. to meter fra hinanden. Afstanden mellem mikrofonerne måles nøjagtigt. En elev stiller<br />

sig på linje med mikrofonerne. Eleven slår to træstykker mod hinanden. Impulstælleren viser nu den tid, lyden har<br />

været om at bevæge sig fra den ene til den anden mikrofon.<br />

Lydens fart kan bestemmes, da<br />

Afstanden mellem mikrofonerne (i meter)<br />

Lydens fart =<br />

Tidsforskellen mellem mikrofonerne (i sekunder)<br />

Gentag eksperimentet et par gange.<br />

Brug også andre afstande mellem mikrofonerne.<br />

Fart, frekvens og bølgelængde<br />

For en bølge gælder følgende sammenhænge<br />

mellem fart, frekvens og bølgelængde:<br />

Bølgelængde = Fart<br />

Frekvens<br />

Frekvens = Fart<br />

Bølgelængde<br />

Fart = Bølgelængde · Frekvens


LYD OG LYS<br />

Det er vigtigt, at der er samme tryk på begge<br />

sider af trommehinden. Derfor er mellemøret i<br />

forbindelse med svælget gennem det eustakiske<br />

rør. Dette rør er normalt lukket, men åbnes,<br />

når man synker eller gaber. Når man har<br />

mellemørebetændelse, er det eustakiske rør<br />

helt lukket. Så gør det meget ondt, fordi<br />

trykket i mellemøret bliver lavt.<br />

Som en march<br />

Toner<br />

Sidste sats i Beethovens 9. symfoni<br />

De første toner i EU’s “nationalmelodi“,<br />

Ode an die Freude, som er skrevet af<br />

Ludwig van Beethoven. Hver prik svarer<br />

til en tone med en bestemt frekvens.<br />

Den node, der svarer til tonen a, ligger i<br />

næstnederste mellemrum på nodepapiret.<br />

En lyd, der kun består af en enkelt frekvens,<br />

kaldes en tone. Toner med en stor frekvens<br />

kaldes høje toner.<br />

En stemmegaffel er et U-formet metalstykke.<br />

Slår man på en stemmegaffel, udsender<br />

den en tone. Stemmegaflen står tit på en<br />

trækasse, der forstærker lyden.<br />

For at musik skal lyde godt, må alle instrumenter<br />

lave en lyd med samme frekvens,<br />

når en bestemt tone skal spilles. Musikerne<br />

stemmer derfor deres instrumenter, inden<br />

der skal spilles. Når instrumenterne stemmes,<br />

bruges en stemmegaffel med frekvensen<br />

440 Hz. Det er tonen a, der kaldes kammertonen.<br />

På en guitar spilles kammertonen<br />

med streng nr. 2. Denne streng skal derfor<br />

spændes, så den svinger med præcis 440 Hz.<br />

Øret<br />

Mennesker hører med to ører, men nogle insekter har det på<br />

en anden måde. De hører med benene! Hos mennesker får<br />

lydbølgerne trommehinden i øret til at svinge i takt med<br />

lyden. De små bevægelser forstærkes af nogle knogler i<br />

mellemøret, så svingningerne bliver 10 gange større. Det<br />

påvirker nu en anden hinde, som omslutter et væskefyldt<br />

område, der kaldes sneglen.<br />

I sneglen sidder ca. 30 000 små ”hår”, der kan registrere<br />

svingningerne. Hver tone påvirker kun bestemte hår. Disse<br />

sansehår eller sanseceller er i forbindelse med hjernen, der<br />

laver svingningerne om til sanseindtryk. Hos nogle insekter<br />

sidder sansehårene på benene. Det er derfor, man kan sige, at<br />

de hører med benene.<br />

Høreskader<br />

Hvis man udsættes for meget kraftige lyde eller voldsom støj,<br />

kan sansehårene tage skade. Og skaden kan ikke gøres god<br />

igen. Det er derfor vigtigt, at man i støjfyldte områder bruger<br />

høreværn, der dæmper lyden. Rockmusikere bruger øreprop-<br />

72<br />

Mellemøre<br />

Trommehinde<br />

Snegl<br />

Eustakisk rør


per, mens de er på scenen. Ellers vil de hurtigt miste meget af<br />

hørelsen.<br />

De sansehår, der mærker de høje toner, bliver mindre følsomme,<br />

når man bliver ældre. Derfor kan mange ældre have<br />

svært ved at høre fx høje ringetoner.<br />

Hvor kommer lyden fra?<br />

Alle mennesker har to ører. Det er en nyttig egenskab, fordi<br />

man herved kan bestemme retningen til det sted, en lyd kommer<br />

fra. Så kan man i tide undgå mange farer. Hvis der i fortiden<br />

har eksisteret dyr med kun ét øre, ville de hurtigt tabe<br />

kampen for overlevelse til dyr med to ører.<br />

Der er to grunde til, at vi kan bestemme retningen til det<br />

sted, en lyd kommer fra. Dels er lyden kraftigst i det øre, der<br />

er nærmest lydkilden. Dels er der en lille forskel i tid mellem<br />

lydens ankomst til ørerne. Kommer lyden fra siden, vil det ene<br />

øre høre lyden knap et millisekund, dvs. en tusindedel af et<br />

sekund, inden det andet. Øret og hjernen virker hurtigt nok<br />

til at opdage, hvor lyden kommer fra.<br />

Kopiark 4.2 og 4.3<br />

73<br />

LYD OG LYS<br />

Sansehårene på billedet til venstre svinger i<br />

takt med lydbølgerne. Billedet til højre viser<br />

samme område i øret hos en døv person.<br />

De regelmæssige grupper af små, parallelle<br />

sansehår findes ikke længere.<br />

Nyttige oplysninger<br />

Lyd er en trykbølge, der i luft bevæger sig<br />

med en fart på ca. 340 m/s.<br />

Bølgelængden er afstanden mellem to bølgetoppe.<br />

En bølges frekvens er antallet af svingninger<br />

hvert sekund.<br />

Enheden for frekvens er hertz, hvor fx 1 Hz<br />

netop er 1 svingning pr. sekund.<br />

Menneskets øre kan høre frekvenser mellem<br />

20 Hz og 20 000 Hz.


LYD OG LYS<br />

Tier-potenser<br />

Præfiks Størrelse Tier-potens Forkortelse<br />

giga 1 000 000 000 10 9<br />

mega 1 000 000 10 6<br />

kilo 1000 10 3<br />

hekto 100 10 2<br />

deci 10 –1<br />

centi 10 –2<br />

milli 10 –3<br />

mikro 10 –6<br />

nano 10 –9<br />

1<br />

10<br />

1<br />

100<br />

1<br />

1000<br />

1<br />

1.000.000<br />

1<br />

1.000.000.000<br />

G<br />

M<br />

k<br />

h<br />

d<br />

c<br />

m<br />

µ (my)<br />

Bølgelængder for elektromagnetisk stråling<br />

røntgen<br />

n<br />

synligt lys<br />

Lys<br />

Hvad er lys? I gamle dage mente mange, at lys var små partikler,<br />

der bevægede sig bort fra lysende genstande. Hver partikel<br />

havde sin egen farve. Andre mente, at lys var en bølgebevægelse.<br />

Det har meget senere vist sig, at begge parter havde ret!<br />

Lys er bølger, men ligesom alle stoffer har en mindste enhed,<br />

et atom, så har lys også en mindste enhed, en foton.<br />

Lys som bølger<br />

Lys har forskellige bølgelængder. Øjet kan se lys med bølgelængder<br />

mellem 400 nm og 800 nm. Husk, at 1 nm = 1 nanometer<br />

= 10 –9 m, dvs. en milliardtedel af en meter eller en milliontedel<br />

af en millimeter. Det betyder, at der ligger omkring<br />

2000 bølgetoppe på en millimeter.<br />

Lysbølgen består af et magnetisk og elektrisk felt, der hele<br />

tiden ændrer størrelse. Lys er derfor en såkaldt elektromagnetisk<br />

stråling. Der findes mange andre slags elektromagnetisk<br />

stråling. Røntgenstråling, som bruges på hospi<strong>tale</strong>rne til at se<br />

brækkede knogler, har en meget mindre bølgelængde end lys.<br />

Strålingen i mikrobølgeovne og i de tv-signaler, der modtages<br />

af fx parabolantenner, har en meget længere bølgelængde.<br />

I kapitel 6 fortælles, at elektronerne i et atom ligger i skaller<br />

omkring atomkernen. Lys opstår, når en elektron springer<br />

fra en skal i atomet til en anden, der er tættere på kernen. Ved<br />

et elektronspring opstår en bølge, der bevæger sig med lysets<br />

fart, der er 300 000 km/s.<br />

radar og<br />

mikrobølgeovne<br />

Bølgelængde<br />

m<br />

10 1<br />

–3<br />

10 –12 10 –9 103 10 –6 106 ultraviolet lys<br />

infrarødt<br />

lys<br />

74<br />

tv<br />

mellem- og langbølgeradio


Spejling<br />

Indfaldsloddet<br />

Indfaldsvinkel Udfaldsvinkel<br />

Prøv at læse den mystiske overskrift i et spejl. Man siger, at<br />

overskriften er spejlvendt.<br />

Spejle har en blank overflade, der kaster lyset tilbage. Lyset<br />

reflekteres. Rammer en lysstråle en blank flade, vil strålen<br />

blive kastet tilbage, så den forlader fladen med en vinkel, der<br />

er den samme, som den ramte fladen med. Ved spejling gælder,<br />

at udfaldsvinklen er lige så stor som indfaldsvinklen.<br />

Kigger man i et spejl, ser man sit spejlbillede, der ligger bag<br />

spejlets overflade. Billedet er spejlvendt, dvs. venstre side af<br />

personen bliver til højre side på billedet i spejlet.<br />

Kopiark 4.4, 4.5, 4.6 og 6.2<br />

Lysets brydning<br />

Når en lysstråle går fra et stof og ind i et andet, fx fra luft til<br />

glas eller fra luft til vand, vil strålens retning blive ændret. Den<br />

brydes. På tegningen er vist en lysstråle fra en mønt på bunden<br />

af et glas vand. Strålen ændrer retning, når den kommer<br />

ud i luften. Derfor ser det for øjet ud, som om mønten ligger<br />

et stykke over bunden på glasset.<br />

Kopiark 4.7<br />

75<br />

LYD OG LYS<br />

Den linje, der står vinkelret på spejlet, kaldes<br />

indfaldsloddet. Vinklen mellem indfaldsloddet<br />

og en lysstråle, der rammer spejlet, kaldes indfaldsvinklen.<br />

Den tilsvarende vinkel for den<br />

spejlede stråle kaldes udfaldsvinklen. Udfaldsvinklen<br />

er altid lige så stor som indfaldsvinklen.<br />

Lysstråler fra mønten på bunden af glasset<br />

brydes i vandoverfladen. Det ser derfor ud som<br />

om mønten er tættere på overfladen, end den<br />

er i virkeligheden. Stikker man en blyant ned<br />

i vandet, ser det ud, som om blyanten knækker<br />

i overfladen.


LYD OG LYS<br />

Refleksbrikker<br />

I mørke skal man have refleksbrikker på<br />

cyklen, trøjen og skoletasken. Refleksbrikker<br />

består af en masse små ”trekantede spejle”.<br />

Disse spejle sender altid lyset tilbage i præcis<br />

samme retning, som det kom fra.<br />

På tegningen er vist en lysstråle, der<br />

rammer ind mod to spejle, der danner en ret<br />

vinkel, 90 °, med hinanden. Lysstrålen vil<br />

efter to spejlinger bevæge sig tilbage i<br />

samme retning, som den kom fra.<br />

Når lyset fra en billygte rammer refleksbrikken,<br />

vil lyset altid blive sendt tilbage til<br />

bilen.<br />

Når en lysstråle rammer et prisme, kan man<br />

se de farver, som lysstrålen indeholder.<br />

Prismer og farver<br />

Et glas-prisme er en trekantformet glasklods. Sendes en lysstråle<br />

ind mod prismet, vil lysstrålen brydes to gange. Både<br />

når den går ind i glasset, og når den går ud. Men der kommer<br />

desuden et overraskende fænomen, et farvespektrum. Det<br />

viser de farver, der var i lyset, som ramte prismet. De forskellige<br />

farver brydes nemlig forskelligt. Det røde lys brydes<br />

mindst. Det blå og violette brydes kraftigst. Midt i spektret<br />

ligger det gule og det grønne lys.<br />

Det lys, der kommer fra Solen, indeholder alle spektrets<br />

farver. De kan ses, ved at sende solstråler gennem et prisme.<br />

Lys fra en laser har kun én farve. Der kommer derfor kun en<br />

enkelt farve ud af et prisme, der rammes af en laserstråle.<br />

Kopiark 4.8<br />

76


EKSPERIMENT<br />

Brydning og total refleksion<br />

Linser<br />

Linser kan ligesom prismer afbøje lysstråler. I en linse bliver<br />

lys, der rammer ude i kanten, afbøjet mere, end det lys, der går<br />

gennem linsen tæt ved midten. Det betyder, at alt lyset fra et<br />

bestemt sted, der ligger langt fra linsen, vil blive samlet i et<br />

enkelt punkt, brændpunktet. En linse, der samler lyset, kaldes<br />

en samlelinse. Den er tykkest på midten.<br />

En samlelinse kan lave et billede af en genstand. Det benyttes<br />

i kameraer, hvor der dannes et billede, på en plade, der<br />

gemmer oplysninger om lysstyrke og farve. Også i øjet danner<br />

en samlelinse et billede af det, man ser. I et brændglas samles<br />

al energien fra sollyset i et lille punkt. Her bliver der så varmt,<br />

at man kan sætte ild i fx papir.<br />

Kopiark 4.9<br />

77<br />

LYD OG LYS<br />

Lyset fra en laser sendes ned mod vandoverfladen<br />

i et akvarium. Læg mærke til, hvordan<br />

brydningsvinklen er anderledes end indfaldsvinklen.<br />

Lysstrålen sendes derefter lodret ned mod<br />

et spejl på bunden af akvariet. Ved at dreje<br />

spejlet, kan man få lysstrålen til nedefra at<br />

ramme vandoverfladen under forskellige<br />

vinkler. Undersøg, hvad der sker, når spejlet<br />

drejes.<br />

Når strålen ikke kan komme op fra vandet,<br />

skyldes det en mærkelig effekt, der hedder<br />

total spejling eller total refleksion. En stråle<br />

nede fra vandet kan kun slippe ud i luften,<br />

når den danner en stor vinkel med overfladen,<br />

dvs. når indfaldsvinklen er lille.<br />

Den to<strong>tale</strong> refleksion kan også opstå, når<br />

lys sendes fra glas og ud til luften.<br />

Hvis man nede fra bunden af vandet i en<br />

svømmehal kigger op mod overfladen, kan<br />

man kun se gennem vandet i et cirkelformet<br />

område lige over hovedet. Længere ude i<br />

siden virker overfladen som et spejl. Det skyldes<br />

den to<strong>tale</strong> spejling.<br />

Stråler fra lysets flamme skærer hinanden i<br />

samme punkt. Her dannes et billede af lyset.<br />

Hvis lyset er langt fra linsen, ligger billedet i<br />

samme afstand fra linsen som brændpunktet.


LYD OG LYS<br />

Linsen i øjet danner et billede på nethinden.<br />

Nogle muskler kan trække i linsen, så dens<br />

brændvidde ændres lidt. På den måde kan man<br />

se skarpt på nære og fjerne ting. Hvis øjets linse<br />

ikke kan danne et skarpt billede på nethinden,<br />

må man bruge briller eller kontaktlinser. Med<br />

en samlelinse kan billedet flyttes længere frem<br />

i øjet. Med en spredelinse, som er en linse, der<br />

er tyndest på midten, flyttes billedet længere<br />

tilbage i øjet.<br />

Nyttige oplysninger<br />

Lys er en bølge, der består af svingende<br />

elektriske og magnetiske felter.<br />

Sollyset er sammensat af alle spektrets far-<br />

ver, rød, orange, gul, grøn, blå og violet.<br />

Ved spejling er udfaldsvinklen lige så stor<br />

som indfaldsvinklen.<br />

En lysstråle brydes, når den går fra et materiale<br />

til et andet.<br />

Forskellige farver brydes forskelligt. Rød<br />

brydes mindst, og violet brydes mest.<br />

78<br />

Hornhinde<br />

Pupil<br />

Linse<br />

Regnbuehinde<br />

Glaslegeme<br />

Nethinde<br />

Synsnerve<br />

Øjet<br />

Øjet er et fantastisk organ. Lyset kommer ind i øjet gennem<br />

pupillen, der er den mørke åbning midt i øjet. Pupillen trækker<br />

sig sammen, hvis der er meget lys, mens den åbner sig i mørke.<br />

Bag pupillen sidder en linse, der bryder lyset, så der på nethinden<br />

dannes et billede af det, man ser. Nethinden er bagvæggen<br />

i øjet. Billedet på nethinden står på hovedet, men hjernen<br />

sørger for, at vi opfatter verden med den rigtige ende opad.<br />

På nethinden sidder over 100 millioner små celler, de<br />

såkaldte stave, der mærker, om der er lys eller mørke. Desuden<br />

er der ca. 7 millioner farvefølsomme celler i øjet. De hedder<br />

tappe. Der findes tre forskellige slags tappe, der hver kun<br />

registrerer farver i et bestemt farveområde. Én type ser især blå<br />

farver, en anden de grønne og den tredje de røde farver.<br />

Nervesignalerne fra de mange millioner tappe og stave bliver<br />

så i hjernen omdannet til et synsindtryk.<br />

Tappene, der reagerer på forskellige farver, sidder især i<br />

midten af det indre øjes bagside. Stavene sidder spredt over<br />

hele øjets bagside, men ikke i midten. Det betyder, at man kun<br />

kan skelne mellem forskellige farver i midten af synsfeltet. Til<br />

gengæld er mennesker meget følsomme over for ændringer i<br />

lysstyrke i udkanten af synsfeltet.<br />

Kopiark 4.10 og 4.11


Anvendelser af ”lys”<br />

Får man patent på en opfindelse, har man som den eneste lov<br />

til at udnytte den. Andre må ikke fremstille og dermed tjene<br />

penge på opfindelsen. I 1951 søgte den danske opfinder<br />

Holger Møller Hansen om at få patent på et nyt apparat. Hans<br />

patentansøgning blev afvist, fordi opfindelsen kun udnyttede<br />

kendt viden om total refleksion. Alligevel fik et japansk firma<br />

20 år senere patent på helt samme opfindelse. Holger Møller<br />

Hansens opfindelse var et endoskop.<br />

Et endoskop bruges af læger til at se ind i fx mavesækken. I<br />

endoskopet er der to tynde tråde af glas. Gennem den ene sendes<br />

der lys. Gennem den anden kan lægen kigge. I nogle endoskoper<br />

er den ene glastråd erstattet af en ledning til et minivideokamera.<br />

Ved at føre endoskopet gennem en blodåre kan<br />

lægen få det helt op til hjertet, så man også kan se det indefra.<br />

Lyslederkabler<br />

Da telefonsystemet blev indført, løb sam<strong>tale</strong>rne som elektriske<br />

signaler i ledninger af kobber. Der kunne kun føres én<br />

sam<strong>tale</strong> i hver ledning. Teknikken blev senere udviklet, så der<br />

kunne føres mange sam<strong>tale</strong>r på hver kobberledning.<br />

I dag er de fleste kobberledninger erstattet af tynde glastråde,<br />

de såkaldte lyslederkabler. Talen i telefonen kodes om<br />

til en række korte lysglimt. Hos modtageren omdannes disse<br />

lysglimt igen til <strong>tale</strong>. Lysglimtene er utrolig korte. De varer<br />

mindre end en milliardtedel af et sekund. Der er derfor plads<br />

til rigtig mange sam<strong>tale</strong>r i hvert lyslederkabel.<br />

79<br />

LYD OG LYS<br />

Sendes en lysstråle ind i en tynd glastråd, kan<br />

den ikke komme ud gennem siderne på tråden.<br />

Den bliver totalt reflekteret, hver gang den<br />

rammer trådens sider. Lysstrålen kan derfor<br />

bevæge sig langt inde i en glastråd.<br />

Bilmekanikere bruger også endoskoper.<br />

Her undersøges en bil for rust.<br />

I lyslederkabler reflekteres lyset på den indre<br />

overflade af den tynde glastråd. Lyset kan ikke<br />

slippe ud af trådens sider. Det er det samme,<br />

der foregår i de lamper, der i toppen har et<br />

bundt af tynde tråde.


LYD OG LYS<br />

Røntgenbillede af en hånd med dens mange<br />

små knogler. Hånden har et brud, hvor den røde<br />

ring er tegnet ind.<br />

Der forskes meget i udviklingen af bedre og billigere lyslederkabler.<br />

Et godt kabel kræver, at glasset er meget rent, så<br />

lyset ikke dæmpes. I de allerbedste glastyper har lyset kun<br />

mistet halvdelen af sin intensitet, når det har bevæget sig gennem<br />

15 km glas.<br />

I 2008 benyttes lyslederkabler til alle hurtige forbindelser<br />

til internettet. Glastråden i kablet er meget tynd. Diameteren<br />

er normalt mindre end 0,01 mm. Hvis en netforbindelse til en<br />

computer kan klare 10 gigabits/s (giga står for 10 9 ), betyder<br />

det, at der kommer 10 000 millioner lysglimt hvert sekund.<br />

Tidligere, da sendehastigheden var mindre, kunne man ikke<br />

se tv på computeren og heller ikke downloade store filer på<br />

kort tid.<br />

Kopiark 4.12<br />

Røntgenstråler<br />

Læger kan se ind i kroppen ved at udnytte lysledere i endoskoper,<br />

men læger kan også “se” med “lys”, der ligger uden for<br />

det synlige område. Røntgenstråler er stråling af helt samme<br />

type som lys, blot er bølgelængen meget kortere. Røntgenstråling<br />

kan bevæge sig gennem stoffer, der ikke er gennemsigtige<br />

for almindeligt lys. Sendes røntgenstråler mod en<br />

patient, vil der på den anden side af patienten kunne optages<br />

et skyggebillede, hvor der er tydelig forskel på knogler og<br />

muskler.<br />

UV-stråling<br />

Sollys består af lys med forskellige farver. Men sollyset indeholder<br />

også ultraviolet lys, der kaldes UV-lys. Det er lys med en<br />

bølgelængde, der er mindre end bølgelængden af synligt lys.<br />

Det er især de ultraviolette stråler, der gør kroppen solbrændt<br />

om sommeren. Nogle af bølgelængderne er meget farlige, fordi<br />

de kan fremkalde hudkræft. Derfor skal man bruge solcreme<br />

om sommeren. Kræftrisikoen er også årsagen til, at læger fraråder<br />

børn (og voksne) at benytte solarier. Lysstofrørene her<br />

udsender nemlig farlige ultraviolette stråler.<br />

Infrarødt lys<br />

Stråling med længere bølgelængde end rødt lys, såkaldt infrarødt<br />

lys, er også usynligt for mennesker. Varmelamper udsen-<br />

80


der både synligt rødt lys og usynlig varmestråling. Varmestråling<br />

er infrarødt lys. Fjernbetjeninger bruger infrarødt lys,<br />

tit med en bølgelængde på 900 nm. Da mennesker kun kan se<br />

lys i intervallet fra 400 nm til 800 nm, kommer der altså “usynligt<br />

lys” fra fjernbetjeningen. Digitalkameraer og mobiltelefonernes<br />

kameraer kan dog “se” dette lys. Det skyldes, at den<br />

komponent, fotochippen, der registrerer lyset, kan se i et lidt<br />

større bølgelængdeområde end det menneskelige øje. Prøv, om<br />

kameraet i din mobiltelefon kan “se” fjernbetjeningens usynlige<br />

lys.<br />

Lysdioder og andre lyskilder<br />

I slutningen af 1800-tallet blev stearinlys og petroleumslamper<br />

erstattet af elektriske pærer som lyskilde i boliger. Det var en<br />

revolution. Nu var det ikke længere en luksus at kunne læse<br />

om aftenen, når det var blevet mørkt.<br />

En elektrisk pære eller en glødelampe består af en meget<br />

tynd tråd af wolfram, der er snoet som en spiral. Tråden er<br />

anbragt i en glasbeholder, der er fyldt med en ædelgas, se kapitel<br />

5. En elektrisk strøm varmer tråden op, så den gløder.<br />

Herved udsender den lys, men desværre også megen energi i<br />

form af varme. Kun 5 % af den elektriske energi bliver til lys i<br />

glødelampen.<br />

81<br />

LYD OG LYS<br />

I en lysdiode eller en LED (Light Emitting Diode,<br />

lys udsendende diode) kommer lyset fra en lille<br />

krystal. Den lyser, når der løber en strøm gennem<br />

den. Uden om dioden er et plastmateriale,<br />

der spreder lyset i alle retninger.


LYD OG LYS<br />

Hvorfor er himlen blå?<br />

Når Solen står op, er der morgenrøde.<br />

Både Solen og skyerne ser røde ud. Det skyldes,<br />

at sollyset om morgenen skal bevæge sig<br />

langt gennem atmosfæren. Støvpartikler i<br />

atmosfæren spreder især de blå farver i sollyset,<br />

så derfor er der meget rødt lys tilbage<br />

i horisonten. Det er den samme spredning,<br />

der får himlen til at være blå om dagen.<br />

Fyld et stort bægerglas med vand, og anbring<br />

det på en overheadprojektor. Når projektoren<br />

er tændt, er der ingen forskel på farverne<br />

på skærmen og på siden af glasset.<br />

Hæld en lille smule mælk i vandet.<br />

Læg nu mærke til, om der er samme farve<br />

på skærmen og på siderne af glasset.<br />

Mælken virker på samme måde som støvpartiklerne<br />

i luften. Farverne på skærmen svarer<br />

til Solen ved solopgang eller solnedgang.<br />

Mælken spreder de blå farver, så der kommer<br />

et rødligt skær på skærmen, mens siderne i<br />

bægerglasset bliver svagt blåfarvede.<br />

Glassets sider svarer til den blå himmel.<br />

Nyttige oplysninger<br />

En lysleder er et meget tyndt rør af glas.<br />

Lys kan ikke slippe ud af lyslederen, fordi<br />

lyset bliver totalt tilbagekastet af glasoverfladen.<br />

Lyslederkabler er meget effektive til hurtig<br />

overførsel af store mængder information.<br />

Lysdioder skaber lys, uden at energien<br />

spildes som varme.<br />

Senere blev lysstofrør og energisparepærer opfundet. Her springer<br />

der 50 gange hvert sekund en gnist gennem en gas. På indersiden<br />

af glasset er der stoffer, som lyser, mens gnisten springer.<br />

Den slags lyskilder er mere økonomiske. Omkring 25 % af energien<br />

vil normalt blive omdannet til lys.<br />

Den nyeste lyskilde er lysdioden. I lysdioder udsendes lys,<br />

uden at der er en høj temperatur som i almindelige glødelamper<br />

Lysdioder vil antagelig blive fremtidens lyskilde. De har en<br />

meget lang levetid, op til 100 gange længere end glødelamper.<br />

I de bedste lysdioder bliver op mod halvdelen af den elektriske<br />

energi udsendt som lys. Der er dog i 2008 stadig uløste problemer.<br />

En lysdiode udsender kun lys med en bestemt farve,<br />

så der skal sættes flere forskellige typer sammen, for at man<br />

får et behageligt lys. Og lysdioder til boligoplysning er dyre.<br />

Kopiark 4.13<br />

82<br />

<br />

EKSPERIMENT


Anvendelser af ”lyd”<br />

I forrige afsnit blev fortalt, at der findes “lys”, der ikke kan ses<br />

af menneskets øje. Der findes også “lyd”, der ikke kan høres af<br />

menneskets øre.<br />

Ultralyd<br />

Ultralyd er lydsvingninger med toner, der er højere end 20 kHz<br />

(20 000 Hz). Ultralyd kan altså ikke høres, men opfører sig ellers<br />

som almindelig lyd. Ultralyden kan give et ekko, når den rammer<br />

en forhindring. Helt på samme måde som almindelig lyd,<br />

der kastes tilbage fra en mur.<br />

Flagermus “ser” om natten med lydbølger. Små flagermus<br />

kan udsende lyde med en frekvens på 50 000 Hz. Det er en<br />

tone, som mennesker ikke kan høre. Rammer “skriget” fra en<br />

flagermus et insekt, kastes lyden tilbage som et ekko.<br />

Flagermusen kan ud fra ekkoet bestemme, hvor insektet er.<br />

Øjnene på små flagermus er ikke særlig gode, så man kan derfor<br />

sige, at flagermus ser med lydbølger.<br />

83<br />

Lyd i en konkylie<br />

LYD OG LYS<br />

Holder du en konkylie op til øret, lyder det,<br />

som om havet bruser i den. Der er naturligvis<br />

ikke gemt lyde fra havet i konkylien. Det<br />

er derimod lyden fra dit strømmende blod,<br />

du hører! Konkylien skærmer for lyd udefra.<br />

Lyden fra det strømmende blod rammer<br />

konkylien, forstærkes og kastes som et ekko<br />

tilbage. Det vil lyde som en susen.<br />

Ultralyd benyttes af læger og jordemødre.<br />

Ultralyd kastes tilbage fra områder, hvor tætheden<br />

ændrer sig. Det er således muligt at se<br />

et foster i moderens mave. Helt på samme<br />

måde ligesom flagermusene ser deres føde.


LYD OG LYS<br />

Ved fartmålinger bruger politiet dopplereffekten.<br />

Frekvensen af det ekko, som bilen udsender,<br />

afhænger af, hvor hurtigt bilen kører. Det er<br />

dog ikke lyd, men radarstråling der bruges.<br />

GB8-4.32 Tegning af ambulance,<br />

der passerer en elev. Se<br />

http://www.cora.nwra.com/~we<br />

rne/eos/text/doppler_effect.htm<br />

l , hvor der er et fint eksempel.<br />

Spektrum 2 side 31 kan måske<br />

også inspirere.<br />

Frekvensen af et udrykningssignal stiger, når<br />

ambulancen nærmer sig, fordi bølgelængden<br />

bliver kortere.<br />

Nyttige oplysninger<br />

Ultralyd er lyd med frekvenser over<br />

20 000 Hz.<br />

Dopplereffekten er den ændring i frekvens,<br />

der høres, når en lydgiver bevæger sig.<br />

Dopplereffekt<br />

Når en ambulance med udrykning kører forbi, kan man høre,<br />

at lyden ændrer sig. Det kaldes dopplereffekten opkaldt efter<br />

den østrigske fysiker Christian Doppler. Lyden fra sirenen har<br />

højere toner, dvs. en højere frekvens, mens ambulancen nærmer<br />

sig. Når ambulancen kører væk igen, hører man en dybere<br />

lyd. Noget i retning af: di-di, di-di, di-da, da-da, da-da.<br />

Hvis et horn udsender en lyd med frekvensen 50 Hz, modtager<br />

en lyttende person naturligvis 50 bølgetoppe hvert<br />

sekund. Men hvis hornet sidder i en ambulance, der kører hen<br />

mod dig, se tegningen, bliver lydbølgerne “presset sammen”.<br />

Bølgelængden bliver mindre og frekvensen højere. Når ambulancen<br />

er kørt forbi, bliver lyden “trukket ud”, og tonerne bliver<br />

dybere.<br />

Lys har ligesom lyd en dopplereffekt. Det er noget astronomerne<br />

bruger. Bølgelængden, dvs. farven, af lyset fra en stjerne<br />

ændrer sig, når stjernen bevæger sig. Ved præcist at undersøge<br />

lyset fra fjerne stjerner, kan astronomerne bestemme, hvor<br />

hurtigt stjernerne bevæger sig i forhold til os. Det viser sig, at<br />

næsten alle bevæger sig væk fra os. Universet udvider sig.<br />

Kopiark 4.14<br />

84


EKSPERIMENT<br />

Lyd plus lyd giver stilhed<br />

85<br />

LYD OG LYS<br />

Med en mikrofon, en forstærker og et<br />

oscilloskop kan man på en skærm se et<br />

billede af lydens svingninger. Et oscilloskop<br />

er en slags voltmeter med fjernsynsskærm.<br />

Det måler en elektrisk spænding.<br />

Derefter viser det spændingen på en<br />

skærm. På den måde kan man se, hvordan<br />

spændingen ændrer sig, når tiden<br />

går.<br />

Når du <strong>tale</strong>r, ser svingningerne helt tilfældige<br />

ud. Forsøg at synge eller fløjte<br />

en bestemt tone. Her bliver den bølgende<br />

bevægelse tydelig. Med en stemmegaffel<br />

ses en meget fin svingning på skærmen.<br />

Hvis du sætter en klemme nederst på en<br />

stemmegaffel, får den en tone med<br />

en frekvens, der er ændret en lille smule.<br />

Lyt til den lyd, der kommer fra to<br />

ens stemmegafler, hvor der er en klemme<br />

på den ene. Lydstyrken ændrer sig. Lyden<br />

skifter mellem at være kraftig og svag;<br />

svagere end lyden fra bare én stemmegaffel.<br />

Denne ændring har en frekvens,<br />

der er så lav, at man kan tælle svingningerne.<br />

På skærmen ses, at de to lydbølger<br />

samlet giver en ny bølge, hvis styrke<br />

varierer.<br />

Når de to bølger ”blandes sammen”,<br />

siger man, at de interfererer. Så lyd plus<br />

lyd kan godt give stilhed.<br />

Med en tonegenerator, der sender det<br />

samme signal til to højt<strong>tale</strong>re, kan et<br />

tilsvarende fænomen høres. Send en lyd<br />

med frekvensen 340 Hz ud gennem<br />

begge højt<strong>tale</strong>re. Denne lyd har en bølgelængde<br />

på 1,0 m. Stil de to højt<strong>tale</strong>re<br />

ca. 3 m fra hinanden på katederet.<br />

Sæt en finger eller en øreprop i det ene<br />

øre, og find de steder i klassen, hvor<br />

lyden er kraftigst. På disse steder i klassen<br />

ankommer bølgetoppene fra de to højt<strong>tale</strong>re<br />

samtidigt. Også i dette eksperiment<br />

interfererer bølgerne.


CAFE KOSMOS<br />

ALLE<br />

REGNBUENS<br />

FARVER<br />

Naturen skaber vidunderlige farver. Røde roser, grønne<br />

blade og den blå himmel. Skinner solen, mens der<br />

er små regndråber i luften, kan man se alle spektrets<br />

farver i regnbuen. Sæbebobler og oliehinder kan også<br />

vise dette farvespektrum.<br />

Med regnbuen afslører naturen alle<br />

de farver, der er i lyset fra Solen.<br />

Rød, orange, gul, grøn, blå og violet<br />

ligger efter hinanden i regnbuen.<br />

For at forstå hvordan regnbuer opstår,<br />

skal man bruge viden om brydning<br />

og total tilbagekastning.<br />

REGNBUEN<br />

Små regndråber har form som kugler.<br />

Lys, der rammer en regndråbe,<br />

vil blive brudt, når det rammer, og<br />

når det igen forlader dråben. Det er<br />

på samme måde som i en linse. Men<br />

86<br />

Solstråler<br />

Vanddråber<br />

lidt af lyset, der rammer i et smalt<br />

område yderst på dråben, vil opføre<br />

sig anderledes. Det bliver brudt, når<br />

det rammer dråben. Derefter bliver<br />

det spejlet på bagsiden af dråben.<br />

Når lyset igen forlader dråben, bliver<br />

det brudt endnu en gang. Da<br />

lysets farver brydes forskelligt, vil<br />

farverne fra denne stråle komme ud<br />

i lidt forskellige retninger.<br />

På tegningen ses to vanddråber. Hver<br />

vanddråbe rammes af en vandret<br />

solstråle netop på det sted, hvor den<br />

vil blive totalt tilbagekastet af<br />

dråbens bagside. Ud af hver dråbe<br />

er vist en rød og en blå lysstråle.<br />

Pigen, der kigger op mod himlen, vil<br />

se den røde stråle fra den ene dråbe<br />

i en retning, der er lidt forskellig fra<br />

retningen til den blå stråle, der kommer<br />

fra den anden dråbe.<br />

På tegningen kommer sollyset vandret<br />

ind mod vanddråberne. Det er<br />

altså enten solnedgang eller solopgang.<br />

Der vil da komme en regnbue,


der har form som en halvcirkel med<br />

centrum i horisonten lige modsat<br />

retningen til Solen. Når man kigger<br />

mod en regnbue, har man altså altid<br />

Solen i ryggen.<br />

Der er tit mærkelige lysforhold på<br />

himlen, når der er regnbuer. På den<br />

udvendige side af regnbuen er der<br />

mørkere end indenfor. Det skyldes<br />

igen regndråberne. Den del af lyset,<br />

der rammer dråberne lige i midten,<br />

bevæger sig gennem dråberne.<br />

Rammer lyset lidt væk fra midten, vil<br />

det blive brudt og dermed spredt i<br />

mange forskellige retninger. Noget<br />

af det spredte lys kommer tilbage til<br />

iagttageren. Fra de mørke områder<br />

på himlen, er lyset gået lige gennem<br />

dråberne, og er altså ikke blevet<br />

kastet tilbage.<br />

SÆBEBOBLERS FARVE<br />

I sæbebobler kan man se de samme<br />

farver som i regnbuen. Men forklaringen<br />

på disse farver er en anden.<br />

På tegningen er vist en ganske tynd<br />

hinde på en sæbeboble. Der er også<br />

vist en lysstråle, der rammer hinden.<br />

Noget af strålen spejles af hindens<br />

overside. En anden del af strålen går<br />

gennem hinden og bliver spejlet af<br />

dens underside. Det lys, der bevæger<br />

sig væk fra boblen, er altså sammensat<br />

af to stråler, der har bevæget sig<br />

en forskellig længde.<br />

I eksperimentet side 85 blev vist,<br />

hvorledes to lydbølger kunne udslukke<br />

hinanden, når en bølgetop<br />

ramte øret samtidig med en<br />

bølgedal. Lys kan på samme måde<br />

udslukkes eller forstærkes. Hvis den<br />

ene af de to lysstråler har bevæget<br />

sig en afstand, der netop er en bølgelængde<br />

længere end den afstand,<br />

den anden stråle har bevæget sig, vil<br />

de to stråler forstærke hinanden.<br />

CAFE KOSMOS<br />

Spejling i en sæbehinde<br />

Da farverne ikke har samme bølgelængde,<br />

vil de enkelte farver forstærke<br />

hinanden i forskellige retninger,<br />

hvor forskellen i vejlængde<br />

er en, to eller tre bølgelængder. Når<br />

boblen, lige inden den går i stykker,<br />

bliver helt tynd, vil den se sort ud.<br />

Farverne forsvinder. Hinden er nu<br />

87<br />

blevet så tynd, at de to lysstråler ikke<br />

kan forstærke hinanden.<br />

Olie er et stof, der ikke kan opløses i<br />

vand. Når olie spildes på våd asfalt,<br />

vil det lægge sig i en tynd hinde på<br />

vandet. I denne hinde kan man se<br />

det samme farvespil som i sæbeboblerne.<br />

Og forklaringen på de<br />

forskellige farver er helt den samme.<br />

LAV FARVER MED PAINT<br />

Der findes mange farver. Langt flere<br />

end de farver, der kan ses i regnbuen.<br />

Øjet kan kende forskel på<br />

over en million forskellige farver.<br />

Når en rose har en særlig rød farve,<br />

så skyldes det, at nogle af farverne<br />

fra sollyset bliver kraftigere opsuget<br />

end den røde farve. Den farve, man<br />

ser, er altså summen af en mængde<br />

forskellige farver, der hver har sin<br />

intensitet.<br />

Med computeres tegneprogrammer,<br />

fx Paint, laves nye farver ved at<br />

blande de tre farver, rød, grøn og blå.<br />

I denne bog er alle billeder lavet ved<br />

at blande de fire farver cyan (blå),<br />

magenta (purpurrød), gul og sort.


Lyd er en trykbølge, der i luft<br />

bevæger sig med en fart på<br />

ca. 340 m/s.<br />

Bølgelængden er afstanden<br />

mellem to bølgetoppe.<br />

En bølges frekvens er antallet<br />

af svingninger hvert sekund.<br />

DET VED DU NU OM LYD OG LYS<br />

LYD<br />

LYS<br />

Enheden for frekvens er<br />

hertz, hvor fx 1 Hz netop er<br />

1 svingning pr. sekund.<br />

Menneskets øre kan høre<br />

frekvenser mellem 20 Hz og<br />

20 000 Hz.<br />

Lys er en bølge, der består af<br />

svingende elektriske og magnetiske<br />

felter.<br />

Sollyset er sammensat af alle<br />

spektrets farver, rød, orange,<br />

gul, grøn, blå og violet.<br />

Ved spejling er udfaldsvinklen<br />

lige så stor som indfaldsvinklen.<br />

En lysstråle brydes, når den går<br />

fra et materiale til et andet.<br />

Forskellige farver brydes<br />

forskelligt. Rød brydes mindst,<br />

og violet brydes mest.<br />

88<br />

ANVENDELSER AF ”LYS”<br />

En lysleder er et meget tyndt<br />

rør af glas. Lys kan ikke slippe<br />

ud af lyslederen, fordi lyset<br />

bliver totalt tilbagekastet af<br />

glasoverfladen.<br />

Lyslederkabler er meget effektive<br />

til hurtig overførsel af store<br />

mængder information.<br />

Lysdioder laver lys, uden at<br />

energien spildes som varme.<br />

ANVENDELSER AF ”LYD”<br />

Ultralyd er lyd med frekvenser<br />

over 20 000 Hz.<br />

Dopplereffekten er den<br />

ændring i frekvens, der høres,<br />

når en lydgiver bevæger sig.


Hvorfor kan lys ikke slippe ud<br />

af et tyndt glasrør?<br />

Hvorfor er afstanden i kilometer<br />

til et lyn en tredjedel af det<br />

tal, man kan nå at tælle til,<br />

mellem lynet ses, og tordenbraget<br />

høres?<br />

Hvilken fordel er der ved at se<br />

med to øjne i stedet for med<br />

kun et?<br />

Du står foran et spejl. Bag din<br />

ryg hænger et ur. I spejlet står<br />

viserne, som om klokken er<br />

17.10. Hvad er klokken i virkeligheden?<br />

Kammertonen har en frekvens<br />

på 440 Hz. Hvad er bølgelængden<br />

for kammertonen?<br />

PRØV DIG SELV<br />

KAN DU HUSKE? UDFORDRING<br />

FORSTÅR DU?<br />

Hvad betyder frekvens?<br />

Hvad er bølgelængde?<br />

Hvad er dopplereffekt?<br />

Hvad er ultralyd?<br />

Hvorfor har du to ører?<br />

Hvad er et ekko?<br />

89<br />

Brug din viden om indfalds- og<br />

udfaldsvinkler til at vise, at en<br />

lysstråle sendes tilbage i den<br />

retning, den kom fra, når den<br />

reflekteres i to spejle, der står<br />

vinkelret på hinanden. Tegn<br />

stråler, der kommer ind mod<br />

spejlene fra forskellige retninger.<br />

I et spejl er billedet spejlvendt,<br />

dvs. ”venstre er blevet til højre”.<br />

Men hvorfor er "op" ikke blevet<br />

til "ned"?<br />

I spejlkabinetter findes spejle,<br />

der får dig til at se lille og tyk<br />

ud. Hvordan er disse spejle<br />

lavet?


Luft<br />

NITROGEN OG OXYGEN<br />

CARBONDIOXID, CO 2<br />

HYDROGEN<br />

ÆDELGASSERNE OG KEMISK BINDING<br />

CAFE KOSMOS: KAN KÆMPEINSEKTERNE KOMME IGEN?<br />

For en astronaut er det fantastisk at se ned på Jorden. Fra nogle<br />

hundrede kilometers højde ses luften omkring Jorden som et<br />

tyndt, lyseblåt lag. Den blå farve opstår, når sollyset spredes<br />

i luften omkring Jorden. Normalt siger man, at rummet begynder<br />

i en højde af 100 km over Jordens overflade, og under denne<br />

højde findes 99,99999 % af al luft på Jorden. I forhold til Jordens<br />

størrelse er luftlaget meget tyndt. Hvis Jorden var på størrelse<br />

med en fodbold, ville luftlaget kun være 1-2 mm tykt.<br />

Hvilke stoffer findes i luften?<br />

Kan man som bjergbestiger komme op på de højeste bjerge<br />

uden at medbringe luft i trykflasker?<br />

Hvad er et molekyle?<br />

Hvordan giver man kunstigt åndedræt på hospi<strong>tale</strong>rne?<br />

Kan luften i klassen være årsag til, at elever gaber i skolen?<br />

91


LUFT<br />

På toppen af de højeste bjerge – i syv til<br />

otte kilometers højde – kan man kun<br />

overleve en dag. Bjergbestigere, der klatrer<br />

derop, må medbringe luft i trykflasker, eller<br />

klatre ned igen samme dag.<br />

Nitrogen og oxygen<br />

Luften omkring Jorden kaldes atmosfæren. Den atmosfæriske<br />

luft er sammensat af forskellige luftarter. Der er mest af de to<br />

luftarter, nitrogen og oxygen. Overalt på Jorden indeholder<br />

luften 78 % nitrogen, N 2, og 21 % oxygen, O 2. Oxygen er den<br />

vigtigste luftart. Den bruges af mennesker og dyr til ånding.<br />

Luft i højden<br />

Luften er tættest ved Jordens overflade og bliver hurtigt tyndere<br />

højere oppe, dvs. afstanden mellem luftmolekylerne bliver<br />

større med højden. I en højde af kun fem km er luften så<br />

tynd, at de fleste mennesker vil føle ubehag. Man er nødt til at<br />

trække vejret hurtigere for at få nok oxygen til kroppen.<br />

Ved jordoverfladen har en kubikmeter luft massen 1,2 kg.<br />

92


På verdens højeste bjerg, Mount Everest, er luften meget tyndere.<br />

En kubikmeter luft har der en masse på kun 0,4 kg.<br />

De fleste større passagerfly flyver i 10 kilometers højde,<br />

fordi luften her er så tynd, at man bruger mindre brændstof.<br />

For at passagererne kan overleve, presser man luften uden for<br />

flyet sammen, før den blæses ind i kabinen. Her sidder man i<br />

et lufttryk, der svarer til at være i lidt over to kilometers højde.<br />

Astronauter er så langt oppe, at de må medbringe deres<br />

egen luft. Da astronauterne var på Månen, måtte de også medbringe<br />

al luft, for Månen har slet ingen atmosfære.<br />

Kopiark 5.1<br />

Nitrogen<br />

Den største del, 78 %, af den atmosfæriske luft består af luftarten<br />

nitrogen, N2. I hver indånding er altså over tre fjerdedele<br />

af luften nitrogen. Det optages ikke i kroppen, men forsvinder<br />

ud igen ved udåndingen. Livet på Jorden er tilpasset<br />

netop mængdeforholdet mellem luftens oxygen og nitrogen.<br />

Oxygen reagerer let med andre stoffer, man siger, at oxygen er<br />

reaktivt. Nitrogen fortynder det meget reaktive oxygen. Liv<br />

kunne ikke eksistere, hvis der kun var oxygen i luften.<br />

Nitrogen har svært ved at reagere med andre stoffer, for den<br />

kemiske binding mellem de to nitrogen-atomer er en af de stærkeste,<br />

der kendes. Uanset, hvor hårdt nitrogenmolekylet støder<br />

ind i andre molekyler, brydes bindingen mellem nitrogenatomerne<br />

næsten aldrig. Nitrogenmolekylet er derfor meget stabilt.<br />

Oxygen<br />

Oxygen reagerer let med andre stoffer. Når et stof brænder, er<br />

det netop en reaktion mellem stoffet og oxygen. Mange af de<br />

stoffer, der findes på Jorden, kan derfor opfattes som forbrændingsprodukter.<br />

Vand, H2O, dannes ved forbrænding af hydrogen.<br />

Carbondioxid, CO2, dannes ved forbrænding af carbon.<br />

Mange steder på Jorden findes der store forekomster af<br />

mineraler, der indeholder oxygen. De er dannet ved, at luftens<br />

oxygen har reageret med jern og andre grundstoffer. I Jordens<br />

tidlige historie er meget oxygen derfor blevet fjernet fra atmosfæren<br />

og bundet i jorden. Oxygen udgør næsten halvdelen af<br />

alle atomer i jordskorpen.<br />

Kopiark 5.2 og 5.3<br />

93<br />

Luften omkring Jorden<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

0<br />

km<br />

Ubemandet ballon<br />

LUFT<br />

Jetfly


O 2<br />

LUFT<br />

Påvisning af oxygen<br />

Man kan undersøge, om en luftart er oxygen, ved<br />

at bruge en glødende træpind. Man tænder en<br />

træpind, og når den har brændt et stykke tid, pustes<br />

flammen ud. Den glødende træpind sættes ned<br />

i den ukendte luftart, og hvis træpinden bryder<br />

i brand, så er luftarten oxygen. Hvis gløden går ud,<br />

så er luftarten måske nitrogen, N2, eller<br />

carbondioxid, CO2. CO 2<br />

Fotosyntese<br />

Luftens oxygen dannes af planter ved en proces, der hedder<br />

fotosyntese. Ved fotosyntesen omdanner planterne ved hjælp<br />

af sollyset luftens carbondioxid, CO 2, til oxygen, O 2, som frigives<br />

til luften. Carbon-atomet fra carbondioxid bruges til at<br />

opbygge næringsstoffer til nye plantedele, så planten kan<br />

vokse og formere sig. Næringsstoffet er sukkerstoffet glukose,<br />

der har den kemiske formel: C 6H 12O 6.<br />

Den kemiske reaktion for fotosyntesen kan skrives som:<br />

sollys + 6 H 2O + 6 CO 2 ➝ C 6H 12O 6 + 6 O 2<br />

Halvdelen af Jordens oxygen er dannet i verdenshavene ved<br />

fotosyntese af plankton. Den anden halvdel produceres ligeledes<br />

ved fotosyntese, men på landjorden af træer, græs og<br />

andre planter.<br />

Kopiark 5.4<br />

Oxygenkredsløbet<br />

Hvis der ikke var liv på Jorden, ville der ikke være oxygen i luften.<br />

Det er planterne, der har skabt luftens oxygenindhold på<br />

21 %. Det er så meget, at det ville tage Jordens befolkning omkring<br />

en million år at opbruge alt det oxygen, der er i atmosfæren.<br />

Et menneske vil i løbet af sit liv forbruge ca. 12 millioner<br />

liter oxygen. Det svarer til luftmængden i en normal skole.<br />

Hvis oxygenindholdet blev mindre end 21 %, ville fugle<br />

ikke have energi nok til at flyve, og vi ville ikke kunne løbe.<br />

94<br />

<br />

EKSPERIMENT


EKSPERIMENT<br />

Luftens oxygenindhold<br />

Hvis oxygenindholdet faldt til bare 17 %, ville vi føle, at vi blev<br />

kvalt. Det ville blive en helt anden verden, end den vi kender.<br />

Hvis oxygenindholdet blev større end 21 %, ville der lettere<br />

kunne opstå brande. Jorden ville blive hærget af enorme skovbrande.<br />

Der ville opstå nye former for liv, som fx kæmpestore,<br />

skræmmende insekter. Det kan du læse mere om i dette kapitels<br />

Cafe <strong>Kosmos</strong>: Kan kæmpeinsekterne komme igen?<br />

Kopiark 5.5<br />

Fremstilling af luftarter<br />

De fleste luftarter fremstilles af den atmosfæriske luft. Ved passende<br />

trykændringer og afkøling får man temperaturen ned på<br />

ca. –200 °C. Herved får man en flydende blanding af nitrogen<br />

og oxygen. Ved langsom opvarmning fordamper de enkelte<br />

luftarter ved hvert deres kogepunkt. Først fordamper nitrogen,<br />

der har et kogepunkt på –196 °C. Tilbage har man flydende<br />

oxygen, der har et kogepunkt på –183 °C.<br />

-<br />

-<br />

95<br />

Nyttige oplysninger<br />

Den atmosfæriske luft er betegnelsen for<br />

luften omkring Jorden.<br />

LUFT<br />

Sæt en lille elastik om et bredt glasrør ca. 8 cm<br />

fra enden af røret. Røret er åbent i begge ender.<br />

Glasrøret sættes ned i et bægerglas. Der hældes<br />

fortyndet natriumhydroxid i, til væsken når op<br />

til elastikken. Et lille stearinlys smeltes fast i bunden<br />

af en glødeske, og stangen på glødeskeen<br />

fastgøres i hullet på en gummiprop, der passer<br />

til glasrøret. Hullet stoppes til med modellervoks.<br />

Stearinlyset tændes, og når det brænder fint,<br />

sættes proppen hurtigt ned i røret. På et tidspunkt<br />

går lyset ud. Langsomt ser man, at væsken<br />

stiger op i glasrøret. Når væsken ikke stiger<br />

mere, tegnes med en vandfast pen en streg på<br />

røret, der viser, hvor højt væsken er nået, og en<br />

streg ud for den nederste del af proppen.<br />

Ved forbrændingen bruges luftens oxygen.<br />

Derfor stiger væsken i røret. Ved hjælp af en<br />

lineal og ud fra elastikkens og de to stregers placering<br />

kan man bestemme, hvor stort luftrumfanget<br />

var før og efter forbrændingen. Heraf<br />

kan man udregne, hvor meget oxygen der blev<br />

brugt ved forbrændingen af stearinlyset.<br />

Atmosfæren indeholder 78 % nitrogen, N2, og 21 % oxygen, O2. Ilt er et ældre dansk navn for oxygen.<br />

Kvælstof er et ældre dansk navn for nitrogen.<br />

Oxygen udgør næsten halvdelen af alle<br />

atomer i stofferne i jordskorpen.<br />

Oxygen påvises med en glødende træpind.<br />

Ved fotosyntese omdanner planterne i hav<br />

og på land carbondioxid til oxygen.


LUFT<br />

780 L nitrogen<br />

210 L oxygen<br />

0,4 L carbondioxid<br />

10 L argon og andre ædelgasser<br />

Den atmosfæriske luft<br />

Tegningen viser mængdeforholdet af de<br />

vigtigste luftarter i den atmosfæriske luft.<br />

Argon og de andre ædelgasser er beskrevet<br />

på side 102.<br />

Dødens dal<br />

Carbondioxid er en tung luftart. Mange steder<br />

i verden – især i vulkanske områder –<br />

siver der carbondioxid ud af jorden. Det kan<br />

samle sig i huller og hulninger, hvor mindre<br />

dyr og også mennesker kan blive kvalt.<br />

Begrebet ”Dødens dal”, der kendes fra flere<br />

steder, har ofte vist sig at have denne årsag.<br />

I 1986 omkom 1700 mennesker på én<br />

gang i Afrika. De boede omkring søen Nyos<br />

i Cameroun. Uden varsel steg der enorme<br />

mængder af carbondioxid op af søen. Med<br />

en fart på 20-50 km/t løb den tunge gas ud<br />

over landskabet omkring søen; gassen fortrængte<br />

den atmosfæriske luft, så folk blev<br />

kvalt. Stort set alle dyr og mennesker i en<br />

afstand af op til 23 km fra søen døde.<br />

Carbondioxid, CO 2<br />

De 99 % af atmosfæren består af oxygen og nitrogen. Der er<br />

yderligere lidt under 1 % af luftarten argon, Ar. Resten af luften<br />

– ca. 0,1 % – består af over 200 forskellige luftarter. Noget<br />

er vanddamp, H 2O, noget er carbondioxid, CO 2. Argon spiller<br />

ingen rolle for livet, men carbondioxid, CO 2, bruges i planternes<br />

fotosyntese, hvorved planterne kan vokse.<br />

Carbondioxid<br />

Luftarten carbondioxid, CO2, er kun nummer fire af de mest<br />

forekommende luftarter i atmosfæren. Den atmosfæriske luft<br />

indeholder kun ganske lidt carbondioxid, 0,0385 %. Det svarer<br />

til, at der i 1 liter luft kun er 0,385 mL carbondioxid.<br />

Carbondioxid har ingen lugt.<br />

Carbondioxid dannes bl.a. ved forbrænding. Den kommer<br />

ud af skorstene og udstødningsrør på biler. Indholdet af carbondioxid<br />

i luften er derfor større i storbyer og industriområder<br />

end ude på landet eller ude på havet. Blandt andet derfor<br />

er luften bedre ude på landet end i byerne.<br />

Kopiark 5.6, 5.7 og 5.8<br />

Carbondioxid er en tung luftart<br />

Carbondioxid er en meget tung luftart. Det udnyttes ved<br />

slukning af brande. Der er carbondioxid i de såkaldte kulsyreslukkere.<br />

Når carbondioxid sprøjtes ud over det brændende<br />

stof, vil carbondioxid synke ned og herved skubbe luften væk.<br />

Så er det brændende stof ikke længere i kontakt med luftens<br />

oxygen, og ilden vil gå ud.<br />

Kopiark 5.9<br />

96


EKSPERIMENT<br />

<br />

EKSPERIMENT<br />

Påvisning af carbondioxid<br />

Man kan påvise carbondioxid, CO2, på to måder,<br />

med kalkvand eller med en CO2-indikator. Med kalkvand: Kalkvand er en opløsning af<br />

calciumhydroxid, Ca(OH) 2. Carbondioxid bobles<br />

igennem kalkvandet, og de to stoffer danner et<br />

fast stof, calciumcarbonat, CaCO3. Den kemiske<br />

reaktion er Ca(OH) 2 + CO2 ➝ CaCO3 + H2O. Når der er kommet tilstrækkeligt meget carbondioxid<br />

ned i kalkvandet, bliver opløsningen<br />

uklar.<br />

Med CO2-indikator: En opløsning af<br />

CO2-indikator er rød til rødviolet. Når man<br />

bobler carbondioxid gennem opløsningen,<br />

bliver den gul.<br />

Carbondioxid i luften<br />

og i udåndingsluften<br />

97<br />

LUFT<br />

Luftarten carbondioxid kan påvises med kalkvand.<br />

Når mængden af carbondioxid, der er<br />

kommet ned i kalkvandet, er blevet stor nok,<br />

bliver opløsningen uklar. Der dannes et fast<br />

stof, calciumcarbonat, CaCO3. Ved hjælp af en vandluftpumpe suges atmosfærisk<br />

luft igennem kalkvand. Hvor lang tid går<br />

der, før opløsningen bliver uklar?<br />

Der bygges et åndingsapparat. Man suger luft<br />

ind og puster luften ud igen gennem glasrøret.<br />

Når man suger luften ind, bobler den atmosfæriske<br />

luft i glasset til venstre; når man puster<br />

luften ud, bobler udåndingsluften i glasset til<br />

højre.<br />

Hvad fortæller forsøget om indholdet af<br />

carbondioxid i den atmosfæriske luft og i<br />

udåndingsluften?<br />

Det tager meget lang tid, før kalkvandet i forsøget<br />

med vandluftpumpen bliver uklart.<br />

Det viser, at der ikke er ret meget carbondioxid<br />

i luften. Det varer til gengæld ikke ret længe,<br />

før udåndingsluften gør kalkvandet uklart.<br />

Det viser, at der er meget carbondioxid i vores<br />

udåndingsluft.


LUFT<br />

Sæler og hvaler trækker vejret ligesom<br />

mennesker, men de kan holde til at have<br />

større mængder af carbondioxid i blodet.<br />

Derfor kan hvaler opholde sig under<br />

vand i op til to timer.<br />

Nyttige oplysninger<br />

Ved åndingen optages oxygen, og der udskilles<br />

carbondioxid, CO2, gennem lungerne.<br />

Carbondioxid er en tung luftart.<br />

Kalkvand og CO2-indikatoren kan påvise<br />

carbondioxid.<br />

Carbondioxid gør os<br />

dårligt tilpas<br />

I mindre lokaler, hvor der er mange mennesker,<br />

og hvor der ikke luftes ud, vil indholdet<br />

af carbondioxid i luften stige. Vores udåndingsluft<br />

har nemlig et indhold af carbondioxid<br />

helt oppe på 4,5 %. Allerede når<br />

mængden af carbondioxid i luften kommer<br />

op på 0,5 %, bliver vi påvirket. Vi bliver<br />

trætte og begynder at gabe.<br />

Indholdet af carbondioxid i et lukket rum<br />

bør ikke overstige 0,1 %. Derfor er det vigtigt,<br />

at man i skolerne får luftet lokalerne ud<br />

efter hver time. Det er altså ikke sikkert, at<br />

eleverne gaber, fordi undervisningen er<br />

kedelig.<br />

Ånding<br />

Når vi tager en indånding, optages luftens oxygen gennem<br />

lungerne i blodet. Det transporterer oxygen ud til hver eneste<br />

celle i kroppen. Blodet transporterer også næringsstoffer fra<br />

maden ud til cellerne. Her sker en forbrænding af næringsstofferne<br />

med det oxygen, som vi fik fra luften ved indåndingen.<br />

Forbrændingen foregår dog uden ild og flammer og<br />

ikke ved en høj temperatur, men ved kroppens temperatur på<br />

37 °C. Ved forbrændingen af maden i kroppen dannes varme,<br />

så vi ikke fryser, og energi, så vi kan bevæge os.<br />

Den kemiske reaktion ved forbrændingen af stoffet glukose<br />

kan skrives som: C 6H 12O 6 + 6 O 2 ➝ 6 CO 2 + 6 H 2O + energi.<br />

Carbon-atomerne i madens molekyler reagerer med oxygen<br />

og bliver til carbondioxid, CO 2. Hydrogen-atomerne i<br />

maden reagerer også med oxygen og bliver til vand, H 2O.<br />

Blodet transporterer derefter carbondioxid tilbage til lungerne,<br />

hvorfra det udåndes. Derfor er der mindre oxygen i vores<br />

udåndingsluft end i indåndingsluften, mens der er mere carbondioxid<br />

i udåndingsluften end i indåndingsluften.<br />

Når et menneske holder vejret, kommer der mere og mere<br />

carbondioxid i blodet. Det udløser en refleks, der får os til at<br />

tage en indånding, for det er mængden af carbondioxid i blodet,<br />

der styrer vejrtrækningen.<br />

Kopiark 5.10<br />

Gæring<br />

Når man skal bage brød, blander man gær i dejen. Gær består<br />

af gærceller, der er levende organismer. De “spiser” sukkeret i<br />

dejen, og udskiller luftarten carbondioxid. Det får brødet til at<br />

hæve. Når brødet sættes i ovnen, dræber den høje temperatur<br />

gærcellerne.<br />

Alle drikkevarer, der indeholder alkohol, har været gennem<br />

en gæringsproces. Gæren omdanner sukker til CO2 og alkohol.<br />

I ølproduktionen er det sukkeret i kornsorten byg, der omdannes.<br />

I vinproduktionen er det sukkeret i vindruerne, der omdannes.<br />

Under gæringen slipper en masse CO2 ud til omgivelser.<br />

I øl er det let at se, at der er dannet CO2 ved gæringen, for<br />

når man hælder øl op i et glas, dannes der en masse luftbobler<br />

i væsken. Herved dannes skummet i glasset.<br />

Kopiark 5.11<br />

98


Hydrogen<br />

Grundstof nr.1 er hydrogen. Det findes som et to-atomigt molekyle<br />

med formlen H 2. Det er det letteste molekyle, der eksisterer.<br />

Ingen andre molekyler har så lille en masse. Derfor er<br />

hydrogen en luftart. Hydrogen har ingen farve, og det har<br />

ingen lugt. Der er kun lidt frit hydrogen på Jorden, men der er<br />

masser af kemiske forbindelser, der indeholder hydrogen, fx<br />

vand.<br />

Der er ikke hydrogen i atmosfæren<br />

Det er tyngdekraften, der holder atmosfæren fast på Jorden.<br />

Luftarter med store og tunge molekyler findes især ved jordoverfladen,<br />

mens lette molekyler kan findes højere oppe.<br />

Hydrogen er en meget let luftart; meget lettere end almindelig<br />

luft. En liter almindelig luft har en masse på ca. 1,2 g. Hydrogens<br />

densitet er ca. fjorten gange mindre. Hydrogenmolekylerne<br />

er så lette, at Jordens tyngdekraft ikke kan fastholde<br />

dem. Alt hydrogen i atmosfæren vil derfor stige til vejrs<br />

og før eller senere forsvinde ud i verdensrummet. På denne<br />

måde mister Jorden luftarter, men Jorden bliver ikke lettere,<br />

99<br />

Brint og brintsamfundet<br />

LUFT<br />

Et ældre dansk navn for hydrogen er brint.<br />

Navnet bruges ofte ved om<strong>tale</strong> af fremtidsvisionen<br />

”brintsamfundet”, hvor det er tanken,<br />

at man skal bruge brændselsceller, der<br />

frembringer elektricitet ved at forbrænde<br />

hydrogen. Det sker uden forurening. Det<br />

eneste forbrændingsprodukt er vanddamp.<br />

Fremstilling af hydrogen<br />

Da der ikke er hydrogen i atmosfæren,<br />

må det udvindes på en anden måde. Det<br />

kan gøres ved elektrolyse af vand. Ved en<br />

elektrolyse sender man elektrisk strøm<br />

gennem vand tilsat lidt svovlsyre, der får<br />

reaktionen til at ske hurtigere. Herved<br />

spaltes vandet i hydrogen og oxygen.<br />

På de dannede luftmængder kan man se,<br />

at der dannes dobbelt så meget hydrogen<br />

som oxygen, for i vandmolekylet er<br />

der to hydrogen-atomer, men kun et<br />

oxygen-atom. Hydrogen opbevares<br />

i trykbeholdere.


LUFT<br />

Hindenburg<br />

I 1936 byggede man i Tyskland den kæmpemæssige<br />

zeppeliner Hindenburg. Det var et<br />

245 meter langt luftskib med 16 enorme<br />

poser med hydrogen.<br />

Mandag d. 3. maj 1937 fløj Hindenburg<br />

fra Tyskland med kurs mod USA. Ingen flyvemaskiner<br />

kunne dengang flyve så langt.<br />

Lige før landingen, ganske få meter over<br />

jorden, opstod der brand, og alt hydrogen<br />

brændte i en voldsom brand.<br />

Herefter stoppede man al flyvning med<br />

luftskibe båret oppe af hydrogen. Det var alt<br />

for farligt. På grund af eksplosionsfaren må<br />

man i dag kun bruge hydrogen til luftballoner,<br />

der sendes op af meteorologer og andre<br />

forskere.<br />

Nyttige oplysninger<br />

Grundstof nr. 1 er hydrogen, H 2.<br />

Den letteste luftart er hydrogen.<br />

Hydrogen kan brænde. Ved forbrændingen<br />

reagerer hydrogen med oxygen, og der dannes<br />

vanddamp.<br />

Knaldgas er en blanding af hydrogen og ren<br />

oxygen. Blandingen eksploderer ved antændelse.<br />

for hver dag falder der op til 10 000 ton støv og meteoritter fra<br />

verdensrummet ned på Jorden.<br />

Kun planeter, der er meget større og dermed tungere end<br />

Jorden, kan fastholde hydrogen. På de store planeter, Jupiter<br />

og Saturn, er der hydrogen, og langt størstedelen af Solen består<br />

af hydrogen. I verdensrummet er hydrogen det grundstof,<br />

der er mest af.<br />

Hydrogen kan brænde<br />

Hydrogen kan brænde. Ved forbrændingen reagerer hydrogen<br />

med atmosfærens oxygenindhold. Ved reaktionen mellem de<br />

to luftarter dannes der vanddamp. Reaktionen kan skrives:<br />

Hydrogen + oxygen ➝ vanddamp<br />

Med kemiske formler skrives reaktionen:<br />

2 H 2 + O 2 ➝ 2 H 2O<br />

Af reaktionen ses, at to hydrogenmolekyler reagerer med et<br />

oxygenmolekyle og danner to vandmolekyler. På grund af den<br />

høje temperatur er det vanddamp, der dannes. Lidt senere, når<br />

luften er afkølet, fortætter vanddampen til vanddråber.<br />

Kopiark 5.12 og 5.13<br />

Hydrogen brænder uden flamme<br />

Når hydrogen brænder, ses der ingen flamme, som ved andre<br />

stoffer der brænder. De fleste andre brændende stoffer lyser,<br />

fordi der i flammen er små glødende partikler af carbon, der<br />

udsender lys. Hvis man ser en flamme, når hydrogen brænder,<br />

kommer lyset fra glødende småpartikler, der findes som forurening<br />

i luften.<br />

Knaldluft og knaldgas<br />

Man kan sagtens have en blanding af hydrogen og luft sammen,<br />

uden at hydrogen brænder. Men ved den mindste gnist<br />

eksploderer blandingen. Derfor kaldes en blanding af hydrogen<br />

og luft for knaldluft.<br />

En blanding af hydrogen og ren oxygen giver ved antændelse<br />

en endnu kraftigere eksplosion. En sådan blanding kaldes<br />

knaldgas.<br />

Kopiark 5.14 og 5.15<br />

100


EKSPERIMENT<br />

<br />

EKSPERIMENT<br />

Påvisning af hydrogen<br />

Man kan let undersøge, om en luftart er hydrogen.<br />

Hydrogen vil brænde, når man sætter en brændende<br />

træpind hen til hydrogen. Man opsamler noget af<br />

luftarten i et reagensglas. Når man tager proppen af<br />

reagensglasset, skal bunden af glasset vende opad,<br />

for hydrogen er lettere end den omgivende luft.<br />

Helt rent hydrogen vil brænde roligt. På grund af<br />

varmeudviklingen vil man høre en lyd, nærmest<br />

”blob”. Hvis der ikke er helt rent hydrogen i<br />

reagensglasset, men også noget af den atmosfæriske<br />

luft, vil hydrogen brænde i en eksplosion, og man vil<br />

høre en hvinende lyd eller et knald, når hydrogen<br />

antændes.<br />

101<br />

Hydrogen kan ”æg”splodere<br />

LUFT<br />

Man skal bruge et udpustet æg. Det skal have<br />

et hul på ca. 2-3 mm i diameter i den spidse<br />

ende af ægget, og et i bunden på ca. 3-4 mm.<br />

Det lille hul tapes til, og ægget fyldes med<br />

hydrogen gennem et langt smalt glasrør, der<br />

stikkes gennem det store hul helt op til toppen<br />

af ægget. Ægget sættes ned på den afskårne<br />

top af en sodavandsflaske af plastic.<br />

Fjern tapen, og sæt straks en tændt tændstik<br />

hen over hullet. Der høres formentlig en lille<br />

lyd, ”blob”, og derefter ser der ikke ud til at ske<br />

mere. MEN!<br />

Efter nogen tid eksploderer ægget, ”BOOM”.<br />

Når tapen tages af, strømmer der hydrogen ud.<br />

Det antændes og brænder, men flammen<br />

kan næsten ikke ses eller høres. Efterhånden,<br />

som der strømmer mere og mere hydrogen ud<br />

foroven af ægget, trækkes der luft ind gennem<br />

det nederste hul. På et tidspunkt er der kommet<br />

så meget oxygen ind i ægget, at flammen kan<br />

slå ned gennem det øverste hul og antænde<br />

hydrogen-luft-blandingen inde i ægget.


LUFT<br />

Gas<br />

Ofte bruger man betegnelsen gas i stedet<br />

for ordet luftart. Ordet gas blev opfundet<br />

for 400 år siden, og det blev valgt, fordi<br />

det lyder lidt som det græske ord, kaos.<br />

Luftmolekylerne bevæger sig nemlig tilfældigt<br />

rundt, støder ind i hinanden og ændrer<br />

derfor hele tiden retning. De bevæger sig<br />

kaotisk. Det modsatte af kaos er orden.<br />

Det græske ord for orden er kosmos,<br />

navnet på denne bog.<br />

Helium<br />

Helium er det grundstof, der er næstmest af<br />

i Universet. 11,3 % af alle atomer er heliumatomer.<br />

Der er dog mest af luftarten hydrogen;<br />

88,6 % af alle atomer er hydrogen.<br />

Resten af grundstofferne udgør kun 0,1 %.<br />

Luftskibe<br />

Da helium kun vejer 1/7 af luft og samtidig<br />

ikke kan brænde, bruges det i luftballoner<br />

til meteorologiske observationer. Sådanne<br />

balloner er nået op i 28 kilometers højde.<br />

Hvis man vil undersøge atmosfæren endnu<br />

højere oppe, bruger man det lettere, men<br />

også brandfarlige, hydrogen.<br />

I et luftskib fyldt med helium kan en kubikmeter<br />

helium bære en last på et kilogram.<br />

Ædelgasserne<br />

og kemisk binding<br />

I luften findes små mængder af ædelgasserne. Det er de<br />

grundstoffer, der står i det periodiske systems 8. hovedgruppe.<br />

De er alle luftarter. Det er helium, neon, argon, krypton,<br />

xenon og radon.<br />

Grundstofsymbolerne er He, Ne, Ar, Kr, Xe og Rn.<br />

Ædelgasserne<br />

Den ædelgas, der er mest af i luften, er argon. Der er lidt mindre<br />

end 1 % i luften. Af de andre ædelgasser er der meget mindre.<br />

I 1 m3 luft er der ca. 10 liter argon, men kun 24 mL af de<br />

andre ædelgasser tilsammen. Når man vil udvinde en liter<br />

xenon af luften, skal man fange alle xenon-atomer i en mængde<br />

luft, der svarer til en meget stor skole.<br />

Ædelgasserne har fået deres navn, fordi de opfører sig lidt<br />

som de ædle metaller, guld og sølv. Guld er meget lidt reaktivt<br />

og har svært ved at danne kemiske forbindelser med andre<br />

grundstoffer. Derfor findes guld ofte frit i naturen. På samme<br />

måde danner ædelgasserne næsten ingen kemiske forbindelser<br />

med andre grundstoffer. De kan ikke brænde, og man kan<br />

hverken smage eller lugte dem.<br />

Helium<br />

Helium er syv gange lettere end den atmosfæriske luft. Kun<br />

grundstof nr. 1, hydrogen, er lettere. Helium er dobbelt så tungt<br />

som hydrogen, men da hydrogen er meget brændbart, benyttes<br />

helium i situationer, hvor der er brug for en let gas, bl.a. i luftskibe.<br />

Når man i fx Tivoli kan købe balloner, der skal holdes med en<br />

snor, for at de ikke stiger til vejrs, så er disse balloner fyldt med<br />

helium. Helium kan ikke brænde, og det er helt ugiftigt.<br />

Helium har fået sit navn efter Solen, der på græsk hedder<br />

Helios. Navnet skyldes, at nogle astronomer i 1868 ved en analyse<br />

af solstrålerne opdagede et ukendt grundstof på Solen.<br />

Grundstoffet blev opkaldt efter Solen og fik navnet helium.<br />

Først 26 år efter fandt man grundstoffet helium her på Jorden.<br />

Forskellige steder siver der helium op af jorden. Her opsamler<br />

man helium.<br />

102


Radon<br />

Jo højere atomnummer ædelgassen har, jo tungere er den.<br />

Helium er derfor den letteste, radon den tungeste. Radon er<br />

samtidig radioaktivt, og da der kommer radon op af jorden og<br />

ud af beton, kan der i huse samles så meget radon, at det kan<br />

være skadeligt. Når man indånder luft med for meget radon,<br />

kan man risikere at få lungekræft. Derfor er det vigtigt at få<br />

luftet godt ud, især i kældre.<br />

Argon<br />

Fordi der er mest af argon i luften, er argon den ædelgas, der er<br />

billigst at udvinde. Derfor bruges netop argon som beskyttelsesgas<br />

ved svejsning. Når man smelter metaller, der skal svejses<br />

sammen, leder man argon ned over det smeltede metal. Herved<br />

fjerner man luftens oxygen, der ellers ville reagere med det<br />

smeltede metal og hindre svejsningen.<br />

Argon, krypton, xenon og neon udvindes som et biprodukt<br />

ved fremstilling af oxygen og nitrogen.<br />

Krypton, xenon og neon<br />

Krypton og xenon bruges til at fylde i elektriske pærer, der skal<br />

lyse ekstra kraftigt, fx landingslys i lufthavne. Hvis der var<br />

almindelig luft i glaskolben, ville glødetråden brænde over<br />

efter få sekunder. Med krypton eller xenon holder glødetråden<br />

længere. Lysstyrken bliver større, for xenon er en dårlig varmeleder.<br />

Med xenon får glødetråden en højere temperatur, så den<br />

lyser kraftigere.<br />

Neon kendes fra de mange lysreklamers neonrør. De røde<br />

farver kommer fra luftarten neon, som er fyldt i rørene. Når<br />

der sendes strøm gennem luftarten, lyser den rødt.<br />

Kopiark 5.16<br />

En- og fler-atomige molekyler<br />

Ædelgasserne findes altid som enkelte atomer, der bevæger sig<br />

frit i luften. Ædelgassernes molekyler består således af kun et<br />

enkelt atom; man siger, at molekylerne er en-atomige. Alle<br />

andre luftarters molekyler består af mere end ét atom; de er<br />

fler-atomige.<br />

I næste kapitel på side 117 forklares, hvorfor ædelgassernes<br />

molekyler er en-atomige.<br />

103<br />

Lysreklamer<br />

LUFT<br />

De fleste lysreklamer er glasrør fyldt med<br />

luftarten neon. Når man sender strøm gennem<br />

luften i røret, udsender neon orangerødt<br />

lys. Ægget er et klart glasrør med<br />

neon. Den gule høne er gule glasrør med<br />

neon. En blå farve kommer fra kviksølvdamp<br />

i et klart glasrør. En grøn farve kommer<br />

fra kviksølv i gule glasrør.


LUFT<br />

Molekylemodeller<br />

Hydrogen Oxygen Nitrogen Carbondioxid Vand<br />

Mono, di og tri<br />

I kemisprog bruger man ofte de internationale<br />

betegnelserne mono, di, tri for en, to,<br />

tre.<br />

Molekyler kan være<br />

• en-atomige (mono-atomige)<br />

• to-atomige (di-atomige)<br />

• tre-atomige (tri-atomige)<br />

I mange molekyler er der langt flere atomer<br />

– nogle molekyler har flere tusinde.<br />

I navnet carbondioxid fortæller stavelsen di,<br />

at der er to oxygen-atomer i molekylet.<br />

Et oxygenmolekyle indeholder to atomer; derfor skrives<br />

den kemiske formel for oxygen som O 2. Oxygenmolekylet er<br />

to-atomigt. Et nitrogenmolekyle indeholder også to atomer,<br />

og den kemiske formel for nitrogen skrives N 2. Nitrogenmolekylet<br />

er to-atomigt.<br />

Når vi trækker vejret, er det molekyler, der kommer ned i<br />

lungerne. Nitrogen- og oxygenmolekyler er to-atomige, mens<br />

ædelgassen argon indåndes som enkelte atomer.<br />

Carbondioxidmolekylet har den kemiske formel CO 2.<br />

Molekylet er tre-atomigt, for det indeholder tre atomer; et carbon-atom<br />

og to oxygen-atomer. Da carbondioxidmolekylet<br />

indeholder to forskellige grundstoffer, er det en kemisk forbindelse.<br />

Vandmolekylet, H 2O, er også tre-atomigt. Det er også<br />

en kemisk forbindelse.<br />

Molekylemodeller og kemisk binding<br />

I molekylebyggesættet er det kugler, der skal forestille atomer.<br />

Oxygen-atomets kugle er rød, nitrogen-atomets blå, carbon<br />

sort og hydrogen hvid. Der er huller i kuglerne, og der skal sættes<br />

plasticpinde eller fjedre i hullerne, når man skal sætte atomer<br />

sammen til et molekyle. Et molekyle er kun korrekt bygget,<br />

hvis alle huller er fyldt ud.<br />

Når man skal bygge et hydrogenmolekyle, skal man sætte<br />

to hvide kugler sammen med en grå plasticpind. Pinden forestiller<br />

den kemiske binding, der holder de to hydrogen-atomer<br />

sammen. Da der kun er et hul i de hvide kugler, kan der kun<br />

sættes en pind i. Det byggede hydrogenmolekyle kan derfor<br />

skrives som H-H.<br />

104


EKSPERIMENT<br />

Luften i en el-pære En pære sættes i en fatning og forbindes til en stikkontakt.<br />

Tænd for strømmen for at se, at pæren fungerer. Sluk derefter<br />

for strømmen.<br />

I de røde kugler, der forestiller oxygen-atomer, er der to<br />

huller. Når man skal bygge oxygenmolekylet, O 2, skal man derfor<br />

sætte to pinde i. Det byggede oxygenmolekyle kan derfor<br />

skrives som O=O.<br />

Antallet af pinde eller fjedre mellem to atomer i et molekyle<br />

viser antallet af kemiske bindinger, der holder de to atomer<br />

sammen. I hydrogenmolekylet er der derfor en enkelt-binding,<br />

mens der i oxygenmolekylet er en dobbelt-binding.<br />

I nitrogen-atomets blå kugle er der tre huller. Nitrogenmolekylet,<br />

N 2, skal altså samles med tre pinde. De to nitrogenatomer<br />

er bundet sammen af en såkaldt tripel-binding.<br />

Carbondioxid er en kemisk forbindelse mellem carbon og<br />

oxygen, CO 2. Formlen viser, at der i molekylet er ét carbonatom<br />

og to oxygen-atomer. De tre atomer i molekylet ligger i<br />

forlængelse af hinanden med carbon-atomet i midten; atomerne<br />

kommer i rækkefølgen OCO. Molekylemodellen viser, at<br />

bindingen mellem carbon-atomet og oxygen-atomerne er en<br />

dobbeltbinding, for molekylet skal bygges som O=C=O.<br />

Vandmolekylet, H 2O, bygges med atomerne i denne rækkefølge:<br />

H-O-H. Man ser, at der kun er enkeltbindinger i vandmolekylet.<br />

Kopiark 5.17 og 5.18<br />

105<br />

Nyttige oplysninger<br />

LUFT<br />

En bunsenbrænder tændes, og der åbnes helt for lufthullet.<br />

Flammen sættes ind mod glasset af pæren, og flammen holdes<br />

på det samme sted. Lidt efter vil man se glasset bule ud.<br />

Når man opvarmer mere, opstår der et lille hul i glasset.<br />

Nu slukkes bunsenbrænderen. Stikkontakten tændes.<br />

Hvad sker der?<br />

Når en elektrisk pære fremstilles, fjerner man den atmosfæriske<br />

luft i pæren og erstatter den med en blanding af luftarterne<br />

nitrogen og argon. Glødetråden er af metallet wofram.<br />

Hvis der er oxygen i pæren, vil metallet ved den høje temperatur<br />

straks reagere med oxygen, så glødetråden brænder<br />

over. Da der blev hul i pæren, kom der noget atmosfærisk luft<br />

ind i pæren, og der var nok oxygen til, at metaltråden straks<br />

brændte over.<br />

Gas er en anden betegnelse for ordet luftart.<br />

Ædelgasserne er de grundstoffer, der står i<br />

det periodiske systems 8. hovedgruppe. Det<br />

er helium, neon, argon, krypton, xenon og<br />

radon.<br />

Argon er det grundstof, der er tredjemest<br />

af i atmosfæren, 1 %.<br />

Helium er det grundstof, der er næstmest<br />

af i Universet.<br />

Et molekyle er den mindste del af et stof,<br />

der kan eksistere selvstændigt.<br />

Mono, di, tri er kemisprog for en, to, tre.<br />

Ædelgassernes molekyler er en-atomige,<br />

mens H2, N2 og O2 er to-atomige<br />

Hydrogenmolekylet er bundet sammen af<br />

en enkeltbinding.<br />

Oxygenmolekylet har en dobbeltbinding.


CAFE KOSMOS<br />

KAN<br />

KÆMPEINSEKTERNE<br />

KOMME IGEN?<br />

For 300 millioner år siden fandtes der insekter med en<br />

masse på flere kilogram. Der var enorme edderkopper,<br />

kolossale kakerlakker og skræmmende store skorpioner.<br />

Nogle af de flyvende insekter havde et vingefang på<br />

næsten en meter. Hvis der i dag kom en sådan kæmpestor,<br />

blodsugende myg flyvende ind ad vinduet, ville de<br />

fleste få en voldsom forskrækkelse. En tilsvarende guldsmed<br />

ville kunne tygge mindre pattedyr.<br />

I dag er det tungeste insekt den afrikanske goliatbille.<br />

Den kan have en masse på op til 100 g.<br />

Det største insekt er en vandrende pind. Den har en<br />

kropslængde på over 30 cm, og med benene strakt<br />

måler den over en halv meter.<br />

Hovedet af en guldsmed.<br />

106<br />

En helt ny variant af en vandrende<br />

pind blev fundet i 2008.<br />

VERDENS STØRSTE INSEKT<br />

I 2007 fandt man en forstenet skorpion,<br />

der havde levet for 390 millioner<br />

år siden. Denne skorpion er<br />

det hidtil største insekt, som er fundet.<br />

Skorpionen var større end et<br />

menneske – 2,5 m lang. Dens klo<br />

var 46 cm lang.<br />

Dengang havde disse insekter ikke<br />

nogen naturlige fjender; de regerede<br />

Jorden. Det gør insekterne<br />

sådan set stadigvæk, for der findes<br />

langt flere insekter på Jorden, end<br />

der findes andre dyr og mennesker.<br />

Når insekterne dengang var større,<br />

skyldes det, at luftens oxygenindhold<br />

var helt oppe på måske 35 %,<br />

hvor det i dag er på 21 %. Da oxygenindholdet<br />

i luften faldt, uddøde<br />

kæmpeinsekterne.<br />

I dag ville disse kæmpeinsekter ikke<br />

kunne flyve, for med det lavere oxygenindhold<br />

i luften ville de yderste<br />

led af insekternes ben ikke få nok<br />

oxygen. Da insekterne ikke har et<br />

blodkredsløb, kan der i dag kun<br />

transporteres oxygen nok til insektben,<br />

der er kortere end ca. 15 cm.<br />

HVORDAN KOM OXYGEN<br />

I ATMOSFÆREN?<br />

For ca. 4,5 milliarder år siden blev<br />

Jorden dannet ved at store mæng-


Verdens største insekt<br />

– havskorpionen.<br />

der kosmisk stof samledes. Det blev<br />

til Solen, Jorden og de andre planeter.<br />

Jorden var dengang rødglødende,<br />

men da temperaturen faldt<br />

til under 100 °C, blev der dannet<br />

hav på overfladen. Der var oxygen<br />

på Jorden, for der var vand på<br />

Jorden, men oxygen var bundet i<br />

vandmolekylerne. Der var ikke oxygen<br />

i atmosfæren.<br />

I den første halvdel af Jordens historie<br />

var der næsten intet frit oxygen<br />

i atmosfæren. Det frie oxygen blev<br />

dannet, når vandmolekyler i atmosfæren<br />

blev spaltet af lyn og sollys.<br />

Vandmolekylerne blev spaltet til<br />

hydrogen, H 2, og oxygen, O 2. De<br />

lette hydrogenmolekyler steg til<br />

vejrs i atmosfæren, og da Jordens<br />

tyngdekraft ikke kan holde fast på<br />

dem, forsvandt de ud i rummet. De<br />

tungere oxygenmolekyler blev tilbage<br />

i atmosfæren.<br />

Et vigtigt skift i Jordens historie<br />

skete for ca. to milliarder år siden.<br />

CAFE KOSMOS<br />

Der begyndte at komme oxygen<br />

fra Jordens overflade op i atmosfæren.<br />

Nogle blågrønalger, der<br />

havde eksisteret i mere end en milliard<br />

år, begyndte nu at danne oxygen.<br />

Og det hævede indholdet af<br />

oxygen i atmosfæren markant.<br />

Dengang var oxygen gift for de<br />

levende organismer. Det var fx bakterier.<br />

Mange af dem findes stadig,<br />

for de fleste bakterier behøver ikke<br />

oxygen for at leve, og mange nulevende<br />

bakterier dør, hvis de får for<br />

meget oxygen.<br />

Det stigende oxygenindhold var en<br />

gigantisk forurening, der var årsagen<br />

til massedød af levende væsener.<br />

Kun de, der kunne tåle den<br />

større mængde oxygen, overlevede.<br />

Livsvilkårene skiftede totalt, og<br />

der kom nye former for liv, som<br />

bedre kunne tåle de nye forhold.<br />

Det åbnede en dør til den udvikling,<br />

som resulterede i kæmpeinsekterne<br />

og senere mennesket, og<br />

den verden vi kender i dag.<br />

Dyrkning af bakterier.<br />

107<br />

DRIVHUSEFFEKTEN<br />

Når der for mere end 300 millioner<br />

år siden, da kæmpeinsekterne levede,<br />

var så meget oxygen i luften,<br />

skyldes det måske, at der var ekstra<br />

meget carbondioxid i luften. Det<br />

brugte planterne til fotosyntese,<br />

og den faste jord var dækket af en<br />

urskov af grønne planter. Ved fotosyntesen<br />

omdannede planterne<br />

carbondioxid til oxygen.<br />

Efterhånden blev mængden af carbondioxid<br />

i luften mindre. Det fik<br />

temperaturen på Jorden til at falde<br />

så meget, at der kom istider, hvor<br />

store dele af Jorden bl.a. Danmark<br />

var dækket af is. Det er nemlig<br />

således, at mængden af carbondioxid<br />

i atmosfæren er afgørende<br />

for temperaturen her på Jorden. I<br />

dag har vi det problem, at mængden<br />

af carbondioxid i atmosfæren<br />

er stigende, og derfor stiger temperaturen<br />

på Jorden. Det skyldes<br />

drivhuseffekten. Den kan du læse<br />

meget mere om i kapitel 8.


Den atmosfæriske luft er en<br />

blanding af forskellige luftarter.<br />

Der er 78 % nitrogen og 21 %<br />

oxygen samt små mængder af<br />

andre luftarter.<br />

Ved ånding bruges det indåndede<br />

oxygen til forbrænding<br />

af carbon i føden. Herefter<br />

udåndes carbondioxid.<br />

Den atmosfæriske luft indeholder<br />

kun ca. 0,0385 % carbondioxid.<br />

Carbondioxid er en tung<br />

luftart. Den synker ned gennem<br />

luften og lægger sig på jorden.<br />

Hydrogen er grundstof nr. 1.<br />

Hydrogen er den letteste<br />

luftart.<br />

DET VED DU NU OM LUFT<br />

NITROGEN OG OXYGEN<br />

CARBONDIOXID, CO 2<br />

HYDROGEN<br />

Nitrogen er et meget stabilt<br />

molekyle, der er svært at få til<br />

at reagere.<br />

Halvdelen af alle atomer i jordskorpen<br />

er oxygen.<br />

Man kan bruge en glødende<br />

træpind til at afgøre, om en<br />

luftart er oxygen. I oxygen vil<br />

træpinden bryde i brand.<br />

Ved fotosyntese omdanner<br />

planterne ved hjælp af sollyset<br />

luftens carbondioxid til oxygen.<br />

Man kan bruge en CO 2-indikator<br />

eller kalkvand til at afgøre,<br />

om en luftart er carbondioxid.<br />

Der er ikke hydrogen i atmosfæren.<br />

Hydrogen kan fremstilles ved<br />

elektrolyse af vand.<br />

Knaldgas er en blanding af<br />

hydrogen og oxygen.<br />

Hydrogen påvises ved at sætte<br />

en brændende træpind hen til<br />

en lille prøve i et reagensglas.<br />

108<br />

ÆDELGASSERNE<br />

OG KEMISK BINDING<br />

Ædelgasserne er helium, neon,<br />

argon, krypton, xenon og<br />

radon.<br />

Helium er den letteste af ædelgasserne.<br />

Ædelgassernes molekyler indeholder<br />

kun ét atom.<br />

Molekylerne er en-atomige.<br />

Hydrogen, oxygen og nitrogen<br />

danner to-atomige molekyler.<br />

H 2, O 2 og N 2.<br />

Vandmolekylet, H 2O, og carbondioxidmolekylet,<br />

CO 2, er<br />

tre-atomige.<br />

I et hydrogenmolekyle, H 2, er<br />

der en enkeltbinding mellem<br />

hydrogen-atomerne.<br />

I et oxygenmolekyle, O 2, er der<br />

en dobbeltbinding mellem oxygen-atomerne.


PRØV DIG SELV<br />

KAN DU HUSKE? FORSTÅR DU?<br />

Hvor mange procent oxygen og<br />

nitrogen er der i atmosfæren?<br />

Hvilke andre luftarter er der i<br />

atmosfæren ud over oxygen og<br />

nitrogen?<br />

Hvilken kemisk formel har et<br />

oxygenmolekyle?<br />

Hvor mange atomer er der i<br />

ædelgassernes molekyler?<br />

Med hvilken slags binding er de<br />

to atomer i hydrogenmolekylet,<br />

H 2, bundet sammen?<br />

Med hvilken slags binding er de<br />

to atomer i oxygenmolekylet,<br />

O 2, bundet sammen?<br />

Hvordan kan man påvise<br />

luftarten hydrogen?<br />

Hvorfor er oxygen en meget<br />

vigtig luftart?<br />

Hvilke forskelle er der på oxygen<br />

og nitrogen?<br />

Forklar, hvorfor man kan påvise<br />

oxygen med en glødende<br />

træpind.<br />

Hvordan kan man påvise<br />

luftarten carbondioxid, CO 2?<br />

Hvordan kan man påvise<br />

luftarten hydrogen?<br />

109<br />

UDFORDRING<br />

Hvor mange liter oxygen er der i en<br />

kubikmeter luft (1000 liter)?<br />

Hvordan kan man sammenligne<br />

fotosyntese og ånding?<br />

Hvilke problemer må der være med<br />

at trække vejret i en rumkabine?<br />

Hvor stor skal mængden af oxygen<br />

og carbondioxid være?


Metaller


og ioner<br />

METALLER OG LEGERINGER<br />

METALTEKNOLOGI<br />

IONER<br />

METALLER – UDVINDING OG GENBRUG<br />

CAFE KOSMOS: GULD – TIL NYTTE OG TIL PYNT<br />

Der findes ikke så meget af metallerne guld og sølv. Derfor er<br />

de dyre. Da de også er smukke og meget holdbare, bliver de<br />

brugt til smykker. Men metaller har mange vigtige funktioner.<br />

I dette kapitel kan du læse, hvordan det moderne samfund er<br />

afhængigt af metaller. De har været en helt afgørende<br />

forudsætning for samfundets udvikling. Når forskerne finder<br />

nye specielle egenskaber for et metal eller en legering, kommer<br />

der udvikling i teknologien. Der vil blive gjort opfindelser, som<br />

ingeniørerne udvikler til nye anvendelser. Metallerne har<br />

en lovende fremtid.<br />

Hvilke metaller kender du?<br />

Hvilke egenskaber er vigtige for trådene i en brødrister?<br />

Hvor bruger man lette metaller, dvs. metaller med lille densitet?<br />

Hvilke metaller kan man finde i et køkken?<br />

Hvordan ser genstande af jern, kobber og aluminium ud, når de er<br />

nye, og når de er gamle?<br />

111


METALLER OG IONER<br />

Det flydende metal<br />

Kviksølv har tidligere været brugt i<br />

termometre. De må ikke længere sælges,<br />

for kviksølv er et sundhedsfarligt metal.<br />

Tandlægerne har i mange år fyldt huller i<br />

tænderne ud med amalgam, der kan være<br />

en blanding af sølv, tin og kobber med<br />

kviksølv. Amalgamfyldninger er også<br />

forbudt nu.<br />

Glødetråden<br />

i en elektrisk pære<br />

Når pæren er tændt, er glødetrådens temperatur<br />

mellem 2000 og 3000 °C. Ved denne<br />

temperatur er langt de fleste metaller smeltet.<br />

Glødetråden er lavet af metallet wolfram,<br />

der har det højeste smeltepunkt af<br />

metallerne, over 3400 °C.<br />

Metaller og legeringer<br />

Cykler, biler, flyvemaskiner, skibe, tog, togskinner og store<br />

broer laves af metaller, og i vores hverdag er der massevis af<br />

genstande, der indeholder metal. Vores hverdag kunne ikke<br />

fungere uden de muligheder, som metalgenstande giver os.<br />

Nogle gange har vi metallerne lige foran os. Vi kan se dem, og<br />

vi kan røre ved dem. Andre gange er de overtrukket med plastic<br />

eller har fået en gang maling.<br />

Me<strong>tale</strong>genskaber<br />

Jern, aluminium, guld og sølv er metaller. I naturen findes 70<br />

grundstoffer, der er metaller. Ved stuetemperatur er de faste,<br />

dog ikke kviksølv, som er flydende. De fleste metaller bliver først<br />

flydende ved meget høj temperatur. De har højt smeltepunkt.<br />

Metallerne har metalglans, dvs. de har en blank, skinnende<br />

overflade. Metalglansen skyldes, at den blanke metaloverflade<br />

kaster næsten alt lys tilbage. De fleste metaller er grålige, men<br />

når overfladen pudses, bliver de sølvskinnende. Guld er dog<br />

gult, og kobber er rødt.<br />

Metallerne har nogle specielle egenskaber, som kan udnyttes<br />

forskellige steder.<br />

• Metallerne er gode elektriske ledere, dvs. elektrisk strøm<br />

løber let gennem dem. Især kobber bruges til ledninger.<br />

• Metallerne er gode varmeledere, dvs. varmeenergi flyttes let<br />

gennem metallet. Det udnyttes fx, når varme skal trænge<br />

gennem bunden i en gryde.<br />

• Metallerne er stærke, men alligevel forholdsvis nemme at<br />

bearbejde. Man kan forme metaller til den form, man<br />

ønsker.<br />

Ca. 20 grundstoffer har ikke me<strong>tale</strong>genskaber. Disse grundstoffer<br />

kaldes ikke-metaller. Det er fx svovl, oxygen, nitrogen og<br />

carbon. Dog kan carbon i form af grafit lede elektrisk strøm.<br />

I det periodiske system bagest i bogen er der en rød trappelinje<br />

fra øverste venstre hjørne ned til nederste højre hjørne.<br />

På venstre side af trappelinjen har vi metallerne, mens grundstofferne<br />

til højre for trappelinjen er ikke-metallerne.<br />

Kopiark 6.1<br />

112


Letmetaller og tungmetaller<br />

Nogle metaller er meget tunge, mens andre er lette. Derfor<br />

deles metallerne op i to grupper: letmetaller og tungmetaller.<br />

Letmetallerne har en densitet på under 5 g/cm 3 . Titan, aluminium<br />

og magnesium er letmetaller. De bruges ofte til bygning<br />

af flyvemaskiner. Det letteste metal er grundstof nr. 3, lithium.<br />

Det kan flyde på vand.<br />

Jern og kobber er tungmetaller. Tungmetallerne har typisk<br />

en densitet fra 7 til 11 g/cm 3 , men nogle er meget tungere.<br />

Guld har en densitet over 19 g/cm 3 . De tungeste metaller er<br />

osmium og iridium. Hvis man fylder en 1 liters mælkekarton<br />

med et af disse metaller, får den en masse på over 22 kg.<br />

Densitet af metaller<br />

Letmetaller<br />

densitet mindre end 5 g/cm 3<br />

Lithium 0,53 g/cm 3<br />

Magnesium 1,7 g/cm 3<br />

Aluminium 2,7 g/cm 3<br />

Titan 4,5 g/cm 3<br />

Tungmetaller<br />

densitet større end 5 g/cm 3<br />

Zink 7,1 g/cm 3<br />

Jern 7,8 g/cm 3<br />

Kobber 9,0 g/cm 3<br />

Guld 19,3 g/cm 3<br />

Ædle og uædle metaller<br />

Mange metaller er ikke blanke og ser ikke ud til at have metalglans.<br />

Det skyldes, at der på overfladen er dannet en kemisk<br />

forbindelse mellem metallet og fx luftens oxygen. Hvis man<br />

sliber det yderste lag af, ses det blanke metal nedenunder. For<br />

mange metaller vil overfladen kort efter igen blive mat, fordi<br />

metal-atomerne på overfladen danner en kemisk forbindelse<br />

med andre stoffer.<br />

Disse metaller kaldes uædle metaller. Når man fx kigger på<br />

et stykke jern, ser man ikke jernet selv, men en kemisk forbindelse<br />

mellem jern og oxygen.<br />

Nogle metaller har dog altid en blank overflade. De kaldes<br />

ædelmetaller. Det er fx guld, platin og sølv. Atomerne af disse<br />

grundstoffer er så stabile, at de sjældent reagerer med andre<br />

stoffer. Derfor kan vi finde disse metaller i naturen. Alle andre<br />

metaller kan ikke findes rene i naturen. De findes som forskellige<br />

kemiske forbindelser, der slet ikke ligner metaller.<br />

Kopiark 6.2<br />

113<br />

METALLER OG IONER<br />

I køkkenet udnytter vi metallernes egenskaber.<br />

Guld<br />

Grundstofsymbolet Au er en forkortelse af<br />

det latinske navn aurum efter Aurora, der<br />

var morgenrødens gudinde, Navnet guld<br />

kommer fra det oldnordiske goll.<br />

I et menneske er der 0,07 mg guld. I havvand<br />

findes der millioner af ton guld, men<br />

koncentrationen er så lille, at det aldrig vil<br />

kunne be<strong>tale</strong> sig at udvinde guld af havvand.


METALLER OG IONER<br />

Aluminium og titan<br />

Alt på et fly skal være så let som muligt.<br />

Derfor laves flyvemaskiner af aluminium,<br />

for det er et letmetal. Aluminium er dog ikke<br />

stærkt. Derfor bruger man en aluminiumlegering,<br />

der fx indeholder 95 % aluminium<br />

mens resten er en blanding af kobber og<br />

magnesium med små mængder af jern,<br />

nikkel og silicium.<br />

Understellet skal dog være utrolig stærkt.<br />

Det skal kunne holde til en hård landing.<br />

Her bruger man titan. Det er også et letmetal,<br />

men dog tungere end aluminium.<br />

Til gengæld er det lige så stærkt som stål.<br />

Men det er meget dyrere.<br />

Nyttige oplysninger<br />

Me<strong>tale</strong>genskaber er metalglans, høj elektrisk<br />

ledningsevne og høj varmeledningsevne.<br />

Tungmetallerne, fx jern og kobber, har en<br />

densitet over 5 g/cm3 .<br />

Letmetallerne, fx magnesium og aluminium,<br />

har en densitet under 5 g/cm3 .<br />

Ædelmetallerne, fx guld, platin og sølv,<br />

reagerer sjældent med andre stoffer.<br />

En legering er en sammensmeltning af to<br />

eller flere metaller.<br />

Legeringer<br />

En legering er en sammensmeltning af to eller flere metaller.<br />

Herved får man nogle egenskaber, som de oprindelige metaller<br />

ikke har. Faktisk bruger man sjældent de rene metaller. Fx<br />

er guldsmykker aldrig rent guld. De er lavet af en legering,<br />

hvor der er blandet andre metaller i guldet. Det kan du læse<br />

mere om i Cafe <strong>Kosmos</strong>: Guld – til nytte og til pynt.<br />

Brug af helt rene metaller<br />

Metal<br />

Kobber<br />

Aluminium<br />

Tin<br />

Chrom<br />

Kopiark 6.3<br />

Stål og rustfrit stål<br />

Jerns egenskaber kan forbedres ved at tilsætte andre stoffer, så<br />

man får en legering. Rent jern er ikke særlig hårdt, men hvis<br />

der kommer carbon-atomer ind i jernet, bliver det meget hårdt.<br />

Man kan derfor forøge hårdheden ved at tilsætte carbon (0,15-<br />

1,5 %), når man vil lave jern om til det hårdere stål.<br />

Karosseriet i biler fremstilles af stålplader, der skal bøjes til<br />

den ønskede form. Stålet må derfor ikke være for hårdt. Det<br />

har et carbonindhold på op til 0,25 %. Maskiner og værktøj<br />

skal være hårdere. Derfor har de et carbonindhold på omkring<br />

0,5 %. Meget hårdt stål får man med op til 1,5 % carbon. Hårdt<br />

stål bruges til bor og skæreværktøj, der kan bore og skære i jern<br />

og andre mere bløde metaller.<br />

Man fremstiller rustfrit stål ved at blande metallerne nikkel<br />

og chrom i stål. Det forøger stålets modstandsdygtighed over<br />

for angreb af vand, sved og andre kemikalier. Køkkenvaske,<br />

knive, gafler og skeer er ofte af rustfrit stål.<br />

Kopiark 6.4<br />

114<br />

Brug<br />

Elektriske ledninger og<br />

vandrør. I et enfamiliehus<br />

er der omkring 200 kg<br />

kobber.<br />

Alufolie til indpakning af<br />

madvarer.<br />

Belægning indvendig i<br />

konservesdåser.<br />

Belægning udvendig på<br />

vandhaner m.m.<br />

Egenskab<br />

Kan tåle at bøjes.<br />

Fremragende elektrisk<br />

leder.<br />

Kan tåle at bøjes.<br />

Reagerer ikke kemisk<br />

ved kontakt med mad.<br />

Ikke giftigt.<br />

Ruster ikke.


EKSPERIMENT<br />

Vi laver ”sølv”- og<br />

”guld”-mønter<br />

I en dansk 50-øre er der en hel del kobber,<br />

og mønten er da også kobberfarvet.<br />

Vi kan forvandle den først til en sølvfarvet<br />

mønt og derefter til en guldfarvet mønt.<br />

I stedet for en rigtig mønt kan man<br />

bruge et stykke kobber som ”mønt”.<br />

Kobberet skal være helt blankt.<br />

”Mønten” vaskes i sæbe og skylles ren<br />

i vand.<br />

En halv spatelfuld zinkpulver eller zinkgranulat<br />

hældes i 20 mL vand i et lille<br />

bægerglas. En stor spatelfuld zinkchlorid,<br />

ZnCl2, hældes oveni, og der røres rundt,<br />

til alt zinkchlorid er opløst. Glasset<br />

opvarmes, til væsken koger. ”Mønten”<br />

lægges ned i væsken, og kogningen<br />

fortsættes i ca. 2 minutter eller mere.<br />

Herefter tages ”mønten” op med en<br />

digeltang. Nu er ”mønten” flot sølvskinnende.<br />

Derefter holdes ”sølvmønten”<br />

ind i flammen fra en bunsenbrænder,<br />

og som ved et trylleslag forvandler<br />

”sølvmønten” sig til en ”guldmønt”.<br />

115<br />

METALLER OG IONER<br />

Der er selvfølgelig hverken en sølveller<br />

guldbelægning på mønten, for der<br />

er hverken sølv eller guld til stede.<br />

Den sølvfarvede mønt opstår, fordi der<br />

afsættes et ganske tyndt lag af det<br />

sølvfarvede zink oven på mønten.<br />

Når mønten derefter opvarmes, smelter<br />

zinklaget, for zinks smeltepunkt ligger<br />

lige over 400 °C, og gasflammens<br />

temperatur er på mindst 800 °C.<br />

Det smeltede zink trænger ind i<br />

kobberlaget, så overfladen af kobbermønten<br />

omdannes til legeringen<br />

messing, der har en flot skinnende<br />

guldfarve.


METALLER OG IONER<br />

Prins Joachim får sit navn præget i guldtryk på<br />

det første eksemplar af den nye salmebog.<br />

Solen i Skive<br />

Rundt om byen Skive har man i rundkørsler<br />

placeret 11 "stjerner". Her ser Dronning<br />

Margrethe den største, Solen. Kuglen er<br />

over 6 m høj. Overfladearealet er 135 kvadratmeter.<br />

Solen er belagt med 30 000 stykker<br />

bladguld.<br />

Metalteknologi<br />

Metaller bruges meget, fordi ingen andre stoffer er så stærke<br />

og samtidig så lette at forme. Der er flere metoder, man kan<br />

bruge, når man vil forme metaller.<br />

Trækning<br />

Kobbertråd til elektriske ledninger, ståltråd og andre former<br />

for metaltråde fremstilles ved med stor kraft at trække en<br />

metalstang gennem et hul, der er lidt mindre end stangen.<br />

Herved bliver stangen lidt tyndere. Således trækkes stangen<br />

igennem fx 9-10 huller, der bliver mindre og mindre. På denne<br />

måde bliver stangen tyndere og tyndere, og til sidst har man<br />

en metaltråd i den tykkelse, man ønsker.<br />

Materialet, som tråden glider igennem og presses sammen<br />

af, skal være meget hårdt, og det skal kunne klare det store<br />

slid, når kilometer efter kilometer af metaltråd fremstilles.<br />

Her bruger man bl.a. ædelsten, som fx agat.<br />

Guld er det metal, der er nemmest at trække ud til en lang<br />

tråd. Et gram guld har et rumfang svarende til størrelsen af en<br />

vanddråbe, og dette lille stykke guld kan trækkes ud til en<br />

tråd på tre kilometer.<br />

Bladguld<br />

Guld er også det metal, der kan bankes tyndest. Man starter<br />

med et kvadratisk, papirtyndt (0,02 mm) stykke guld, der<br />

lægges i en maskine, som banker det tyndere. Guldstykket<br />

klippes op i nye kvadrater, der yderligere bankes ned i tykkelse.<br />

Det gentages flere gange, og til sidst er tykkelsen kun<br />

en titusindedel millimeter (0,0001 mm). Tykkelsen svarer til<br />

3-400 atomer. Det er bladguld. Stykkerne er typisk 8 x 8 cm.<br />

Man kan ikke tage et stykke bladguld op med fingrene, for<br />

guldet vil klæbe til fingrene. Det vil gå i stykker, og det vil være<br />

svært at fjerne igen. Bladguld tages op med en fin pensel,<br />

hvorefter det placeres på det materiale, der skal forgyldes.<br />

Guldet holdes fast på penslen af en smule fedt. Det kommer<br />

på penslen, ved at man trækker penslen hen over håret eller<br />

kinden.<br />

Bladguldet kan også holdes fast på penslen, hvis den gøres<br />

lidt elektrisk ved at gnide den på en særlig klods.<br />

116


Valsning<br />

For de fleste metaller kan en tyk plade af metallet presses til<br />

en tynd plade. Det foregår i en valse, hvor metalpladen presses<br />

ind mellem to metalruller af et hårdere metal. Rullerne skal<br />

kunne yde et meget stort tryk på metallet. For hver gang pladen<br />

har været igennem rullerne, gøres afstanden mellem rullerne<br />

mindre, indtil pladen er blevet så tynd, som den skal<br />

være.<br />

Inden valsningen kan man opvarme metallet. Så går det<br />

hurtigere, for metallet bliver blødere ved opvarmning. Hvis<br />

man vil have en pæn overflade på metallet, valses det uden<br />

opvarmning. Det gør man fx, når man fremstiller aluminiumsplader<br />

eller alufolie til køkkenet.<br />

Hærdning<br />

Når et metal har været smeltet, og det afkøles, begynder<br />

metallet at størkne flere steder samtidig. Der dannes små<br />

krystaller af metal i det smeltede metal. Efterhånden, som<br />

størkningen skrider frem, vil de størknede områder mødes, så<br />

der bliver grænseflader mellem krystallerne. Selv om metallerne<br />

altså ser helt glatte ud på overfladen, så er de opbygget<br />

af små metalkrystaller.<br />

117<br />

Zinkkrystaller<br />

METALLER OG IONER<br />

Ved valsning af stål til grove plader har<br />

stålet en temperatur på omkring tusind<br />

grader.<br />

Urtepotten er af zink. Man ser store<br />

krystaller på overfladen. Normalt er metalkrystaller<br />

så små, at man kun kan se dem i<br />

et mikroskop, men zink er et af de metaller,<br />

der kan danne store krystaller. Lysmaster<br />

er lavet af jern med et overtræk af zink.<br />

Det er ofte nemt af se store krystaller af<br />

zink på overfladen af sådanne genstande.


METALLER OG IONER<br />

Krystaller i meteoritter<br />

Når man finder en sten med meget jern og<br />

nikkel, kan den komme ude fra rummet.<br />

Disse sten er afkølet ekstremt langsomt, og<br />

de har derfor en helt speciel krystalstruktur,<br />

som ikke findes på Jorden.<br />

På Danmarks Tekniske Museum støber børn<br />

tinsoldater. Flydende 400 grader varmt tin<br />

hældes i støbeformen<br />

Man kan få små krystaller i et metal, hvis man smider det<br />

varme metal direkte ned i fx koldt vand. Herved vil metallet<br />

størkne så hurtigt, at krystallerne ikke får tid til at vokse. Et<br />

sådant metal med små krystaller bliver ofte meget hårdt,<br />

mens et metal, der er afkølet langsomt, får større krystaller og<br />

derfor bliver mere blødt.<br />

Hårdhed<br />

Det er vigtigt at kunne fremstille et hårdt metal. Metallet på<br />

skæret af en kniv eller en saks skal selvfølgelig være hårdere<br />

end det materiale, der skal skæres. Ved at bruge et meget hårdt<br />

metal, kan man slå huller i et blødere metal. I fagsproget siger<br />

man, at man stanser huller i et metal.<br />

I industrien benytter man flere forskellige metoder til<br />

undersøgelse af metallers hårdhed. Ved én metode trykker<br />

man med en bestemt kraft spidsen af en diamant ned i metallet,<br />

hvorefter man måler, hvor stort et areal diamantspidsen<br />

har dannet i overfladen af metallet (Vickers-hårdheden).<br />

Ved en anden metode presser man en hærdet stålkugle ned<br />

i metallet, hvorefter man måler diameteren af den fordybning,<br />

der er dannet i metallet (Brinell-hårdheden).<br />

Kopiark 6.5<br />

Støbning<br />

Når man skal støbe, smelter man metallet, og hælder det derefter<br />

ned i en støbeform, hvor metallet afkøles og størkner.<br />

Formen er lavet i to halvdele, så den kan åbnes, lige så snart<br />

det flydende metal er størknet. Herefter kan det størknede<br />

metal tages ud af formen. På denne måde er det hurtigt at<br />

fremstille mange metalgenstande. Man kan støbe alt lige fra<br />

små maskindele til store statuer.<br />

Støbeformen skal kunne tåle det smeltede metals høje<br />

temperatur. En støbeform til fremstilling af fx en skibsskrue<br />

til et stort skib bygges af sand og cement. Til mindre metalgenstande<br />

til fx en bilmotor bruger man en form, der kan genbruges,<br />

men det kan selvfølgelig kun lade sig gøre, hvis formen<br />

har et højere smeltepunkt end det smeltede metal, man<br />

hælder ned i den.<br />

Hvis en form er lavet af jern, kan man støbe genstande af<br />

aluminium, kobber og zink i den.<br />

118


EKSPERIMENT<br />

En synål slås igennem<br />

en ”kobbermønt”<br />

Svejsning<br />

Når man vil lave en virkelig holdbar samling mellem to stykker<br />

metal, svejses de sammen. Man holder de to stykker tæt sammen<br />

og opvarmer derefter kanterne, så metallerne smelter sammen.<br />

Det er ofte jern, der svejses, men aluminium kan også svejses.<br />

Opvarmningen kan ske ved autogensvejsning, hvor man<br />

laver en svejseflamme ved at brænde en blanding af gassen<br />

acetylen og ren oxygen. Temperaturen i svejseflammen bliver<br />

mere end 2000 °C.<br />

Opvarmningen kan også ske ved elektrosvejsning, hvor man<br />

sender en kraftig strøm igennem samlingen mellem de to metaller.<br />

Den elektriske strøm opvarmer metallet, så det smelter.<br />

Lodning<br />

Ved lodning laver man også en holdbar forbindelse mellem to<br />

metalstykker, men uden at smelte metallerne. Man bruger et<br />

loddemetal. Det kan være loddetin. Det er en legering af tin<br />

og sølv. Den skal kun opvarmes til nogle få hundrede grader<br />

celsius, før den smelter. Loddetinnet opvarmes af en loddekolbe.<br />

Loddetin bruges til lodning af tynde metalstykker og<br />

elektroniske komponenter.<br />

Loddemetallet skal have et smeltepunkt, der er lavere end<br />

smeltepunkterne af de metaller, der skal bindes sammen. Loddemetallet<br />

varmes op, til det smelter, og det får lov at løbe ned i<br />

mellemrummet mellem de to metalstykker. Når loddemetallet<br />

størkner igen, er de to metalstykker bundet sammen.<br />

Kopiark 6.6 og 6.7<br />

119<br />

METALLER OG IONER<br />

Brug en bidetang til at klippe enden med øjet af<br />

en synål. Synålen skal klippes, så den er ca. 2 mm<br />

længere end en korkprop fra fx en vinflaske. Evt.<br />

skal et stykke af proppen skæres af. Tryk derefter<br />

synålen ned gennem en korkprop, så spidsen af<br />

nålen lige akkurat stikker lidt ud, mens den<br />

tykke ende af nålen er lige i overfladen af proppen.<br />

Læg ”mønten” på et stykke træ. Sæt proppen<br />

oven på mønten med spidsen af nålen mod<br />

mønten, og slå. Jernet i synålen er hårdere end<br />

møntens metal. Nålen knækker ikke. Den holdes<br />

på plads af korkproppen.<br />

Svejsning af stålrør til fjernvarme.<br />

Nyttige oplysninger<br />

Bladguld har en tykkelse på en titusindedel<br />

millimeter.<br />

Hærdning af stål foregår ved hurtig afkøling<br />

af det varme stål.<br />

Støbning foregår i en støbeform.<br />

Svejsning foregår ved at kanterne på to<br />

stykker metal opvarmes, så kanterne smelter<br />

sammen.<br />

Lodning kræver et loddemetal med lavere<br />

smeltepunkt end de to metalstykker, der<br />

skal loddes sammen.


METALLER OG IONER<br />

Elektronfordelingen<br />

i atomerne<br />

Grundstof nr. 2,<br />

helium<br />

Grundstof nr. 6,<br />

carbon<br />

Grundstof nr. 7,<br />

nitrogen<br />

Grundstof nr. 12,<br />

magnesium<br />

Grundstof nr. 17,<br />

chlor<br />

2n 2<br />

2 protoner<br />

6 protoner<br />

7 protoner<br />

12 protoner<br />

17 protoner<br />

Formlen viser, hvor mange elektroner der<br />

maksimalt kan være i den n´te skal. n er<br />

skallens nummer.<br />

2<br />

2, 4<br />

2, 5<br />

2, 8, 2<br />

2, 8, 7<br />

Ioner<br />

I naturen er det kun ædelmetallerne, der kan findes som frit<br />

metal. Alle andre metaller findes i kemiske forbindelser som<br />

metal-ioner. Hvad er ioner?<br />

Elektronerne i atomerne<br />

Alle atomer er opbygget af de tre partikler: protoner, neutroner<br />

og elektroner. Protonerne og neutronerne findes i atomkernen,<br />

mens elektronerne findes i skaller omkring atomkernen.<br />

Man kan forestille sig elektronerne i baner omkring<br />

atomkernen, lidt som planeterne bevæger sig omkring Solen.<br />

Protonerne er positive, mens elektronerne er negative. Da<br />

atomet skal være neutralt, er der lige så mange elektroner,<br />

som der er protoner. I fx et atom af grundstof nr. 17, chlor, er<br />

der 17 protoner i kernen, og 17 elektroner rundt om kernen.<br />

I den elektronskal, der er nærmest kernen, kan der kun<br />

være to elektroner. I næste elektronskal, 2. skal, kan der være<br />

otte elektroner. I 3. skal kan der være i alt 18 elektroner. Det<br />

maksimale antal elektroner i en skal kan angives ved udtrykket<br />

2n2 , hvor n er skallens nummer.<br />

Grundstof nr. 17, chlor, har 17 elektroner. Der er to i første<br />

skal, otte i anden og syv i tredje skal. Det skrives 2, 8, 7.<br />

I den yderste skal er der dog aldrig mere end højst otte elektroner.<br />

I grundstoffernes periodiske system bagest i bogen kan<br />

man se elektronfordelingen for alle grundstofferne. Helt til venstre<br />

er angivet periodenummeret. Det fortæller, hvor mange<br />

elektronskaller der er i et bestemt grundstof. Fx er grundstof<br />

nr. 26, jern, placeret ud for 4. periode. Det er fordi, jernatomet<br />

har elektroner fordelt på fire elektronskaller.<br />

Elektronfordelingen<br />

i et jernatom<br />

Jernatomet har 2 elektroner<br />

i inderste skal, 8 i anden,<br />

14 i tredje og 2 i fjerde skal.<br />

Elektronfordelingen er 2, 8, 14, 2.<br />

120<br />

Jern<br />

26 Fe<br />

T = 1540 °C<br />

s<br />

T = 2760 °C<br />

k<br />

d = 7,87 g/cm 3<br />

2<br />

8<br />

14<br />

2


Dannelse af metal-ioner<br />

Grundstof nr. 11 er natrium. Det kemiske symbol for natrium-atomet<br />

er Na. Atomet har 11 protoner i kernen og 11 elektroner<br />

udenom. Da der er lige mange protoner og elektroner,<br />

er atomet neutralt.<br />

Natriums elektronfordeling er ikke stabil. De 11 elektroner<br />

er fordelt med to i 1. skal, otte i anden og en i 3. skal.<br />

Elektronen i 3. skal er kun løst bundet, og der skal kun lidt<br />

energi til, for at elektronen løsrives fra atomet. Hvis det sker,<br />

vil antallet af protoner i kernen stadigvæk være 11, men nu er<br />

der kun 10 elektroner. Hele atomet har derfor en elektrisk ladning<br />

på 1+. Derfor kaldes det ikke længere et atom, men en<br />

ion. En ion er altså et atom med en elektrisk ladning. Det<br />

kemiske symbol for natrium-ionen er Na + .<br />

Reaktionen for dannelse af en natrium-ion skrives:<br />

Na ➝ Na + + e – , hvor e – er symbolet for en elektron.<br />

Kopiark 6.8 og 6.9<br />

Ædelgasreglen<br />

Elektronfordelingen for natrium-atomet er 2, 8, 1. Ved ændringen<br />

af natrium-atomet til ionen Na + , skiftede fordelingen<br />

til 2, 8. Herved får ionen otte elektroner i yderste skal, og<br />

dermed er ædelgasreglen opfyldt. Ædelgasreglen siger, at atomer<br />

med samme elektronfordeling som en ædelgas er særlig<br />

stabile. Ædelgasserne har netop otte elektroner i yderste skal.<br />

Alle andre atomer har færre. Dog har den første ædelgas,<br />

grundstof nr. 2, helium, kun to elektroner. Faktisk bør ædelgasreglen<br />

udtrykkes på følgende måde: Ioner med samme elektronfordeling<br />

som en ædelgas er særlig stabile.<br />

Magnesium, grundstof nr. 12, har elektronfordeling 2, 8,<br />

2. Magnesium-atomet har heller ikke en stabil elektronfordeling.<br />

De to elektroner i tredje skal er kun løst bundet. Hvis<br />

magnesium-atomet mister disse to elektroner til et andet stof,<br />

dannes en magnesium-ion, Mg2+ . Denne ion har netop otte<br />

elektroner i anden skal, som nu er blevet yderste skal. Herved<br />

er ædelgasreglen opfyldt for ionen Mg2+ . Vi får aldrig dannet<br />

fx ionerne Mg + eller Mg3+ , for i disse ioner er ædelgasreglen<br />

ikke opfyldt.<br />

Reaktionen for dannelse af en magnesium-ion skrives:<br />

Mg ➝ Mg2+ +2 e –<br />

121<br />

Natriumatom<br />

Ædelgasreglen<br />

METALLER OG IONER<br />

Dannelse af en natrium-ion<br />

Når et natrium-atom mister en elektron,<br />

bliver det til en natrium-ion.<br />

Natriumion<br />

Ioner med samme elektronfordeling som en<br />

ædelgas er særlig stabile.<br />

Dannelse af en magnesium-ion<br />

Når et magnesium-atom mister to elektroner,<br />

bliver det til en magnesium-ion.<br />

Na<br />

11<br />

Natrium<br />

Na<br />

+<br />

11<br />

Magnesiumatom<br />

2<br />

8<br />

1<br />

2<br />

8<br />

12+<br />

Mg<br />

12<br />

Magnesium<br />

2+<br />

Mg<br />

12<br />

Magnesium-ion<br />

2<br />

8<br />

2<br />

2<br />

8<br />

Magnesiumion<br />

12+<br />

Natrium<br />

og<br />

magnesium<br />

Elektronfordelingen<br />

i atomer og<br />

ioner af<br />

natrium og<br />

magnesium.


METALLER OG IONER<br />

Det periodiske system<br />

H<br />

He<br />

Li Be<br />

B C N O F Ne<br />

Na Mg<br />

Al Si P S Cl Ar<br />

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr<br />

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe<br />

Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn<br />

Fr Ra Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg UubUutUuqUup<br />

Ioner<br />

La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu<br />

Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr<br />

Alle metallerne danner positive ioner.<br />

Natrium-ionen har formlen Na + .<br />

Ikke-metallerne danner oftest negative<br />

ioner.<br />

Oxid-ionen har formlen O 2– .<br />

Chlorid-ionen har formlen Cl – .<br />

Hydrogen er et ikke-metal, men danner<br />

ionen H + .<br />

Nyttige oplysninger<br />

Ædelgasreglen: Ioner med samme elektronfordeling<br />

som en ædelgas er meget stabile.<br />

Metallerne danner positive ioner, når metalatomet<br />

afgiver elektroner.<br />

Ikke-metallerne danner negative ioner, når<br />

atomet optager elektroner.<br />

Metal-ioner lyser med en særlig flammefarve,<br />

når de opvarmes til høj temperatur.<br />

1., 2. og 3. hovedgruppe i det periodiske system<br />

Alle atomer af grundstofferne i 1. hovedgruppe har netop én<br />

elektron i yderste skal. Den mistes let, og ionerne vil derfor<br />

alle få en positiv ladning på én. Fx bliver hydrogen, H, til en<br />

hydrogen-ion, H + . lithium, Li, til en lithium-ion, Li + , og kalium,<br />

K, til en kalium-ion, K + .<br />

Atomerne i 2. hovedgruppe har to løst bundne elektroner<br />

i yderste skal. Når de mistes, har de dannede ioner opfyldt<br />

ædelgasreglen. Fx bliver et calcium-atom, Ca, til en calciumion,<br />

Ca 2+ .<br />

I 3. hovedgruppe bliver fx aluminium, Al, til en aluminium-ion,<br />

Al 3+ . Reaktionen kan skrives: Al ➝ Al 3+ + 3 e – .<br />

Ikke-metallernes ioner<br />

Hydrogen er placeret i 1. hovedgruppe, men det er en helt<br />

usædvanlig placering for et ikke-metal. Størstedelen af ikkemetallerne<br />

findes i 5., 6. og 7. hovedgruppe. Det er fx nitrogen,<br />

oxygen og chlor.<br />

Oxygen-atomet har seks elektroner i yderste skal. Hvis det<br />

mister disse seks elektroner, vil atomet blive til en ion med<br />

ædelgasreglen opfyldt, men ikke-metallerne afgiver sjældent<br />

elektroner. De optager elektroner, fx fra metal-atomer. Derfor<br />

optager oxygen-atomet to elektroner og får herved otte elektroner<br />

i yderste skal. Oxygen-atomet bliver til en negativ ion,<br />

en oxid-ion, O2– . Hermed er ædelgasreglen opfyldt.<br />

På samme måde optager grundstof nr. 17, chlor, en enkelt<br />

elektron. Chlor står i 7. hovedgruppe, fordi chlor-atomerne<br />

har syv elektroner i yderste skal. Ved at optage en elektron bliver<br />

chlor-atomet til en chlorid-ion, Cl – .<br />

Reaktionerne for dannelse af en oxid-ion og en chlorid-ion<br />

kan skrives således: O + 2 e – ➝ O2– og Cl + e – ➝ Cl – .<br />

Kopiark 6.10 og 6.11<br />

Reaktionsskemaer<br />

Et reaktionsskema viser, hvilke stoffer der reagerer med hinanden,<br />

og hvilke nye stoffer der dannes ved reaktionen. De<br />

stoffer, der reagerer med hinanden, kaldes reaktanter. De stoffer,<br />

der dannes, kaldes produkter. Man kan skrive et symbolsk<br />

reaktionsskema på denne måde: reaktanter ➝ produkter.<br />

122


EKSPERIMENT<br />

Magnesium reagerer med luftens oxygen og med vanddamp.<br />

Jern reagerer med luftens oxygen.<br />

Flammefarver<br />

Når metaller brænder, udsender de et kraftigt lys. Magnesium<br />

og jern udsender hvidt lys, men nogle metaller udsender farvet<br />

lys. Man kalder det metallernes flammefarve.<br />

Det udnytter man i fyrværkeri. I krudtet har man tilsat<br />

kemiske stoffer, der indeholder ioner af forskellige metaller,<br />

så man på den mørke nattehimmel får røde, grønne, gule og<br />

violette farver.<br />

Kopiark 6.12<br />

123<br />

METALLER OG IONER<br />

Et stykke magnesiumbånd på ca. 10 centimeters<br />

længde holdes med en digeltang. Magnesiumbåndet<br />

holdes ind over en bunsenbrænderflamme,<br />

så den nederste ende af magnesiumbåndet<br />

antændes. Hold det brændende magnesium<br />

hen over en keramisk flise. Kig ikke direkte på<br />

flammen, for lyset er meget kraftigt.<br />

Ved reaktionen mellem magnesium og luftens<br />

oxygen dannes der et fast, hvidt stof, magnesiumoxid,<br />

MgO.<br />

Hæld lidt vand i bunden af et bægerglas. Der<br />

fyldes oxygen i glasset, og en glasplade lægges<br />

over. Noget ståluld rulles sammen til en kugle.<br />

Med en digeltang holdes stålulden ind i<br />

bunsenbrænderflammen, indtil stålulden gløder.<br />

Glaspladen fjernes, og kuglen føres hurtigt ned<br />

i bægerglasset.<br />

Ved reaktionen med oxygen brænder jernet til<br />

det faste stof jern-oxid, Fe2O3. Man ser, at der<br />

falder glødende stumper af jern-oxid og små<br />

dråber af glødende, smeltet jern ned i vandet.


METALLER OG IONER<br />

Fordelingen af grundstoffer<br />

i Jordens overflade<br />

Magnesium 2%<br />

Jern 2%<br />

Calcium 3%<br />

Hydrogen 3%<br />

Aluminium 7%<br />

Silicium 21%<br />

Oxygen 62%<br />

Metallerne<br />

– udvinding og genbrug<br />

Jern er det billigste metal. Aluminium er tre gange så dyrt som<br />

jern. Kobber er fire gange dyrere end jern. Sølv er 1000 gange<br />

dyrere, mens guld er 30 000 gange dyrere. Prisen afhænger af,<br />

hvor meget der findes i jordskorpen, og hvor dyrt det er at<br />

udvinde metallerne. I jorden er der meget mere aluminium<br />

end jern, men aluminium er meget dyrere at fremstille.<br />

Metallernes forekomst<br />

I Jordens skorpe, dvs. den alleryderste del af Jorden, både land<br />

og hav, er der mest af grundstoffet oxygen og næstmest af silicium.<br />

Begge stoffer er ikke-metaller, og de findes i forskellige<br />

kemiske forbindelser i jorden. Hydrogen får så høj en placering,<br />

fordi der er masser af havvand, og hydrogen er en del af<br />

vandmolekylet. Hvis man ser på hele Jorden, kommer jern ind<br />

på en førsteplads. Det skyldes, at der er masser af jern inde<br />

midt i Jorden.<br />

Det er meget få metaller, der findes som rene grundstoffer.<br />

De fleste findes som kemiske forbindelser i sten. En sådan sten,<br />

der indeholder et metal, kaldes en malm. Hvis indholdet af<br />

metallet i malmen er for lille, vil omkostningerne ved at<br />

udvinde metallet måske blive for store. Selv hvis metalindholdet<br />

i malmen er højt, kan det ikke be<strong>tale</strong> sig at udvinde det,<br />

hvis den samlede forekomst af metallet i området er for lille.<br />

Miner<br />

Nogle metaller kan man grave ud på jordoverfladen i en åben<br />

mine, men ofte må man grave lange gange nede i jorden. Bl.a.<br />

derfor er der enorme udgifter forbundet med minedrift. Der<br />

skal også bygges en stor fabrik, beboelsesområder, veje og evt.<br />

en havn.<br />

På Grønland har man fundet flere forekomster af metal,<br />

men det har hidtil været for dyrt at anlægge miner i større<br />

målestok. Hvis isen i Nordhavet fortsætter med at smelte, bliver<br />

Grønland langt mere interessant til minedrift. I Syddanmark<br />

er der ingen udvinding eller fremstilling af metal. Vi<br />

importerer alt.<br />

124


Udvinding af metal – ristning og reduktion<br />

Nogle ganske få metaller findes i kemiske forbindelser, der<br />

kun skal opvarmes lidt for at spaltes, så det rene metal bliver<br />

frit. Det er fx kviksølv. Ved opvarmning af nogle kviksølvforbindelser<br />

flyder det rene kviksølv ud.<br />

Andre kemiske forbindelser med fx kobber skal opvarmes<br />

kraftigt. Ved opvarmningen reagerer luftens oxygen med kobberforbindelsen,<br />

så der dannes et kobber-oxid. Det kalder<br />

man en ristning. For derefter at fjerne oxygen fra kobberet<br />

blander man kobber-oxidet med glødende kul. Carbon-atomerne<br />

i kullet fjerner oxygen fra kobber-oxidet, så der dannes<br />

carbondioxid og det rene metal. Denne proces kaldes en<br />

reduktion. Jern fremstilles også ved en reduktion.<br />

Kopiark 6.13<br />

Fremstilling af jern<br />

Jern udvindes ofte af jernmalmen, magnetit, der er et jern-oxid<br />

med formlen Fe2O3. Jernmalmen blandes med kul og kalk i en<br />

højovn, der kan være op til 40 meter høj og 10 m bred.<br />

I højovnen brændes kullet af, og den dannede luftart carbonmonoxid,<br />

CO, reagerer med jern-oxidet, så der dannes<br />

smeltet, glødende jern. Det løber ned gennem højovnen og<br />

kan aftappes forneden. Efterhånden som jernet aftappes, og<br />

kullet brænder, fylder man mere kul og jernmalm ind foroven<br />

i højovnen.<br />

Fremstilling af aluminium - elektrolyse<br />

Aluminium er det metal, der er mest af i Jordens overflade.<br />

Der er aluminium i hver eneste håndfuld jord, men indholdet<br />

er ofte for lille, til at det kan be<strong>tale</strong> sig at udvinde det.<br />

Nogle metaller, som fx aluminium, er så kraftigt bundet i<br />

de kemiske forbindelser, at man kun kan få det rene metal ud<br />

ved elektrolyse. Her sender man elektrisk strøm gennem den<br />

smeltede sten. Det kræver meget elektrisk energi, og det er derfor<br />

en dyr proces.<br />

Aluminium udvindes af mineralet bauxit, der indeholder<br />

op til 40 % aluminium-oxid, Al2O3. Bauxit skal smeltes, men<br />

da det har et smeltepunkt på ca. 2000 °C, vil det kræve meget<br />

energi. Det løses ved at blande bauxit med stoffet kryolit, for<br />

125<br />

Lag af fast<br />

elektrolyt<br />

METALLER OG IONER<br />

Højovn – fremstilling af jern<br />

Jernmalm,<br />

stenkul og<br />

kalk<br />

Varm luft<br />

Smeltejern<br />

Indervæg<br />

af grafit<br />

Stålbeholder<br />

Gasser<br />

Aluminiumfremstilling<br />

Bauxit i smeltet kryolit<br />

Slagger<br />

Elektrode af<br />

grafit<br />

Smeltet aluminium,<br />

der synker til bunds.


METALLER OG IONER<br />

Aluminiums stærke hinde<br />

Hjørnet af et 3-4 mm tykt stykke<br />

aluminium holdes ind i en bunsenbrænderflamme.<br />

I løbet af kort tid kan<br />

man se, hvordan metallet i hjørnet<br />

bliver flydende, men det flyder ikke ud.<br />

Man kan se, hvordan det flydende<br />

metal holdes på plads af en hinde.<br />

Hvis man tager en knappenål og<br />

prikker hul på hinden, løber der<br />

flydende metal ud af hullet. Her ser<br />

man, hvordan rent aluminium ser ud.<br />

Det yderste lag på et stykke aluminium<br />

består af aluminium-oxid, Al2O3. Det har et smeltepunkt på over<br />

2000 °C, mens aluminium smelter<br />

allerede ved 660 °C.<br />

Aluminiums stærke overflade<br />

Oxygen (O 2 )<br />

Aluminium<br />

Aluminium<br />

Luftens oxygen kan<br />

ikke komme igennem<br />

det beskyttende lag.<br />

Aluminium reagerer<br />

med oxygen og danner<br />

et beskyttende<br />

lag af aluminium-oxid,<br />

Al O . 2 3<br />

herved falder smeltepunktet for blandingen næsten tusind<br />

grader. Så spares megen energi. Ved elektrolysen spaltes aluminium-oxidet,<br />

så man får det rene aluminium.<br />

Korrosion<br />

Med undtagelse af ædelmetallerne reagerer alle metaller med<br />

luftens oxygen. Denne reaktion kaldes korrosion. Jern er også<br />

udsat for korrosion. Man siger, at jernet ruster.<br />

Mange metaller, som fx aluminium, reagerer med luft og<br />

vand, men på disse metaller dannes der en beskyttende hinde<br />

af metal-oxid. Et nyt stykke aluminium er helt blankt, men<br />

efter nogle måneder bliver overfladen mat. Overfladen er blevet<br />

til aluminium-oxid, og denne hinde er meget stærk. Den<br />

beskytter det underliggende aluminium mod yderligere angreb.<br />

I rustfrit stål danner chrom-atomerne på overfladen et lag af<br />

chromoxid. Det beskytter jernet nedenunder. Jern har det desværre<br />

ikke på samme måde, men danner rust.<br />

126<br />

<br />

EKSPERIMENT


Rust<br />

Jern er det metal, der bruges mest. Der er meget af det, det er<br />

billigt at udvinde, og det er let at bearbejde. Det har dog en<br />

stor ulempe. Det tåler ikke luft og vand. Jern ruster, og rusten<br />

forhindrer ikke, at jernet ruster videre neden under den først<br />

dannede rust<br />

Man kan beskytte jern mod rust på flere måder. Den mest<br />

simple er ved en overfladebehandling. Man kan ved fremstilling<br />

af jerngenstanden lægge et beskyttende lag af et andet<br />

metal udenpå. Det kan være zink, chrom eller nikkel. Man<br />

kan også male hele jerngenstanden. Det hindrer luft og vand<br />

i at komme i kontakt med metallet. Der er flere andre metoder.<br />

De bliver beskrevet i <strong>Kosmos</strong> C.<br />

Kopiark 6.14 og 6.15<br />

Genbrug af metaller<br />

Der er ikke ubegrænsede mængder af metaller i jorden, og den<br />

ene mine efter den anden bliver tømt. Derfor forsøger man at<br />

indsamle brugte metaller og genbruge dem. Det bliver heldigvis<br />

lettere, for jo mindre der er af et metal, jo dyrere bliver det.<br />

Så det kan be<strong>tale</strong> sig at indsamle metalaffald.<br />

Det er ikke nemt at genbruge metaller. Metalaffaldet skal<br />

indsamles og transporteres til en genbrugsfabrik, og her skal<br />

hvert metal skilles fra alle andre metaller og stoffer. I første<br />

omgang sorterer man i hånden. Derefter bruger man en kraftig<br />

magnet, der opsamler alle jerngenstande.<br />

Jern bliver der ikke mangel på foreløbig, for man har allerede<br />

fundet nye, store forekomster, men kobber kan der blive<br />

mangel på, for man har ikke fundet tilstrækkeligt med nye<br />

forekomster. Måske er der kun kobber til 100 års forbrug. Det<br />

vil give os problemer, for vi kan ikke undvære kobber til elektriske<br />

ledninger. Derfor genbruges meget kobber, og man regner<br />

med, at ca. 80 % af alt kobber, som man har fundet, stadig<br />

er i brug.<br />

Aluminium er dyrt at fremstille, og derfor indsamler man<br />

gammelt aluminium som fx sodavands- og øldåser. Det er<br />

nemlig langt billigere at smelte det hele om end at fremstille<br />

nyt aluminium.<br />

I en almindelig personbil kan der ud over jern være fx<br />

45 kg aluminium, 10 kg bly, 5 kg zink og 9 kg kobber.<br />

127<br />

Nyttige oplysninger<br />

Det billigste metal er jern.<br />

METALLER OG IONER<br />

Malm er mineraler med et højt indhold af et<br />

metal.<br />

Aluminium er det hyppigst forekommende<br />

metal i jordskorpen.<br />

Ved ristning opvarmes malmen kraftigt i fri<br />

luft.<br />

Ved reduktion opvarmes malmen sammen<br />

med fx kul.<br />

Korrosion er betegnelsen for metallers reaktion<br />

med vand og luft.<br />

Rust dannes, når jern reagerer med luft og<br />

vand.


CAFE KOSMOS<br />

GULD<br />

TIL NYTTE OG TIL PYNT<br />

Alle ved, at guld er meget dyrt. Alligevel kan det i<br />

moderne huse be<strong>tale</strong> sig at isolere med guld.<br />

Mønter af helt rent guld bruges kun som investering. De gemmes i en bankboks.<br />

ENERGIRUDER<br />

Det koster rigtig mange penge at<br />

opvarme vore huse om vinteren.<br />

Myndighederne kræver, at nybyggede<br />

huse skal være mere energibesparende<br />

end tidligere. Derfor er<br />

kravene til husenes isolering sat op.<br />

I vægge, gulve og især i lofterne<br />

skal tykkelsen af isoleringsmaterialet<br />

være større og større. Men det<br />

meste varme ryger ud af vinduerne.<br />

Man kan spare energi ved at bruge<br />

termoruder med flere lag glas og<br />

med varmeisolerende luftarter som<br />

ædelgassen argon i lagene mellem<br />

glassene, men rigtige ”energiru-<br />

der” får man ved bl.a. at bruge guld.<br />

Et af glassene i ruden har fået en<br />

tynd belægning af fx guld. Laget af<br />

guld er så tyndt, at man ser lige<br />

gennem det, men guldlaget har<br />

den funktion, at det reflekterer den<br />

varmestråling (den infrarøde stråling),<br />

der kommer fra den varme<br />

stue. Varmen kastes tilbage.<br />

KOGT ASTRONAUT<br />

Opdagelsen af at guld kaster varmestråling<br />

tilbage, blev efterprøvet<br />

af astronauter. Deres visir på hjelmen<br />

er belagt med et sådan tyndt<br />

lag guld. De kan sagtens se ud gennem<br />

det, men når vi ser astronau-<br />

128<br />

To astronauter på rumvandring.<br />

Den anden spejles i guldet i visiret.<br />

ten udefra, virker visiret som et<br />

spejl. Det reflekterer 98 % af den<br />

kraftige varmestråling i Solens lys.<br />

Vi mærker ofte varmen fra Solen,<br />

men her på Jordens overflade er<br />

sollyset blevet dæmpet af atmosfæren.<br />

Ude i rummet rammes astronauten<br />

direkte af lyset og den<br />

infrarøde stråling fra Solen ville få<br />

huden på astronautens ansigt til at<br />

koge. Af samme årsag beskytter<br />

man satellitter mod for kraftig<br />

opvarmning ved at pakke dem ind i<br />

tyndt guldfolie.<br />

GULD I SOLBRILLER<br />

Denne teknologi er blevet brugt<br />

som mode. Glassene på nogle solbriller<br />

er belagt med et meget<br />

tyndt lag rent guld. Man ser fint<br />

gennem glassene, men udefra virker<br />

de som et gul-farvet spejl.<br />

GULDLEGERINGER<br />

Der er guld i en iPod, i en telefon, i<br />

en pacemaker og i rumraketter.<br />

Elektronikindustrien bruger mere<br />

end 150 ton guld om året. Guld er<br />

nemlig en god elektrisk leder. I en<br />

computerchip forbindes det indre


CAFE KOSMOS<br />

En turist foran Peterskirken i Rom. Glassene på solbrillerne har en tynd<br />

belægning af guld<br />

af chippen med ydre ledninger ved<br />

lodninger med guld. Det bruges<br />

også til overfladebelægning af kontakter.<br />

Andre metaller vil ved<br />

sådanne kontaktpunkter danne<br />

kemiske forbindelser, som fx oxider,<br />

der ikke leder den elektriske strøm.<br />

Det sker ikke med guld. Guldoverfladen<br />

ændres ikke ved, at der slår<br />

gnister fra overfladen, og ædelmetaller<br />

danner ikke kemiske forbindelser<br />

på overfladen ved kontakt<br />

med andre stoffer.<br />

GULDSMYKKER<br />

Ædelmetallerne er velegnede som<br />

smykker. Metallerne reagerer ikke<br />

med hud, vand, sæbe, og hvad de<br />

ellers kommer i kontakt med. Men<br />

da guld er blødt, kan man ikke<br />

bruge rent guld som smykker. Det<br />

vil få mærker af stød og slag. Det<br />

bøjes nemt og får ridser.<br />

I guldsmykker har man blandet et<br />

hårdere metal i guldet. Oftest tilsætter<br />

man kobber, der er hårdere<br />

end guld. På grund af kobbers røde<br />

farve får sådanne guldsmykker en<br />

mere rødlig farve. Legeringen hvidguld<br />

har en mere hvid farve end<br />

guld. Det skyldes, at man i stedet<br />

for kobber har tilsat sølv, det sølvfarvede<br />

nikkel eller det dyre, sølvfarvede<br />

platin. Noget af det bedste<br />

at fylde i huller i tænderne er guld.<br />

For at gøre det hårdere bruger man<br />

en legering med platin.<br />

For at vide, hvor meget guld der<br />

faktisk er i et guldsmykke, har man<br />

indført betegnelsen karat. Et helt<br />

rent stykke guld har 24 karat. Et 18<br />

karat smykke indeholder kun 75 %<br />

rent guld. I et sådant smykke har<br />

man præget tallet 750 ned i bagsiden<br />

af smykket. Det fortæller, hvor<br />

mange promille (tusindedele) rent<br />

guld der er i smykket.<br />

I Danmark må man sælge guldsmykker,<br />

hvor kun en tredjedel er<br />

rent guld, dvs. 8 karat. I Frankrig er<br />

det kun tilladt at sælge guldsmykker<br />

på mindst 18 karat, men i<br />

Tyskland må man sælge guldsmykker<br />

på kun 4 karat. Her er kun 16 %<br />

rent guld.<br />

PRISEN PÅ GULD<br />

Prisen på guld går op og ned.<br />

Specielt i tider med uro, krige og<br />

129<br />

naturkatastrofer går prisen på guld<br />

op. I urolige tider vil mange købe<br />

guld i håb om, at det kan holde sin<br />

værdi i modsætning til aktier og<br />

obligationer. Set over lang tid har<br />

guld altid været en god investering.<br />

Priserne stiger stadig, for det bliver<br />

stadig sværere at grave mere guld<br />

op. For at finde mere guld må man<br />

grave længere og længere ned i<br />

jorden. Det er rentabelt, hvis blot<br />

der kan udvindes 10 g guld af et ton<br />

malm. Endelig er der også blevet<br />

større efterspørgsel rundt om i verden,<br />

fx på grund af den voksende<br />

velstand i bl.a. Kina og Indien.<br />

I 2007 steg prisen på guld med 32 %.<br />

En terning på 1 cm 3 koster omkring<br />

2000 kr. Der udvindes mere end<br />

2000 ton om året. I alt er der hidtil<br />

udvundet så meget guld, at det<br />

samlet ville fylde en terning med en<br />

sidelængde på 20 m.<br />

Danmarks Nationalbank har i mange<br />

år ejet den samme mængde<br />

guld. Det er 67 ton guld til en værdi<br />

af over otte milliarder kroner. Størstedelen<br />

af det danske guld opbevares<br />

i London, mens resten er placeret<br />

i hhv. Fort Knox i USA, i<br />

Schweiz og i Nationalbanken i København.<br />

I USA har man den største<br />

mængde af guld.


DET VED DU NU OM METALLER OG IONER<br />

METALLER OG LEGERINGER METALTEKNOLOGI IONER<br />

Metallerne har metalglans,<br />

og de er gode elektriske ledere.<br />

De er også gode varmeledere.<br />

Grundstofferne deles op i<br />

metaller og ikke-metaller.<br />

Metallerne deles op i<br />

letmetaller og tungmetaller.<br />

Ædelmetallerne er fx guld,<br />

platin og sølv.<br />

Legeringer er en sammensmeltning<br />

af to eller flere metaller.<br />

Stål er jern med omkring 1 %<br />

carbon.<br />

Rustfrit stål er stål med nikkel<br />

og chrom.<br />

Messing er en legering af zink<br />

og kobber<br />

Jern er det billigste metal.<br />

I jorden er der meget mere aluminium<br />

end jern<br />

Aluminium er meget dyrt at<br />

udvinde.<br />

Malm er navnet på sten, der<br />

indeholder meget af et metal.<br />

I Danmark er der ingen udvinding<br />

eller fremstilling af metaller.<br />

Jern ruster. Aluminium danner<br />

en beskyttende hinde af aluminium-oxid.<br />

Metaltråde fremstilles ved<br />

trækning.<br />

Bladguld er omkring<br />

0,0001 mm tykt.<br />

Metalplader gøres tyndere ved<br />

valsning.<br />

Ved hærdning bliver metaller<br />

hårdere.<br />

Ved svejsning smeltes metaller<br />

sammen<br />

METALLERNE – UDVINDING OG GENBRUG<br />

130<br />

En positiv ion dannes ved, at et<br />

atom afgiver en eller flere elektroner.<br />

Metallerne danner positive<br />

ioner.<br />

En natrium-ion har det kemiske<br />

symbol Na + , en magnesium-ion<br />

Mg 2+ .<br />

En negativ ion dannes ved, at<br />

et atom modtager en eller flere<br />

elektroner.<br />

Ikke-metallerne danner negative<br />

ioner.<br />

En chlorid-ion har det kemiske<br />

symbol Cl – , en oxid-ion O 2– .<br />

Ædelgasreglen siger, at ioner<br />

med samme elektronfordeling<br />

som en ædelgas er særlig stabile.


Hvilke tre egenskaber har<br />

metallerne?<br />

Nævn nogle letmetaller og<br />

nogle tungmetaller.<br />

Hvad er en legering?<br />

Hvad er stål?<br />

Hvad er messing?<br />

Hvilke metaller kan man finde<br />

i en bil?<br />

KAN DU HUSKE?<br />

FORSTÅR DU?<br />

PRØV DIG SELV<br />

Hvad er det, der gør nogle<br />

metaller til ædelmetaller?<br />

Hvorfor skal et loddemetal<br />

have et lavt smeltepunkt?<br />

Hvorfor har alle metallerne<br />

positive ioner?<br />

Hvorfor danner metallerne i<br />

1. hovedgruppe positive ioner<br />

med ladningen 1+?<br />

Hvorfor er aluminium dyrere<br />

at fremstille end jern?<br />

131<br />

UDFORDRING<br />

Undersøg dit værelse for<br />

metaller. Lav en liste over, hvad<br />

de bliver brugt til, og find ud<br />

af, hvilket metal der er <strong>tale</strong> om.<br />

Hvilke metaller er Eiffeltårnet<br />

i Paris, Frihedsgudinden i<br />

New York og Den lille Havfrue<br />

i København lavet af?<br />

Søg på internettet for at finde<br />

ud af, hvilke legeringer euromønterne<br />

indeholder.


Syrer


og baser<br />

SYRER OG BASER<br />

SYRER, pH OG NEUTRALISATION<br />

KATALYSATORER OG ENZYMER<br />

FARLIGE STOFFER<br />

CAFE KOSMOS: SYRE I MAVEN<br />

Når mange mennesker hører ordet syre, forbinder de det med<br />

noget farligt. Det kan være rigtigt, for syrer kan være farlige,<br />

men der er masser af syrer, som vi spiser med fornøjelse, og som<br />

er vigtige for kroppens funktion. Vi kan lide den syrlige smag i<br />

æbler, appelsiner, ananas og yoghurt. Men under køkkenvasken<br />

eller gemt i et andet skab har de fleste hjem også syrer, man skal<br />

passe på. Det kan være syrer, som bruges til afkalkning af<br />

vandhaner og fliser i badeværelset. Og mange mennesker<br />

arbejder med rigtig stærke syrer. Hvis man ikke ved, hvordan<br />

man skal omgås syrer, kan det blive farligt.<br />

Hvilke madvarer er sure?<br />

Hvilke former for syrligt slik kender du?<br />

Hvordan fjerner man kalk i en vandhane eller på væggen<br />

i en bruseniche?<br />

Hvorfor smager det surt, når man har kastet op?<br />

Hvad er en katalysator til en bil?<br />

133


SYRER OG BASER<br />

Trivialnavne<br />

for nogle organiske syrer<br />

De organiske syrer har ofte navn efter,<br />

hvad man har fundet dem i. Disse navne<br />

kaldes trivialnavne.<br />

• Syren i æbler hedder æblesyre<br />

• Syren i vindruer hedder vinsyre<br />

• Syren i citroner hedder citronsyre<br />

• Syren i eddike hedder eddikesyre<br />

• Syren i mælkeprodukter hedder<br />

mælkesyre<br />

• Syren i vand med ”brus” hedder kulsyre<br />

De organiske syrers<br />

kemiske navne<br />

Når en kemiker læser en syres kemiske navn<br />

ved hun straks, hvordan syren er opbygget.<br />

Til gengæld er navnene blevet meget længere,<br />

så man bruger ofte trivialnavnene.<br />

• Kulsyres kemiske navn er carbonsyre<br />

• Eddikesyre: ethansyre<br />

• Mælkesyre: 2-hydroxypropansyre<br />

• Vinsyre: 2,3-dihydroxybutandisyre<br />

• Citronsyre:<br />

2-hydroxy-1,2,3-propantricarboxylsyre<br />

Syrer og baser<br />

Alle sure madvarer indeholder en syre. Den syrlige smag i<br />

frugter og i forskellige mælkeprodukter kommer fra forskellige<br />

syrer. Citroner, eddike og kærnemælk indeholder hver sin<br />

syre. I de syrlige frugter beskytter syren frugterne mod angreb<br />

af bakterier.<br />

Nogle kemiske stoffer har en virkning modsat syrerne.<br />

De kaldes baser. De findes sjældent i mad, for baser er ofte<br />

farlige.<br />

Syren i maden er en organisk syre<br />

Når man vil fremstille yoghurt, kærnemælk og tykmælk tilsætter<br />

man mælkesyrebakterier til mælken. Der dannes mælkesyre,<br />

når mælkesyrebakterierne nedbryder det sukker, der<br />

findes i mælken. Mineralvand med brus, øl og champagne har<br />

en svag syrlig smag, der kommer fra syren kulsyre. Den opstår<br />

i vandet, når man leder luftarten carbondioxid, CO2, ned i<br />

vand. Spiseeddike indeholder omkring fire til syv procent<br />

eddikesyre. Syrer i madvarer er næsten altid de såkaldte organiske<br />

syrer. Organisk betyder, at de kommer fra levende organismer,<br />

dvs. planter eller dyr.<br />

Alle de organiske syrer i frugter og andet spiseligt er opløst<br />

i vand. Men kemikerne kan fremstille de rene syrer. Nogle af<br />

dem er væsker, mens andre er faste stoffer. Citronsyre er et<br />

hvidt pulver, mens eddikesyre er en væske. I en butik får man<br />

citronsyre i en papirindpakning eller i en bøtte, mens eddikesyre<br />

sælges i en flaske.<br />

Uorganiske syrer – stærke og svage syrer<br />

De fleste syrer i planter og dyr kaldes organiske syrer, mens<br />

syrer, der fremstilles af mineraler, kaldes uorganiske syrer. De<br />

uorganiske syrer kan ikke findes i større mængde i naturen. De<br />

fremstilles alle teknisk.<br />

Alle de organiske syrer betegnes som svage syrer, og de fleste<br />

af dem er ikke farlige. Det er derimod nogle af de uorganiske<br />

syrer, fx svovlsyre, saltsyre og salpetersyre. Disse tre syrer<br />

betegnes som stærke syrer. Svovlsyre har den kemiske formel<br />

H2SO4, saltsyre har formlen HCl og salpetersyre HNO3. Kopiark 7.1<br />

134


Fortyndede og koncentrerede syrer<br />

De uorganiske syrer er altid opløst i vand. Hvis der kun er lidt<br />

syre opløst, kaldes syren fortyndet. Hvis der er opløst så meget<br />

syre i vandet, som det er muligt, kaldes syren koncentreret.<br />

Man skal ikke smage på de uorganiske syrer, men hvis man<br />

smagte på en meget fortyndet uorganisk syre, ville den også<br />

smage surt. Der er dog en uorganisk syre, som mange tit drikker.<br />

Den er tilsat cola for at give den sure smag. Det er phosphorsyre,<br />

H 3PO 4.<br />

Baser<br />

Nogle kemiske stoffer har en virkning modsat syrerne. De kaldes<br />

baser. Dem er vi ikke vant til at smage. Man siger, at de<br />

smager lud-agtigt. Lud er et gammelt ord for sæbe.<br />

Det er dog ikke en god ide at smage på baser, for mange af<br />

dem er farlige. Vinduesrens, afløbsrens og sæbe til opvaskemaskiner<br />

indeholder baser, man ikke skal smage på. Baserne<br />

har den egenskab, at de kan opløse fedt.<br />

En meget brugt base hedder natriumhydroxid. Den har den<br />

kemiske formel NaOH. Natriumhydroxid er et fast stof, der let<br />

opløses i vand. Når man køber afløbsrens, er der natriumhydroxid<br />

i. Hvis køkken- eller håndvasken er tilstoppet, hældes<br />

afløbsrens i. Basen opløser fedtet, så fedtproppen løsnes.<br />

Mange rengøringsmidler indeholder ammoniak, NH3. Ammoniak er luftart, der let opløses i vand. I laboratoriet kaldes<br />

denne opløsning ammoniakvand, og den er en base.<br />

Vinduesrens indeholder ammoniak. Det kan fjerne fedtet på<br />

ruderne. I butikkerne kan man købe en koncentreret opløsning<br />

under navnet salmiakspiritus. Den kan man selv fortynde.<br />

Hydroxid-ionen, OH –<br />

I basen natriumhydroxid er det faste natriumhydroxid,<br />

NaOH, sammensat af to ioner: en natrium-ion, Na+, og en<br />

hydroxid-ion, OH – . I basen ammoniakvand har luftarten<br />

ammoniak, NH3, reageret med vandet og har dannet stoffet<br />

ammoniumhydroxid, NH4OH. Det er i vandet i to ioner: en<br />

ammonium-ion, NH +, 4 og en hydroxid-ion, OH – .<br />

Både natriumhydroxid og ammoniakvand indeholder<br />

således den samme ion, hydroxid-ionen, OH – . Denne ion findes<br />

i alle vandige opløsninger af baser.<br />

135<br />

SYRER OG BASER<br />

Kemisk formel for nogle<br />

uorganiske syrer<br />

• Svovlsyre, H2SO4 • Saltsyre, HCl<br />

• Salpetersyre, HNO3 • Phosphorsyre, H3PO4 Kemisk formel for nogle<br />

baser<br />

• Natriumhydroxid, NaOH<br />

• Ammoniakvand, NH3


SYRER OG BASER<br />

Brønsteds syre- og<br />

basedefinition<br />

Johannes N. Brønsted,<br />

dansk professor i kemi (1879-1947).<br />

Brøndsted har givet den definition på syrer<br />

og baser, som bruges overalt i verden.<br />

Nyttige oplysninger<br />

En hydrogen-ion, H + , opstår, når et hydrogen-atom,<br />

H, mister sin elektron.<br />

En hydroxid-ion, OH – , er en kemisk forbindelse<br />

af et oxygen-atom og et hydrogenatom<br />

med en ekstra elektron.<br />

En syre kan fraspalte hydrogen-ioner, H + .<br />

En base kan optage hydrogen-ioner.<br />

OH – -ionen findes i mange baser.<br />

Stærke syrer er svovlsyre, saltsyre og<br />

salpetersyre.<br />

Definition på syrer og baser<br />

Alle syrer indeholder hydrogen. Det er der mange andre stoffer,<br />

der også gør, men i syrerne kan dette hydrogen fraspaltes<br />

som en hydrogen-ion, H+. Hvis en syre kommer i kontakt<br />

med en base, vil syren miste en hydrogen-ion til basen. Dvs. en<br />

syre er et stof, der indeholder hydrogen-ioner, der kan fraspaltes.<br />

De to baser, ammoniumhydroxid, NH 4OH, og natriumhydroxid,<br />

NaOH, indeholder begge en hydroxid-ion, OH – .<br />

Den kan optage netop en hydrogen-ion fra en syre. Herved<br />

bliver hydroxid-ionen til et vandmolekyle. Reaktionen skrives:<br />

H+ + OH – ➝ H 2O. Dvs. en base er et stof, der kan optage en hydrogen-ion.<br />

Kopiark 7.2<br />

Indikatorer – påvisning af syre eller base<br />

En opløsning med en syre kaldes en sur opløsning, mens en<br />

opløsning med en base kaldes en basisk opløsning. Man kan<br />

påvise, om en opløsning indeholder en syre eller en base, dvs.<br />

om opløsningen er sur eller basisk. Det gøres med indikatorpapir,<br />

der er papir, der har været dyppet i en indikator.<br />

En indikator er et stof, der ændrer sin farve alt efter om<br />

den er i en sur eller en basisk opløsning. En meget kendt indikator<br />

er lakmus. Det er et planteudtræk med den egenskab, at<br />

det bliver rødt i en sur opløsning og blåt i en basisk opløsning.<br />

Kopiark 7.3, 7.4 , 7.5, 7.6, 7.7, 7.8 og 7.9<br />

Lakmus<br />

Fotoet viser en sur og en basisk opløsning,<br />

der har fået tilsat et par dråber af indikatoren<br />

lakmus. Den sure opløsning bliver farvet rød;<br />

den basiske blå.<br />

136


EKSPERIMENT<br />

Et springvand af base<br />

En spiseskefuld af ammoniumchlorid, NH4Cl, og en spiseskefuld af calciumhydroxid, Ca(OH) 2,<br />

rystes godt sammen i en konisk kolbe. Byg den<br />

viste opstilling, og opvarm forsigtigt kolben.<br />

Ved opvarmning vil de to stoffer reagere med<br />

hinanden og danne ammoniak, NH3 , der stiger<br />

op i den øverste, rundbundede kolbe.<br />

Når det vurderes, at der er meget ammoniak i<br />

kolben, sættes en prop i kolben. Gennem proppen<br />

er der et langt tilspidset glasrør og en lille<br />

pipette med en gummibold, der er fyldt med<br />

vand. Glasrøret holdes ned i en stor glasskål<br />

fyldt med vand. I vandet er der nogle dråber<br />

af indikatoren phenolphthalein.<br />

137<br />

SYRER OG BASER<br />

Gummibolden trykkes sammen, så der kommer<br />

noget vand ind i kolben. Det starter reaktionen.<br />

Vandet stiger op i glasrøret, og sprøjter med stor<br />

kraft ind i kolben. Når vandet kommer ind<br />

i kolben, bliver det rødt.<br />

Vandet suges op i kolben, fordi luftarten ammoniak,<br />

der er letopløselig i vand, opløses i vandet<br />

fra gummibolden. Herved opstår der et kraftigt<br />

undertryk i kolben, så vandet fra skålen suges<br />

op. Når ammoniakken opløses i vandet, dannes<br />

basen ammoniakvand.<br />

Vandet farves rødt, fordi indikatoren phenolphthalein<br />

er rød i en basisk opløsning.


Svovl<br />

Luft<br />

SYRER OG BASER<br />

Fremstilling af svovlsyre<br />

SO 2<br />

O 2<br />

SO 2<br />

O 2<br />

Dannelse af<br />

svovldioxid<br />

Kongevand<br />

Katalysator<br />

Dannelse af<br />

svovltrioxid<br />

Svovlsyre<br />

SO 3<br />

SO 3<br />

H 2 SO 4<br />

Vand<br />

De fleste metaller danner hydrogen, når<br />

de reagerer med syre. Dog ikke de ædle<br />

metaller, guld, platin og sølv. De kan dog<br />

opløses i kongevand. Det er navnet på en<br />

blanding af koncentreret salpetersyre og<br />

saltsyre. Kongevand kan opløse “metallernes<br />

konge”, guld.<br />

Syrer, pH og neutralisation<br />

Der bruges meget store mængder af de uorganiske syrer, for<br />

den kemiske industri er en af verdens største. Det tænker vi ikke<br />

meget over i Danmark, for vi har ikke en stor kemisk industri.<br />

Vi importerer det meste. Andre store industrier, som bilfabrikker<br />

og elektronikvirksomheder, bruger mange kemiske produkter.<br />

Svovlsyre<br />

Svovlsyre, H2SO4, er det kemikalie, der fremstilles mest af i<br />

verden. Det meste bruges til at fremstille kunstgødning. Det<br />

bruges også til fremstilling af vaskemidler og til fremstilling<br />

af det hvide farvestof, titandioxid, TiO2, i hvid maling.<br />

Akkumulatoren i en bil er fyldt med koncentreret svovlsyre.<br />

Akkumulatoren fungerer som et stort batteri, der leverer den<br />

elektriske strøm, der skal starte bilen.<br />

Svovlsyre fremstilles af grundstofferne svovl, S, oxygen,<br />

O2, og vand. Svovl er et gult stof, som nogle steder i verden<br />

kan hentes op fra undergrunden. Man får dog også meget<br />

svovl fra råolie. Svovlet fjernes, inden man omdanner olien til<br />

benzin.<br />

Når man brænder svovl, bliver det til luftarten svovldioxid:<br />

S + O2 ➝ SO2. Svovldioxid kan reagere videre med oxygen og danne det<br />

faste stof svovltrioxid, SO3. Ved opløsning i vand bliver det til<br />

svovlsyre: H2O + SO3 ➝ H2SO4. Koncentreret svovlsyre er en klar væske, der består af 98 %<br />

H2SO4 og kun 2 % vand.<br />

Syrer og metaller<br />

I 1766 hældte englænderen Henry Cavendish noget svovlsyre<br />

over et stykke jern. Det brusede, og der blev dannet en luftart.<br />

Det var grundstoffet hydrogen, der hermed blev opdaget. Da<br />

hydrogen er så let en luftart, fandt man hurtigt ud, at det<br />

kunne bruges til at få en ballon op at flyve. Kort efter opdagelsen<br />

af hydrogen blev de første balloner fyldt med hydrogen<br />

sendt op i Paris. Det tog fire dage at fylde de første balloner<br />

med hydrogen.<br />

Kopiark 7.10<br />

138


Saltsyre<br />

Saltsyre fremstilles ud fra grundstoffet chlor, Cl. Man starter<br />

fremstillingen af saltsyre med saltvand. Det er vand med<br />

opløst NaCl. Ved at sende elektrisk strøm gennem saltvandet<br />

frigives grundstoffet chlor. Chlor har en karakteristisk lugt,<br />

der kendes fra mange svømmehaller. Det er en giftig og ætsende<br />

gul-grøn luftart med et to-atomigt molekyle, Cl 2. Det lader<br />

man reagere med luftarten hydrogen, H 2, så der dannes en ny<br />

luftart, hydrogenchlorid, HCl. Den opløses nemt i vand. Den<br />

vandige opløsning af hydrogenchlorid kaldes saltsyre.<br />

Det kemiske symbol for saltsyre skrives ofte bare som HCl,<br />

men man skal huske, at saltsyre er en opløsning af luftarten<br />

HCl i vand. Luftarten HCl hedder hydrogenchlorid, mens<br />

hydrogenchlorid opløst i vand hedder saltsyre.<br />

pH<br />

Indikatoren lakmus kan kun fortælle, om en opløsning er sur<br />

eller basisk, dvs. om den indeholder en syre eller en base. Hvis<br />

man vil vide, hvor meget syre eller base der er i vandet, bruger<br />

man den såkaldte pH-skala. Den går fra 0 til 14. Helt rent<br />

vand har en pH-værdi på 7. I sure opløsninger er pH-værdien<br />

mindre end 7. I basiske opløsninger er pH større end 7.<br />

En sur opløsning indeholder mange hydrogen-ioner, H+,<br />

og jo lavere pH-værdien er, jo flere hydrogen-ioner er der i<br />

opløsningen. I basiske opløsninger er der mange hydroxidioner,<br />

OH – , og jo højere pH-værdien er, jo flere hydroxidioner<br />

er der i opløsningen. I to opløsninger med en forskel på<br />

én pH, fx pH = 3 og 4, er der i opløsningen med pH = 3 netop<br />

10 gange så mange H+-ioner, som i opløsningen med pH = 4.<br />

Hver gang pH-værdien falder en enhed, er der ti gange så<br />

mange H+-ioner.<br />

pH-skalaen giver altså et mål for mængden af hydrogenioner<br />

og hydroxid-ioner. Ved pH lig 7 er der lige mange hydrogen-ioner<br />

og hydroxid-ioner. Derfor er vand neutralt.<br />

Stærke syrer har ofte en lav pH-værdi, selv i fortyndede<br />

opløsninger. Svage syrer har sjældent lav pH-værdi, med mindre<br />

de er koncentrerede.<br />

En sur opløsning med lille pH-værdi indeholder mange<br />

hydrogen-ioner. pH-værdien er højere i opløsninger med<br />

færre hydrogen-ioner. I en basisk opløsning med høj pH-<br />

139<br />

Fremstilling af saltsyre<br />

Saltsyre<br />

Luftarten<br />

hydrogenchlorid<br />

Luftarten chlor<br />

Saltvand<br />

pH´s fader<br />

SYRER OG BASER<br />

Der tilsættes vand<br />

Der tilføres hydrogen, og<br />

hydrogen reagerer med chlor<br />

Der sendes strøm gennem<br />

vandet (elektrolyse)<br />

Søren P.L. Sørensen,<br />

dansk professor i kemi (1868-1939).<br />

Sørensen har opfundet pH-skalaen, som alle<br />

kemikere bruger. Ude i verden kaldes Søren<br />

P.L. Sørensen for pH´s fader.


SYRER OG BASER<br />

0 1 2 3 4 5 6<br />

pH-skala<br />

7 8 9 10 11 12 13 14<br />

Stærkt<br />

sur<br />

H<br />

Cl<br />

+<br />

–<br />

+<br />

–<br />

Cl –<br />

–<br />

H 2 O<br />

Neutralisation<br />

Svagt<br />

sur<br />

Na +<br />

Na +<br />

OH –<br />

Tegningen viser, hvad der sker, når saltsyre<br />

neutraliseres med natriumhydroxid<br />

+<br />

Nyttige oplysninger<br />

pH-skalaen går fra 0 til 14.<br />

–<br />

Rent vand har en pH-værdi på 7.<br />

+<br />

Sure opløsninger har pH mellem 0 og 7.<br />

Basiske opløsninger har pH mellem 7 og 14.<br />

En syre kan neutraliseres med en base<br />

Neutral<br />

værdi er ikke ret mange hydrogen-ioner, men der er mange<br />

hydroxid-ioner.<br />

En opløsnings pH-værdi kan måles med et pH-meter. Når<br />

man sætter føleren ned i opløsningen, kan man direkte aflæse<br />

pH-værdien. På hospi<strong>tale</strong>r bruges et pH-meter til at måle<br />

pH-værdien i blod. pH-værdien skal ligge tæt på 7,4.<br />

pH-værdier kan også vises med indikatorpapir. Papiret får<br />

forskellig farve afhængig af pH-værdien af opløsningen, som<br />

dryppes ned på papiret. Den slags indikatorpapir kaldes en<br />

universal-indikator.<br />

Kopiark 7.11 og 7.12<br />

Neutralisation<br />

Syrer og baser reagerer med hinanden. Hvis man langsomt<br />

hælder en base i en syre, vil pH stige. Når pH når op på 7, har<br />

basen neutraliseret syren. Opløsningen er blevet neutral.<br />

Når en syre og en base blandes, vil hydrogen-ionerne, H+,<br />

fra syren reagere med hydroxid-ionerne, OH – , fra basen. Det<br />

bliver til vand. Reaktionen skrives: H+ + OH – ➝ H2O. Ved neutralisationen forsvinder både syre- og base-egenskaberne.<br />

Når man neutraliserer saltsyre, HCl, med basen natriumhydroxid,<br />

NaOH, sker følgende reaktion:<br />

HCl + NaOH ➝ H2O + NaCl.<br />

Der dannes vand og natriumchlorid, der er opløst i vandet.<br />

Dvs. ved reaktionen mellem saltsyre og natriumhydroxid dannes<br />

almindeligt, uskadeligt saltvand.<br />

Hvis man har for meget mavesyre, kan man spise piller<br />

med en base, som fx natron, NaHCO3, eller aluminiumhydroxid,<br />

Al(OH) 3.<br />

Kopiark 7.13, 7.14 og 7.15<br />

140<br />

Svagt<br />

basisk<br />

Stærkt<br />

basisk


EKSPERIMENT<br />

Natrium – et farligt stof<br />

En bred glasskål fyldes med vand til 1 centimeters<br />

højde. Lidt phenolpthalein og en dråbe sulfo hældes i.<br />

Skålen sættes på en overheadprojektor, der fokuseres,<br />

så vandoverfladen står skarpt på skærmen. En beskyttelsesskærm<br />

sættes tæt på skålen, og eleverne flyttes ned<br />

bagest i klassen.<br />

Et stykke natrium tages op med en pincet og lægges på<br />

et tørt filtrerpapir. Et stykke natrium på størrelse med<br />

en halv ært skæres af. Oxidlaget skæres af. Det rene<br />

stykke natrium tages med pincetten, og ved at banke<br />

pincetten mod kanten af skålen kastes stykket ned på<br />

vandoverfladen. Natriumstykket flyder på vandet, for<br />

natrium er lettere end vand.<br />

Man ser, hvordan natriumstykket straks bevæger sig<br />

rundt på vandoverfladen. Der opstår så meget varme,<br />

at natriumstykket smelter. Det er altså en dråbe flydende<br />

natrium, der bevæger sig hen over vandet. Der, hvor<br />

natriumstykket har været, kommer der en rød streg i<br />

vandet. Måske dannes der en flamme ved natriumstykket.<br />

141<br />

SYRER OG BASER<br />

Når alt natrium har reageret, dyppes et stykke indikatorpapir<br />

i vandet. Farven på papiret viser, at vandet er<br />

blevet basisk.<br />

Den kemiske reaktion kan skrives:<br />

2 Na + 2 H2O ➝ H2 + 2 NaOH<br />

Ved reaktionen dannes basen natriumhydroxid, NaOH,<br />

der gør vandet basisk. Den røde streg i vandet kommer<br />

fra phenolphthalein, der er en indikator. Den er farveløs<br />

i en neutral opløsning, men rød i en basisk.<br />

Ved reaktionen mellem vand og natrium dannes også<br />

hydrogen. Det skubber natriumstykket rundt, og hvis<br />

der dannes en flamme, er det hydrogen, der brænder.


SYRER OG BASER<br />

Ammoniak-katalysatorens<br />

virkemåde<br />

Ved fremstilling af ammoniak, NH3, reagerer<br />

N2 med H2. Nitrogen-molekyle<br />

Katalysator<br />

Hydrogenmolekyler<br />

Molekyler af nitrogen og hydrogen rammer<br />

overfladen af katalysatoren.<br />

Katalysator<br />

Hydrogenatomer<br />

Nitrogenatom<br />

Bindingerne i molekylerne brydes, og atomerne<br />

hænger fast på overfladen af katalysatoren.<br />

Katalysator<br />

Ammoniakmolekyle<br />

Nitrogen-atomer og hydrogen-atomer bindes<br />

sammen og danner ammoniak.<br />

Katalysator<br />

Ammoniak-molekylerne løsrives fra overfladen<br />

af katalysatoren.<br />

Katalysatorer og enzymer<br />

Kemiske reaktioner kan foregå hurtigt, som fx en eksplosion.<br />

Her er reaktionshastigheden stor. Reaktionshastigheden kan<br />

være meget lille, som fx når jern ruster. På fabrikker, der fremstiller<br />

kemiske stoffer, vil man gerne have, at reaktionshastigheden<br />

ikke er for lille, for ellers kan produktionen ikke be<strong>tale</strong><br />

sig. Man kan øge reaktionshastigheden med katalysatorer og<br />

enzymer.<br />

Fremstilling af ammoniak<br />

Ammoniak, NH3, fremstilles ved, at man leder luftarterne<br />

nitrogen, N2, og hydrogen, H2, hen over en katalysator med<br />

findelt jern. Det danske firma Haldor Topsøe A/S leverer<br />

katalysatorer til omkring halvdelen af alle ammoniakfabrikker<br />

i verden.<br />

Kopiark 7.16<br />

Katalysatorer<br />

En katalysator er et stof, som tilsættes de stoffer, der skal reagere<br />

med hinanden. Katalysatoren får reaktionen til at ske på<br />

en anden, hurtigere måde, men katalysatoren bliver ikke forbrugt<br />

ved reaktionen. Bagefter er mængden af katalysatoren<br />

den samme. Der findes mange forskellige katalysatorer, for<br />

en katalysator kan virke ved en reaktion, men ikke ved en<br />

anden.<br />

Ofte kan man ved at bruge en katalysator få en reaktion<br />

til at gå lige så hurtigt, som hvis man havde varmet stofferne<br />

op. Herved sparer man mange penge, for opvarmning er<br />

dyr. Brug af katalysatorer gør derfor produkterne billigere<br />

for forbrugerne. Når man bruger en katalysator, kan man<br />

ofte fremstille stoffer ved en lavere temperatur. Det gør produktionen<br />

mere sikker. Der sker ikke så let ulykker, brand og<br />

eksplosioner.<br />

Det er ofte metaller, der bruges som katalysator, men<br />

man kan også bruge syrer. Ved fremstilling af kunstige duftstoffer<br />

går reaktionen hurtigere, hvis man hælder noget syre<br />

i blandingen. Duftstofferne kan lugte af fx æbler, ananas og<br />

bananer.<br />

Kopiark 7.17<br />

142


Enzymer<br />

Enzymer findes i levende organismer, og de virker ved bestemte<br />

biologiske reaktioner. Selv om enzymer findes i levende<br />

organismer, så er enzymer ikke levende, som fx bakterier og<br />

gærceller.<br />

Et enzym fungerer ligesom en katalysator, for enzymet øger<br />

reaktionshastigheden. Enzymer fungerer bedst i et lille temperaturområde,<br />

og de ødelægges, hvis temperaturen bliver for<br />

høj eller for lav. Samtidig fungerer hvert enzym bedst ved en<br />

bestemt pH-værdi.<br />

Menneskekroppen fungerer ved hjælp af enzymer. Når man<br />

tygger på et stykke brød, smager det af brød, men hvis man<br />

beholder brødet i munden et stykke tid, smager brødet sødt.<br />

Brødet indeholder stivelse, og det skal nedbrydes til sukker, for<br />

at kroppen kan fordøje det. Denne nedbrydning sker allerede i<br />

mundhulen, for spyttet indeholder et enzym, der hedder amylase.<br />

Det virker som katalysator ved omdannelsen af stivelse til<br />

sukker.<br />

Hydrogenperoxid<br />

Hydrogenperoxid, H2O2, er en klar væske. Den er ustabil og<br />

omdannes til vand og oxygen. Hydrogenperoxid sælges ofte<br />

under det gamle navn brintoverilte. En 3 % opløsning af hydrogenperoxid<br />

sælges som Oxydol. I hydrogenperoxidmolekylet<br />

er atomerne bundet sammen i rækkefølgen H-O-O-H. Ved<br />

hjælp af en katalysator eller et enzym spaltes hydrogenperoxid<br />

let til vand og oxygen. Reaktionen skrives:<br />

2 H 2O 2 ➝ 2 H 2O + O 2<br />

Når oxygen dannes på denne måde, er det meget reaktivt og<br />

angriber mange stoffer.<br />

Hvis man har fået et lille sår eller en blist i munden, kan<br />

man ved at skylle munden med hydrogenperoxid få slået bakterier<br />

i såret eller blisten ihjel, for amylasen i spyttet er et<br />

enzym, der spalter hydrogenperoxid.<br />

Det dannede oxygen angriber og ødelægger overfladen af<br />

bakterierne. Det angriber også vores mundhule, men vi kan<br />

godt tåle at miste nogle celler, da vi er meget større end bakterierne.<br />

Kopiark 7.18<br />

143<br />

pH-værdier i kroppen<br />

Spyt,<br />

pH omkring 7<br />

Mavesaft,<br />

pH = 1-2<br />

Tyndtarmssaft,<br />

pH = 8-9<br />

Enzymer i vaskepulver<br />

SYRER OG BASER<br />

Spiserør<br />

Lever<br />

Mave<br />

Næsten alle vaskemidler til tøjvask indeholder<br />

enzymer. De skal nedbryde pletter af madrester,<br />

fedt, blod og snavs.<br />

Tyktarm<br />

Tyndarm


SYRER OG BASER<br />

Hydrogenperoxid<br />

Tre reagensglas fyldes halvt med en<br />

3 % hydrogenperoxid-opløsning. I det<br />

ene glas hældes lidt smuldret tørgær.<br />

I det andet lidt af en rå kartoffel.<br />

I det tredje lidt af en kogt kartoffel.<br />

I de to første glas ses en tydelig<br />

gasudvikling. Ved at sætte en glødende<br />

træpind ned i glassene kan man vise, at<br />

det er oxygen, der dannes. I det tredje<br />

glas sker der ikke noget.<br />

Tørgær og kartofler indeholder<br />

enzymet katalase, der spalter<br />

hydrogenperoxid. I den kogte kartoffel<br />

er enzymet ødelagt, fordi temperaturen<br />

ved kogningen har været for høj for<br />

enzymet. Det er blevet ødelagt.<br />

Nyttige oplysninger<br />

En katalysator er et stof, som får en reaktion<br />

til at gå hurtigere. Katalysatoren bliver<br />

ikke forbrugt ved reaktionen.<br />

Enzymer dannes i levende organismer.<br />

Enzymer fungerer som en katalysator.<br />

Hydrogenperoxid, H2O2, kan frigive oxygen.<br />

Hvis man vil se ud som en filmstjerne, skal tænderne være helt<br />

hvide. De kan få misfarvninger af te, kaffe og cigaretter, men<br />

det kan fjernes med hydrogenperoxid. Det omdanner farvestofferne.<br />

Blegningen skal imidlertid ske under sagkyndig vejledning<br />

hos en tandlæge, for hydrogenperoxid er ætsende ved<br />

høje koncentrationer. Når man hos damefrisøren vil have<br />

afbleget håret, bruger man en koncentreret opløsning af<br />

hydrogenperoxid. Hvide striber i mørkt hår laves også ved<br />

affarvning med hydrogenperoxid.<br />

144<br />

<br />

EKSPERIMENT


Farlige stoffer<br />

Når man arbejder med kemikalier, skal man være klar over, at<br />

nogle stoffer er helt uskadelige, mens andre er farlige for os.<br />

Da ingen kan forventes at kende alle kemiske stoffer, har man<br />

besluttet, at beholdere med farlige stoffer skal være mærket<br />

med advarsler på etiketten.<br />

Mærkning af farlige stoffer<br />

En etiket på en beholder med et farligt stof, som en syre eller en<br />

base, skal give brugeren information om, hvordan stoffet er farligt.<br />

Disse informationer eller advarsler kan deles op i tre trin.<br />

Første advarsel på et farligt stof er et orangefarvet faresymbol.<br />

Herved kan man med det samme se, på hvilken måde<br />

stoffet i beholderen er farligt. Man kan fx se, om stoffet er<br />

brandfarligt, giftigt, skadeligt for miljøet eller om det ætser<br />

huden, som farlige syrer gør. Fx viser en masse flammer, at<br />

stoffet nemt bryder i brand. Der er brandfare. Et dødningehoved<br />

viser, at stoffet er giftigt.<br />

Farebetegnelse<br />

Anden advarsel er en farebetegnelse. Det er en tekst eller nogle<br />

bogstaver, som står under faresymbolet. Teksten giver en yderligere<br />

beskrivelse af stoffets farlighed, for et faresymbol kan have<br />

flere betydninger. Under faresymbolet for brandfare kan der fx<br />

stå Meget brandfarlig eller Yderst brandfarlig. De tilsvarende forkortelser<br />

er F og Fx. Bogstavet F står for det engelske ord “flammable”,<br />

der betyder brandfarlig. Fx betyder “extra flammable”. En<br />

flaske med sprit skal være mærket “Meget brandfarlig”, mens en<br />

beholder med lightergas skal være mærket “Yderst brandfarlig”.<br />

R- og S-sætninger<br />

Den tredje advarsel eller oplysning er de såkaldte R- og S-sætninger,<br />

som skal stå på etiketten på beholderen. R står for risiko,<br />

og S for sikkerhed. Disse sætninger skal læses inden man<br />

bruger stoffet, for sætningerne fortæller nøjere om risikoen ved<br />

brug af stoffet, og hvordan man på en sikker måde kan håndtere<br />

stoffet. Fx kan der her stå, at stoffet ikke må komme i nærheden<br />

af åben ild, og at man skal bære beskyttelsesbriller.<br />

Kopiark 7.19<br />

145<br />

Faresymboler<br />

Tx<br />

Meget giftig<br />

C<br />

Ætsende<br />

Fx<br />

Yderst<br />

brandfarlig<br />

N<br />

Miljøfarlig<br />

T<br />

Giftig<br />

Xi<br />

Lokalirriterende<br />

F<br />

Meget<br />

brandfarlig<br />

SYRER OG BASER<br />

Xn<br />

Sundhedsskadelig<br />

E<br />

Eksplosiv<br />

O<br />

Brandnærende


SYRER OG BASER<br />

Koncentreret svovlsyre<br />

– et meget farligt stof<br />

Ca. 10 mL koncentreret svovlsyre hældes i et 50 mL<br />

måleglas. Læg et stykke filtrerpapir på en glasplade.<br />

Dyp en træpind i svovlsyren, og læg den på glaspladen<br />

ved siden af filtrerpapiret. Hæld en dråbe<br />

koncentreret svovlsyre ned på filtrerpapiret.<br />

Hæld flormelis op til 50 mL-stregen i et højt, smalt<br />

250 mL bægerglas. Hæld resten af svovlsyren ud<br />

over sukkeret. Efter kort tid ser man, hvordan<br />

sukkeret bliver helt sort og vokser op af glasset.<br />

Sukkeret og papiret bliver hurtigt brun/sort. Det ser<br />

ud, som om det er blevet brændt. Den koncentrerede<br />

svovlsyre er stærkt vandsugende. Den trækker vand<br />

ud af organiske stoffers molekyler. Når vandet er<br />

trukket ud, er resten mest carbon. Det er et sort stof.<br />

Ved reaktionen dannes så meget varme, at vandet<br />

fordamper. Dampen fylder mere end vandet, og det<br />

får sukkermassen til at hæve.<br />

Fortynding af syrer<br />

H O 2<br />

vand<br />

Ved fortynding af koncentrerede syrer eller<br />

baser skal man altid hælde syren eller basen<br />

ned i rigeligt vand. Man må aldrig hælde<br />

vand ned i syren eller basen.<br />

Koncentrerede syrer og baser<br />

En koncentreret syre indeholder så meget syre, som der kan<br />

opløses i vand. I fx koncentreret saltsyre er næsten halvdelen af<br />

syren stoffet, HCl, mens resten er vand. Saltsyre fremstilles ved<br />

at opløse luftarten HCl i vand, men det er ikke muligt at opløse<br />

mere HCl i koncentreret saltsyre. Hvis man forsøger, vil luftarten<br />

HCl boble op af saltsyren igen.<br />

De stærke syrer er i koncentreret form meget farlige, og selv<br />

de fortyndede syrer er ætsende. De skal behandles på den rigtige<br />

måde, for at man ikke kommer til skade. Det gælder ikke de<br />

organiske syrer. I fortyndet tilstand er de uskadelige. Koncentreret<br />

eddikesyre indeholder ca. 30 % eddikesyre; resten er vand.<br />

Koncentreret eddikesyre er mærket med faresymbolet ætsende.<br />

Eddike til madlavning er en fortyndet eddikesyre med omkring<br />

5 % eddikesyre. Den er helt ufarlig og skal ikke have noget faresymbol.<br />

I skolen må eleverne ikke arbejde med koncentrerede syrer<br />

og baser, men lærerne må godt. Læreren må fortynde de koncentrerede<br />

syrer og baser. Det skal gøres på den rigtige måde,<br />

ellers er det meget farligt.<br />

146<br />

<br />

EKSPERIMENT


Fortynding af syrer og baser<br />

Man må aldrig hælde vand i koncentrerede syrer. Der opstår så<br />

megen varme ved fortyndingen, at temperaturen stiger til over<br />

100 °C. Herved vil vandet koge. Det omdannes til damp, der<br />

fylder meget mere end vandet, og den koncentrerede syre eller<br />

base vil med stor kraft blive sprøjtet op af beholderen. Ved i stedet<br />

at hælde den koncentrerede syre langsomt ned i en større<br />

mængde vand, kan man holde temperaturen under 100 °C, så<br />

der ingen kogning sker.<br />

Hvis man hælder vand ned i fortyndede syrer eller baser,<br />

opstår der ikke kogning. Men det er alligevel klogt at huske, at<br />

det altid er sikkert at hælde en syre i vand, aldrig vand i en syre.<br />

På et senere tidspunkt efter skolen kan man komme i en situation,<br />

hvor man skal fortynde en koncentreret syre, så er det godt,<br />

at man husker, at man aldrig må komme vand i en syre.<br />

Uheld med syrer og baser<br />

Hvis man alligevel får syre eller base på fingrene i skolens kemilokale,<br />

skal man ikke blive forskrækket, for her bruges kun fortyndede<br />

syrer og baser. Man går stille og roligt hen til vandhanen<br />

og skyller fingrene i et stykke tid. Ved at skylle med vand<br />

mindskes koncentrationen af det ætsende stof.<br />

Kopiark 7.20<br />

Gasflasker med hydrogen<br />

Når der skal bruges hydrogen i større mængder, får man det<br />

leveret i kraftige stålbeholdere, der kaldes gasflasker. Gasflasker<br />

med det brandfarlige hydrogen skal have rød maling på flasken,<br />

for at man kan skelne dem fra gasflasker med andre luftarter.<br />

For at der kan være mest muligt hydrogen i flasken, presser<br />

man så meget hydrogen ind, at trykket er helt oppe på 200<br />

gange atmosfæretrykket.<br />

På grund af det høje tryk sidder der en reduktionsventil på<br />

gasflasken. Den sørger for, at når man åbner hanen for at aftappe<br />

noget hydrogen, så kommer hydrogen ud med et meget lavere<br />

tryk. Reduktionsventilen reducerer trykket. Åbner man for<br />

hanen uden at reducere trykket, kan stålbeholderen flyve af<br />

sted som en raket. Ved hjælp af reduktionsventilen kan man få<br />

et tryk, der kun er lidt over den atmosfæriske lufts tryk. Så siver<br />

hydrogen stille og roligt ud af flasken.<br />

147<br />

Metallet natrium<br />

er et farligt stof<br />

SYRER OG BASER<br />

På etiketten af en beholder, der indeholder<br />

natrium, skal være følgende mærkning.<br />

To faresymboler: brandfarlig og ætsende.<br />

En farebetegnelse under hvert af<br />

faresymbolerne: F og C.<br />

For natrium er der følgende<br />

R-sætninger og S-sætninger:<br />

R14 Reagerer voldsomt med vand<br />

R15 Reagerer med vand under dannelse<br />

af yderst brandfarlige gasser<br />

R34 Ætsningsfare<br />

S1 Opbevares under lås<br />

S2 Opbevares utilgængeligt for børn<br />

S5 Opbevares under petroleum<br />

S8 Emballagen skal opbevares tørt<br />

S43 Brug tørt sand ved brandslukning.<br />

Brug ikke vand.<br />

S45 Ved ulykkestilfælde eller ved<br />

ildebefindende er omgående<br />

lægebehandling nødvendig;<br />

vis etiketten, hvis det er muligt.<br />

Nyttige oplysninger<br />

Et farligt stof skal altid være mærket med et<br />

faresymbol.<br />

R-sætninger fortæller, hvilke risici (farer)<br />

der er ved at bruge det farlige stof.<br />

S-sætninger fortæller, hvordan man sikkert<br />

skal omgås det farlige stof.<br />

Ved fortynding skal man altid hælde syren<br />

eller basen ned i vand. Aldrig vand i syren<br />

eller basen.<br />

Koncentreret svovlsyre er specielt farligt,<br />

fordi syren også er vandsugende.<br />

Gasflasker med hydrogen er mærket med<br />

rød farve på grund af brandfaren.


SYRE<br />

I MAVEN<br />

CAFE KOSMOS<br />

Der er ofte bakterier i maden. For at beskytte os<br />

er kroppen indrettet, så bakterierne i maden straks<br />

kommer i et syrebad, der dræber alle bakterierne.<br />

Der sker i maven.<br />

I maven er der omkring en liter<br />

mavesaft. Den indeholder en fortyndet<br />

saltsyre med en meget lav<br />

pH-værdi på 0,9-2. Vi kan tåle at<br />

have saltsyre i maven, for slimhinden<br />

på indersiden af mavesækken<br />

beskytter os mod syren.<br />

Man kan smage den sure mavesaft,<br />

når man kaster op. Man mærker den<br />

også, når man har sure opstød. Det<br />

får man ofte, når maven producerer<br />

for meget mavesaft. Maven producerer<br />

mere saltsyre, hvis man er stresset,<br />

får for meget kaffe eller alkohol<br />

og for fed eller krydret mad.<br />

REFLUX<br />

Øverst i mavesækken ved den nederste<br />

ende af spiserøret sidder en<br />

lukkemuskel. Den åbnes, når vi spiser,<br />

og skal ellers være lukket. Hvis<br />

den svigter, kan den ætsende<br />

mavesyre flyde op i spiserøret. Det<br />

kalder lægerne reflux. Det gør ondt.<br />

Alle babyer oplever det, når de gylper,<br />

og det sker tit, for lukkemusklen<br />

fungerer dårligt hos babyer.<br />

Mange voksne, mindst hver tiende,<br />

får med alderen reflux. Det kan<br />

give betændelse i spiserøret, der<br />

kan udvikle sig til spiserørskræft.<br />

148<br />

LAMMEGRIBBENS OG<br />

KROKODILLENS MAVESYRE<br />

Lammegribben har et vingefang på<br />

op til 2,8 m. Den lever i bjergområder,<br />

hvor den yngler i 1-2 kilometers<br />

højde. Den kan ses i Alperne<br />

og Pyrenæerne, men den er også<br />

blevet observeret flere gange i<br />

Danmark. Lammegribbens mavesyre<br />

indeholder så meget saltsyre, at<br />

den kan opløse et jernsøm på<br />

nogle få timer. Det kan menneskets<br />

mavesyre ikke. Krokodillernes mavesaft<br />

er lige så sur, som lammegribbens.<br />

Det er nødvendigt, for krokodillen<br />

og lammegribben spiser kød<br />

og knogler uden at tygge dem.<br />

Knoglerne opløses af den kraftige<br />

saltsyre.<br />

DRONTEN<br />

En dronte er en fugl. På engelsk<br />

hedder den dodo. Dronten uddøde<br />

for omkring 250 år siden, men den<br />

er berømt i dag. Måske fordi den så<br />

underlig ud, men også fordi drontens<br />

historie er trist, fyldt med<br />

menneskets uforstand og brutalitet.<br />

Dronten er den første dyreart,<br />

som mennesket udryddede.


Udstoppet dronte.<br />

Drontens historie fortæller os, at<br />

der i naturen er sammenhænge,<br />

som er vigtige, og hvis vi ændrer på<br />

forhold i naturen, kan der opstå<br />

konsekvenser, som vi ikke havde<br />

forudset. Først mere end 200 år<br />

efter at dronten var uddød, opdagede<br />

man, hvor vigtig den var.<br />

Dronten levede på den lille ø Mauritius<br />

øst for den store ø Madagaskar<br />

ud for Afrikas østkyst. Dronten<br />

var større end en svane, men<br />

den kunne ikke svømme, og den<br />

kunne ikke flyve. Dronten havde<br />

levet på øen i mere end to tusind<br />

år. Den havde ingen naturlige fjender,<br />

så dronten havde ikke lært at<br />

frygte og flygte fra mennesker, og<br />

den var så langsom, at den var let<br />

at fange.<br />

Dronten blev opdaget af portugisiske<br />

søfolk, der landede på Mauritius<br />

i 1507. Øen var ubeboet indtil<br />

1638, hvor hollandske nybyggerne<br />

medbragte dyr, som aldrig havde<br />

været på øen før. Det var hunde,<br />

CAFE KOSMOS<br />

katte og grise, men også rotter og<br />

aber. Dyrene angreb dronterne og<br />

spiste deres æg og unger. Efterhånden<br />

blev de alle spist.<br />

I 1973 opdagede man, at en bestemt<br />

træart på Mauritius var ved<br />

at uddø. Der var nogle hundrede<br />

store træer tilbage, og disse træer<br />

var formentlig mere end 300 år<br />

gamle. Dette tidspunkt faldt sammen<br />

med udryddelsen af dronten.<br />

149<br />

Frugterne fra træerne havde en<br />

tyk, hård skal, og man har tidligere<br />

ment, at kernen af frugten kun<br />

kunne spire, hvis frugterne var blevet<br />

spist af dronterne, for de levede<br />

af frugt, bær og planter. Deres<br />

mavesaft skulle have været så<br />

stærk, at den kunne nedbryde skallen<br />

på frugten. Når frøene derefter<br />

kom ud af tarmsystemet, kunne de<br />

spire. Ingen andre dyr på øen<br />

havde en så kraftig mavesyre, så<br />

udryddelsen af dronterne medførte<br />

en ændring af bevoksningen på<br />

øen.<br />

Ikke alle forskere er enige om årsagen<br />

til de manglende træer, men<br />

det har vist sig, at hvis man tvangsfodrede<br />

kalkuner med træets frugter,<br />

kunne de spire efter at være<br />

kommet ud af kalkunernes fordøjelsessystem.<br />

Træarten var reddet.<br />

Drontens historie viser, at der er<br />

sammenhænge i naturen, som vi<br />

ikke kender. Selv dyr, som vi kun<br />

oplever som skadedyr, har måske<br />

en vigtig funktion for andre levende<br />

væsener. Dronten er således blevet<br />

et symbol på den skade, mennesket<br />

kan gøre på miljøet.<br />

Drontens kranium, som er opbevaret på Zoologisk Museum i København.


DET VED DU NU OM SYRER OG BASER<br />

SYRER OG BASER SYRER, pH OG NEUTRALISATION<br />

Organiske syrer findes i planter<br />

og dyr. Uorganiske syrer er<br />

fremstillet af mineraler.<br />

Svovlsyre, H 2SO 4, saltsyre, HCl,<br />

og salpetersyre, HNO 3, er<br />

stærke syrer.<br />

Basen ammoniakvand indeholder<br />

ammoniak, NH 3, opløst i<br />

vand.<br />

Basen natriumhydroxid har<br />

formlen NaOH.<br />

Alle syrer indeholder hydrogen,<br />

der kan fraspaltes som en<br />

hydrogen-ion, H+.<br />

De fleste baser indeholder en<br />

hydroxid-ion, OH – .<br />

I en sur opløsning er der mange<br />

hydrogen-ioner, H+.<br />

I en basisk opløsning er der<br />

mange hydroxid-ioner, OH – .<br />

Svovlsyre, H 2SO 4, er det<br />

kemikalie, der fremstilles mest<br />

af i verden.<br />

De fleste metaller danner<br />

hydrogen, når de reagerer med<br />

syre.<br />

Saltsyre, HCl, fremstilles ved at<br />

opløse luftarten hydrogenchlorid,<br />

HCl, i vand.<br />

pH-skalaen går fra 0-14.<br />

En sur opløsning har en pHværdi<br />

mellem 0 og 7. En basisk<br />

opløsning mellem 7 og 14.<br />

Rent vand har en pH-værdi på 7.<br />

På etiketten af et farligt stof<br />

skal der være et orangefarvet<br />

faresymbol. Det viser, om stoffet<br />

er fx brandfarligt, giftigt,<br />

skadeligt for miljøet, eller om<br />

det er ætsende.<br />

R- og S-sætninger på etiketten<br />

fortæller om risikoen ved brug<br />

af stoffet, og hvordan man skal<br />

håndtere stoffet sikkert.<br />

Ved fortynding af koncentrerede<br />

syrer eller baser skal man<br />

150<br />

KATALYSATORER OG ENZYMER<br />

FARLIGE STOFFER<br />

Man kan neutralisere en syre<br />

ved at hælde base i den. Når<br />

pH når op på 7, er syren neutraliseret.<br />

Når en syre og en base blandes,<br />

vil hydrogen-ionerne, H+, fra<br />

syren reagere med hydroxidionerne,<br />

OH – , fra basen. Det<br />

bliver til vand.<br />

En katalysator får en reaktion<br />

til at gå hurtigere, uden at<br />

katalysatoren bliver forbrugt.<br />

Et enzym øger reaktionshastigheden<br />

i biologiske reaktioner.<br />

Næsten alle vaskemidler til tøjvask<br />

indeholder enzymer.<br />

Hydrogenperoxid, H 2O 2, spaltes<br />

let til vand og oxygen.<br />

altid hælde syren eller basen<br />

ned i vand.<br />

Hvis man får noget syre eller<br />

base på huden, skal man skylle<br />

det væk med vand.


Hvad indeholder syrer, der gør dem sure?<br />

Hvilken ion findes i de fleste baser?<br />

Hvad er formlen for svovlsyre og saltsyre?<br />

Hvilken pH-værdi har helt rent vand?<br />

Hvad er en indikator?<br />

Hvordan smager baser?<br />

Hvilken farve har indikatoren lakmus<br />

i en sur opløsning?<br />

Hvis man drypper lidt citronsaft i te, bliver teen lysere.<br />

Hvad kan forklaringen være?<br />

Undersøg, hvilke syrer og baser der er hjemme hos dig.<br />

Hvorfor må man under ingen omstændigheder hælde<br />

rester af syrer eller baser på flasker, der bruges til<br />

drikkevarer?<br />

Planlæg et forsøg, der viser, hvorfor man ikke kan<br />

neutralisere saltsyre med sukkervand.<br />

PRØV DIG SELV<br />

KAN DU HUSKE?<br />

FORSTÅR DU?<br />

UDFORDRING<br />

151<br />

Hvorfor dannes der vand, når en syre reagerer med<br />

en base?<br />

Hvad er forskellen på hydrogenchlorid og saltsyre?<br />

Hvad er forskellen på en sur og en basisk opløsning?<br />

Hvad er formålet med R- og S-sætninger på etiketter<br />

på beholdere med farlige stoffer?<br />

Hvis man har fået syre på huden, hvorfor er det så<br />

ikke en god ide at neutralisere syren ved at hælde<br />

noget base på huden.


Global


miljøkemi<br />

FOSSILE BRÆNDSTOFFER OG BIOGAS<br />

CARBON-KREDSLØBET<br />

LUFTFORURENING OG OZONLAGET<br />

DRIVHUSEFFEKT OG KLIMAÆNDRINGER<br />

CAFE KOSMOS: GRAFITTI PÅ HIMLEN<br />

Der er næsten 900 millioner biler i verden. Hvis man satte dem<br />

i en række, ville den kunne nå rundt om Jorden ca. 70 gange.<br />

Bilerne bruger meget brændstof, og behovet vil endda stige, for<br />

der vil komme endnu flere biler. I vækstlande som Kina og Indien<br />

vil flere få råd til at købe en bil. Det kan føre til højere benzinpriser,<br />

for der er begrænsninger på, hvor meget olie der findes.<br />

Prisen er ikke det eneste problem, for ved afbrænding af brændstof<br />

dannes der CO2 . Det store udslip af CO2 til atmosfæren<br />

er en medvirkende årsag til den globale opvarmning. Det vil<br />

medføre klimaændringer, der kan betyde voldsomme ændringer<br />

af livsvilkårene for mange mennesker – også i Danmark.<br />

Hvorfra kommer naturgassen i Danmark?<br />

Hvad bruger man solcreme til?<br />

I medierne hører vi tit om drivhuseffekten. Hvad er det?<br />

Bliver klimaet i Danmark og resten af verden varmere?<br />

153


GLOBAL MILJØKEMI<br />

Kulmine i Rusland<br />

Havvand<br />

Ikke-porøs sten<br />

Gas<br />

Olie<br />

Vand<br />

Ikke-porøs sten<br />

Olie og gas i jorden<br />

Olie og gas findes altid under et tæt lag af<br />

sten. Det gør, at olien og gassen ikke kan sive<br />

op gennem jorden. I et lag af en porøs sten<br />

findes naturgassen øverst. Under den findes<br />

olien, og nederst vand, for vand er tungere<br />

end olie.<br />

Fossile brændstoffer<br />

og biogas<br />

Kul, olie og naturgas er fossile brændstoffer. Ordet fossil betyder<br />

”udgravet”, dvs. noget, der kan graves op af jorden. Over<br />

90 % af verdens energi bliver produceret ved afbrænding af<br />

fossile brændstoffer. Der bruges derfor store mængder af kul,<br />

olie og naturgas. Så selvom der i jorden er store mængder, vil<br />

de på et tidspunkt slippe op, og det vil resultere i, at vi vil<br />

miste 90 % er verdens energi. Det er derfor nødvendigt at finde<br />

nye energiformer.<br />

Fossile brændstoffer<br />

For 200-300 millioner år siden var næsten hele Jorden dækket<br />

af hav. Når dyr og planter i havet døde, sank de til bunds, og<br />

efter millioner af år blev der opbygget tykke lag af dyre- og<br />

planterester. De er senere blevet dækket af ler, sten og sand,<br />

så de lå tørt og varmt og under stort tryk. Herved blev molekylerne<br />

i dyre- og planteresterne langsomt omdannet til olie<br />

og naturgas.<br />

Kul er dannet lidt på samme måde, men kul stammer fra<br />

planter, der har groet på landjorden. Kul må man grave op af<br />

jorden. Mange steder i verden er der store kulminer, hvorfra<br />

der hentes enorme mængder af kul op. Kullene bliver brugt til<br />

opvarmning og ved fremstilling af elektricitet.<br />

Olie og naturgas<br />

Olien og gassen ligger ikke i store huller eller søer nede i jorden.<br />

Olien og gassen findes i porøse sten, dvs. sten, der er fyldt<br />

med små huller. Sandsten og kalksten har netop mange små<br />

huller, og her kan man finde olie og naturgas.<br />

Da olien ligger langt nede i jorden, er der et stort tryk fra<br />

alle stenene ovenover. Derfor er trykket på naturgassen også<br />

meget stort. Når man borer et hul ned til olien, vil det enorme<br />

tryk fra naturgassen presse olien gennem de porøse stenlag<br />

hen til borehullet, hvor olien vil stige op gennem borerøret.<br />

Efterhånden som olien hentes op, vil trykket falde, så man<br />

i gennemsnit kun får ca. 60 % af olien op.<br />

Kopiark 8.1<br />

154


Olie og naturgas i Danmark<br />

I undergrunden under Nordsøen mellem Danmark og<br />

England/Skotland er der olie og naturgas. Der udvindes så<br />

meget olie og gas i Nordsøen, at Danmark i mange år har kunnet<br />

sælge noget af den til udlandet. Omkring 12 % af olien bruges<br />

til fremstilling af benzin, mens 70 % bliver til fyringsolie,<br />

der bruges til opvarmning, og dieselolie, der bruges til alle<br />

lastbiler og nogle personbiler. Resten af olien bruges til fremstilling<br />

af råvarer til industrien, plastprodukter og andre<br />

kemiske produkter.<br />

Naturgassen sendes i rørledninger ind til Jylland og videre<br />

ud over hele Danmark. Gassen anvendes i industrien, til<br />

boligopvarmning og til produktion af el og varme i små og<br />

store kraftvarmeværker. Næsten halvdelen af befolkningen får<br />

dækket deres energiforbrug af naturgas.<br />

Naturgassen fra Nordsøen dækker en fjerdedel af det danske<br />

energiforbrug. Herudover er der en betydelig eksport af<br />

naturgas til Sverige og Tyskland. Man regner med, at vi kan<br />

udvinde olie i Nordsøen i omkring 15 år endnu. Naturgassen<br />

vil række til 18-20 år.<br />

Naturgas lugter ikke, og derfor tilsætter man et stof, der<br />

lugter af rådne æg. Det er nemlig vigtigt hurtigt at opdage et<br />

udslip af naturgas, for naturgas er brændbar, og den kan<br />

eksplodere. Naturgas kan dog ikke brænde eller eksplodere,<br />

hvis der ikke er oxygen til stede.<br />

Naturgas indeholder flere forskellige stoffer, men der er<br />

over 90 % af luftarten methan, CH 4. Det er den brændbare gas<br />

i naturgas. Den kemiske reaktion for forbrænding eller<br />

eksplosion af methan skrives som:<br />

CH 4 + 2 O 2 ➝ CO 2 + 2 H 2O<br />

Kopiark 8.2 og 8.3<br />

Biogas<br />

Biogas opstår overalt i naturen. Gassen opstår ved forrådnelse<br />

af døde planter og døde dyr. Biogas består af mest methan,<br />

CH4, og lidt mindre CO2. Det er nogle mikroorganismer,<br />

som fx bakterier, der omdanner det organiske stof til<br />

biogas, men der dannes kun biogas, hvor luftens oxygen ikke<br />

kan komme til.<br />

155<br />

GLOBAL MILJØKEMI<br />

Natbillede af boreplatform i Nordsøen.<br />

Forsyningsskibet ankommer.


GLOBAL MILJØKEMI<br />

Naturgas kan eksplodere<br />

Forsøget viser, hvor meget naturgas der skal<br />

være i luften, før naturgassen eksploderer.<br />

Et tændt fyrfadslys sættes ned i en 5 L tom<br />

plasticbøtte, fx til maling.<br />

En tom urinpose fyldes helt med naturgas<br />

fra gashanen. Enden af slangen sættes<br />

ned på bunden af malerbøtten, og<br />

låget lægges løst oven på bøtten.<br />

Nu presses gassen stille og roligt ud af posen<br />

ned i bøtten. På et tidspunkt eksploderer<br />

gassen, og låget ryger op i luften.<br />

Ved at kende malerbøttens rumfang, og<br />

vurdere mængden af naturgas der blev presset<br />

ud af urinposen, kan man bestemme, hvor<br />

mange procent naturgas der var i luften ved<br />

eksplosionen.<br />

Her starter produktionen af biogas.<br />

Nede i bunden af moser, søer og sumpe kan der dannes<br />

sumpgas. Det er bare et andet navn for biogas. Hvis man stikker<br />

en pind ned i bunden af en sump, kommer der af og til<br />

bobler op til overfladen. Luften i boblerne kan brænde, for de<br />

indeholder methan.<br />

Biogasanlæg<br />

I biogasanlæg samler man madrester, urin og afføring fra køer,<br />

svin og mennesker. Blandingen af urin og afføring kaldes<br />

gylle. Den pumpes ind i nogle store, lufttætte beholdere, der<br />

opvarmes til 40-50 °C. Man sørger for, at gyllen har en bestemt<br />

pH-værdi. Herved får bakterierne den temperatur og surhedsgrad,<br />

hvor de hurtigst producerer biogas. Den dannede biogas<br />

stiger til vejrs og kan opsamles. Den kan man nu bruge på<br />

samme måde som naturgas.<br />

Fordele ved biogas<br />

Der er kun begrænsede mængder af olie, naturgas og kul i jorden.<br />

Olien og naturgassen er formentlig brugt op inden for de<br />

156<br />

<br />

EKSPERIMENT


næste 50 år, men der er kul nok til flere hundrede år. Da der<br />

bliver mindre af olie og naturgas, må man finde andre energikilder.<br />

Her kan man bruge biogas som erstatning for fossile<br />

brændstoffer.<br />

Når biogassen er fjernet fra gyllen, kan man bruge resten<br />

som gødning, og den er meget bedre end den ubehandlede<br />

gylle, som landmændene ellers spreder på markerne som gødning.<br />

I Danmark har vi i 2008 tyve store biogasanlæg og mange<br />

flere små. Hvert år behandler de tilsammen over en million<br />

ton husdyrgødning og næsten en halv million ton organisk<br />

affald fra husholdningsaffald, fra industrier som slagterier og<br />

fra de kommunale rensningsanlæg. Halvanden million ton<br />

lyder af meget, men det er kun 5 % af gyllen, der bruges til biogas.<br />

Hvis vi i Danmark udnyttede alt det organiske affald, der<br />

produceres, ville vi få så meget biogas, at det ville dække 14 %<br />

af Danmarks elproduktion og 19 % af fjernvarmen. Biogassen<br />

kan således være med til begrænse vores forbrug af fossile<br />

brændstoffer.<br />

157<br />

GLOBAL MILJØKEMI<br />

I 2007 startede verdens største biogasanlæg<br />

i Foulum i Jylland. Den danske fødevareminister<br />

sagde ved indvielsen: ”Ambitionen<br />

er, at det nye biogasanlæg skal bidrage til<br />

at bringe Danmark i det globale førerfelt<br />

inden for udnyttelsen af energi og næringsstoffer<br />

i husdyrgødning og andre former<br />

for biomasse.”<br />

Nyttige oplysninger<br />

Fossile brændstoffer er kul, olie og naturgas.<br />

Naturgas indeholder mest af det brændbare<br />

stof methan, CH4. Rådnende organiske stoffer, der ikke er<br />

i kontakt med oxygen, danner biogas.<br />

Biogas indeholder mest af methan, CH 4.<br />

Gylle er en blanding af urin og afføring.<br />

Et kraftvarmeværk producerer både elektricitet<br />

og fjernvarme.


GLOBAL MILJØKEMI<br />

Der graves enorme mængder af kul.<br />

Det brændes, og herved dannes der carbondioxid.<br />

Denne reaktion er en del af det store<br />

carbon-kredsløb, der i medierne ofte kaldes<br />

kulstof-kredsløbet.<br />

Carbon-kredsløbet<br />

Vand deltager i et kredsløb, hvor vand skifter tilstandsform til<br />

is og vanddamp. Vandet i søer og have fordamper hele tiden.<br />

Vanddampen bliver til skyer på himlen. Når det regner, kommer<br />

vandet tilbage til jorden. Mange grundstoffer kan også<br />

deltage i et kredsløb. Det er dog anderledes end vands kredsløb.<br />

Ofte starter et grundstof med at være i en kemisk forbindelse,<br />

hvorefter det så flyttes til en anden, en tredje og flere<br />

andre kemiske forbindelser for til sidst igen at ende i den<br />

kemiske forbindelse, hvor det startede. Atomer af grundstoffet<br />

carbon deltager i et sådant kredsløb.<br />

Carbon-kredsløbet<br />

Grundstoffet carbon (kulstof) findes i mange forskellige<br />

kemiske forbindelser. I luften findes carbon som carbondioxid,<br />

CO2. Ligeledes er der i havene opløst store mængder af<br />

carbondioxid. I jorden findes carbon i forskellige sten som<br />

kalksten og marmor. De har formlen CaCO3. I alle levende<br />

væsner, menneskene, dyr og planter, findes carbon. De fossile<br />

158


ændstoffer, olie, kul og naturgas, indeholder også carbon.<br />

Carbon-atomerne er ikke for altid bundet i et bestemt stof. Et<br />

enkelt carbon-atom kan flyttes fra et stof til et andet. Det sker<br />

i et evigt kredsløb, der kaldes carbon-kredsløbet.<br />

CO2 fjernes ved fotosyntese<br />

Carbondioxid, CO2, fjernes fra luften ved fotosyntesen i planterne.<br />

De optager CO2 fra luften, og ved hjælp af sollyset<br />

omdannes luftens CO2 til oxygen, O2, som frigives til luften.<br />

Carbon-atomet fra CO2 ender i sukkerstoffet glukose, der har<br />

den kemiske formel: C6H12O6. Ved fotosyntesen fjernes CO2 fra luften, mens planterne vokser sig større.<br />

Reaktionen for fotosyntesen kan skrives:<br />

sollys + 6 H 2O + 6 CO 2 ➝ C 6H 12O 6 + 6 O 2<br />

Halvdelen af fotosyntesen foregår i verdenshavene ved hjælp<br />

af plankton. Den anden halvdel sker på landjorden ved hjælp<br />

af træer, græs og andre planter.<br />

Kopiark 8.4<br />

CO2 optages i vand<br />

Vanddråber i luften optager CO2 fra luften. Når CO2 opløses<br />

i vand, dannes den svage syre kulsyre, H2CO3. Man kunne tro,<br />

at pH i regnvand er 7, og at regnvand derfor er neutralt. Men<br />

på grund af indholdet af CO2 i luften er regnvand lidt surt.<br />

pH-værdien af regnvand er altid mindre end 5,6.<br />

Der er opløst store mængder CO2 i verdenshavene. I havene<br />

i kolde områder, fx ved Grønland og ud for Norges kyst,<br />

har overfladevandet større densitet end vandet længere nede.<br />

Derfor vil overfladevandet synke ned til større dybder, og vandet<br />

vil tage det opløste CO2 med sig. Det bruges af dyr i vandet<br />

til at opbygge deres skeletter og skaller.<br />

Når dyrene dør, ender skeletterne og skallerne på bunden af<br />

havet. Gennem millioner af år kan der dannes tykke lag, hvor<br />

skallerne presses sammen til kalksten. Ved senere foldninger af<br />

jordskorpen kan disse lag komme op over havoverfladen som<br />

bjerge af kalksten. Under næsten hele Danmark ligger der et<br />

tykt kalkstenslag, der er dannet på denne måde.<br />

Kopiark 8.5 og 8.6<br />

159<br />

GLOBAL MILJØKEMI<br />

Man kan se, at verdens koralrev er ved at dø.<br />

De bliver mindre. Man ved ikke, hvad det<br />

skyldes. Måske er det fordi, der i de sidste<br />

hundrede år er kommet mere CO2 i luften.<br />

Det har gjort havet mere surt, så kalken i koralrevene<br />

går i opløsning.<br />

Muslingeskaller indeholder kalk i form af<br />

calciumcarbonat, CaCO3. Farverne kommer<br />

fra forskellige andre stoffer, ofte forbindelser<br />

med jern.


GLOBAL MILJØKEMI<br />

Nyttige oplysninger<br />

Carbon-kredsløbet beskriver, hvordan carbon-atomer<br />

kan flyttes fra et stof til et<br />

andet. Det sker i et evigt kredsløb.<br />

Fotosyntesen i planterne omdanner ved<br />

hjælp af sollys luftens carbondioxid til oxygen.<br />

Carbon-atomet fra CO2 ender i sukkerstoffet<br />

glukose.<br />

Reaktionen for fotosyntesen kan skrives:<br />

sollys + 6 H2O + 6 CO2 ➝ C6H12O6 + 6 O2 Regnvand er ikke neutralt. På grund af indholdet<br />

af CO2 i luften er pH-værdien af helt<br />

ren regn 5,6.<br />

Fotosyntese<br />

Forskellige kilder der frigiver CO 2<br />

Kul, olie, benzin og naturgas indeholder alle carbon. Når de<br />

brænder, dannes der CO 2.<br />

Forbrændingen af kul kan skrives som:<br />

C + O 2 ➝ CO 2<br />

Den største del af naturgas er methan, der har formlen CH 4.<br />

Forbrændingen af methan kan skrives som:<br />

CH 4 + 2 O 2 ➝ CO 2 + 2 H 2O<br />

Ved skovbrande frigives der også CO 2.<br />

Når dyr og mennesker spiser planter og anden føde, nedbrydes<br />

stofferne i føden. De stoffer, der indeholder carbon, ned-<br />

160<br />

Carbonkredsløb


EKSPERIMENT<br />

Benzin brænder<br />

I en konisk kolbe med bred hals hældes lidt mættet kalkvand<br />

eller CO2-indikator. Der hældes lidt heptan på en forbrændingsske.<br />

Heptanen antændes, og forbrændingsskeen føres ned<br />

i kolben. Når benzinen er brændt, tages skeen op. Der sættes<br />

en prop i kolben, der rystes.<br />

Hvis der er brugt mættet kalkvand, dannes der bundfald.<br />

Hvis der er brugt CO2-indikator, vil den skifte farve fra rød til<br />

gul. Det viser, at der er dannet CO2 ved forbrændingen.<br />

Formlen for heptan er C7H16. Ved forbrændingen dannes<br />

der CO2. Reaktionen kan skrives:<br />

C7H16 + 11 O2 ➝ 7 CO2 + 8 H2O brydes til CO 2, der udåndes. For sukkerstoffet glukose kan<br />

reaktionen skrives som:<br />

C 6H 12O 6 + 6 O 2 ➝ 6 CO 2 + 6 H 2O + energi<br />

Når dyr og planter dør, nedbrydes de også. Det sker ved, at<br />

bakterier og andre mikroorganismer nedbryder større molekyler<br />

til mindre, så der dannes CO 2.<br />

Nogle vulkaner kan udsende CO 2. Hvis lavaen ved et udbrud<br />

strømmer op gennem et lag af kalksten, vil lavaens høje<br />

temperatur spalte kalkstenen, der bl.a. omdannes til CO 2.<br />

Herved kan der sendes enorme mængder af CO 2 op i luften.<br />

161<br />

GLOBAL MILJØKEMI<br />

Den 18. maj 1980 eksploderede vulkanen<br />

Mount St. Helens i USA. Det blev det største<br />

vulkanudbrud i USA´s historie. Under<br />

udbruddet udsendte vulkanen hver dag<br />

enorme mængder CO2. Den mængde CO2, som verdens vulkaner<br />

udsender, svarer til ca. 3 % af den mængde,<br />

der frigives ved afbrænding af fossile<br />

brændstoffer.


GLOBAL MILJØKEMI<br />

Når lynet slår ned, spaltes luftmolekyler i<br />

lynets bane. Når oxygenmolekylerne spaltes,<br />

kan de samles igen til den farlige luftart<br />

ozon.<br />

O 2 – Oxygen O 3 – Ozon<br />

Det livsnødvendige oxygen, har formlen O2. Det farlige ozon har formlen O3. Luftforurening og ozon<br />

Ozon er en luftart. Den er ekstrem farlig, men den er også livsnødvendig.<br />

Ved jordoverfladen vil vi helst være fri for den,<br />

men højt oppe i atmosfæren beskytter den livet på Jorden.<br />

Ozon stopper nemlig Solens farlige ultraviolette stråling.<br />

Ozon<br />

Efter et kraftigt tordenvejr kan man lugte ozon. Det dannes,<br />

når lynet slår ned. Man kan også lugte ozon ved el-kontakter,<br />

der tændes og slukkes. Ozon er en luftart med en stikkende<br />

lugt. Navnet ozon kommer fra græsk, hvor ozein betyder “at<br />

lugte”. Det er skadeligt at indånde ozon i større mængder, for<br />

ozon er et meget reaktivt molekyle; næsten alle stoffer vil reagere<br />

med det.<br />

På sin vej gennem luften rammer lynet en masse oxygenmolekyler,<br />

der spaltes i oxygen-atomer. Når disse atomer støder<br />

ind i et oxygenmolekyle, vil der dannes et ozonmolekyle. Molekylet<br />

har formlen O3. Det er opbygget af tre oxygen-atomer.<br />

Reaktionerne for dannelse af ozon kan skrives således:<br />

lyn + et oxygenmolekyle ➝ to oxygen-atomer<br />

Et oxygen-atom + et oxygenmolekyle ➝ et ozonmolekyle<br />

Skrevet med formler ser reaktionerne således ud:<br />

lyn + O 2 ➝ 2 O<br />

O + O 2 ➝ O 3<br />

De giftige NOX-er Når et lyn brager gennem luften, bliver temperaturen omkring<br />

lynets bane så høj, at alle luftmolekylerne kan splittes ad i atomer.<br />

Det gælder også nitrogen. De frie nitrogen-atomer kan<br />

reagere med oxygen-atomerne, så der dannes kemiske forbindelser<br />

mellem nitrogen og oxygen. Det er fx nitrogen-oxid,<br />

NO, og nitrogen-dioxid, NO2. Disse stoffer er meget giftige. De<br />

kaldes NOX-er. X-et står for antallet af oxygen-atomer i molekylet.<br />

Stofferne skrives af og til som NOX.<br />

Denne spaltning af luftmolekyler sker også andre steder,<br />

hvor temperaturen er meget høj. I benzin- og dieselmotorer<br />

162


trækkes der luft ind til forbrændingen, hvor luftens oxygen skal<br />

bruges. Ved den høje temperatur under forbrændingen spaltes<br />

nitrogen-atomerne, så der dannes nitrogen-oxider. De sendes ud<br />

i luften med udstødningsgassen. På samme måde dannes der<br />

nitrogen-oxider ved alle forbrændinger. Selv når man hygger sig<br />

med tændte stearinlys, dannes de giftige nitrogen-oxider.<br />

Kopiark 8.7<br />

Ozon ved jordoverfladen<br />

Ozon dannes også, når sollys rammer forurening i luften, især<br />

NOX-er. Lyset slår NOX-molekylet i stykker, så der frigives et<br />

oxygen-atom. Det kan bindes til et oxygenmolekyle, så der dannes<br />

ozon. Reaktionen kan skrives, når NOX-molekylet er NO2: NO 2 + O 2 ➝ NO + O 3<br />

Hvor der kører mange biler, dannes der meget NO X, og dermed<br />

også meget ozon. Derfor er der mere ozon i luften i byerne<br />

end ude på landet. På en sommerdag med meget sollys og<br />

vindstille stiger mængden af ozon i byerne.<br />

I Danmark er vi ikke så hårdt ramt af ozon, men i det sydlige<br />

Europa, hvor sollyset er meget kraftigere, kan man opleve,<br />

at øjnene klør, og det river i næsen.<br />

Mængden af ozon i luften er to- til tredoblet i de sidste<br />

hundrede år. Det skyldes forurening fra menneskene.<br />

Kopiark 8.8, 8.9 og 8.10<br />

Ozonlaget<br />

Ozon ved jordoverfladen er forurening, men det er det ikke<br />

højt oppe i atmosfæren. I 10 til 50 kilometers højde findes ozon<br />

som en del atmosfæren. Her ligger ozonlaget.<br />

Ozon i ozonlaget dannes af sollyset. Når Solens ultraviolette<br />

stråling rammer et oxygenmolekyle, spaltes det i to oxygen-atomer.<br />

De frie oxygen-atomer vil, når de rammer et oxygenmolekyle,<br />

reagere med dette og danne et ozonmolekyle.<br />

Således er det Solens stråling, der hele tiden danner ozonmolekyler<br />

i ozonlaget.<br />

Skrevet med formler ser reaktionerne således ud:<br />

Ultraviolet stråling + O 2 ➝ 2 O<br />

og: O + O 2 ➝ O 3<br />

163<br />

Ozonlaget<br />

60 km<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

0<br />

Stratosfære<br />

(15-50 km)<br />

Ozonlag<br />

(10-50 km)<br />

Troposfære<br />

(Op til 15 km)<br />

Lange flyvninger<br />

GLOBAL MILJØKEMI<br />

Meteorologisk<br />

luftballon<br />

Flyvning over længere strækninger foregår<br />

ofte i 10 til 15 kilometers højde. Under<br />

flyvningen tages der frisk luft ind i kabinen<br />

fra luften uden for flyet. Men ozonen i<br />

luften vil få passagererne til at hoste og<br />

give dem smerter i brystet. Derfor lader<br />

man luften passere filtre, der spalter ozonmolekylerne<br />

til oxygen.


GLOBAL MILJØKEMI<br />

Solcreme<br />

Når UV-indekset er højt, skal man undgå<br />

sollyset i middagstimerne. Man kan beskytte<br />

sig med solcreme. Den kan indeholde det<br />

faste stof titandioxid, der stopper al solstråling,<br />

eller et kemisk stof, der kun stopper<br />

den farlige ultraviolette stråling.<br />

Ozonlaget beskytter os<br />

Faktisk er der ikke ret meget ozon i ozonlaget. Der er kun et<br />

ozonmolekyle pr. 2,5 millioner luftmolekyler. Hvis man kunne<br />

samle alt ozon og flytte det ned til Jordens overflade, ville dette<br />

ozonlag kun være 3 millimeter tykt. Men selv om der ikke er<br />

meget ozon, så er det ozonlaget, der beskytter alle levende væsner<br />

på Jorden mod den del af Solens stråling, som er ekstra farlig.<br />

Man kan sige, at ozonlaget er jordens ”solbrille”.<br />

Den farligste del af Solens ultraviolette stråling opfanges<br />

af ozonlaget. Når et ozonmolekyle rammes af ultraviolet stråling,<br />

opfanges strålingen af ozonmolekylet, der spaltes, så der<br />

dannes et oxygenmolekyle og et frit oxygen-atom:<br />

Ultraviolet stråling + et ozonmolekyle ➝<br />

et oxygenmolekyle + et frit oxygen-atom<br />

Skrevet med formler ser det sådan ud:<br />

Ultraviolet stråling + O 3 ➝ O 2 + O<br />

Ozonlaget stopper stort set al farlig stråling. Et væsen, der<br />

ikke kunne se det almindelige lys, som vi kan, men kun den<br />

farlige ultraviolette stråling, ville ved at kigge op i himlen<br />

midt på dagen, kun se mørk nat.<br />

Nedbrydning af ozonlaget<br />

For ca. halvtreds år siden lykkedes det at fremstille nogle helt<br />

nye stoffer, de såkaldte CFC-gasser. Det er nogle kemiske stoffer,<br />

der indeholder grundstofferne Carbon, Fluor og Chlor.<br />

CFC-gasserne viste sig at have nogle fremragende egenskaber.<br />

De var meget modstandsdygtige over for andre stoffer. Derfor<br />

kunne man blande dem med alle andre stoffer, uden at de reagerede<br />

med disse. Ikke engang oxygen reagerede de med, for<br />

stofferne kunne ikke brænde. De blev derfor bl.a. brugt som<br />

kølemiddel i køleskabe og som drivmiddel i spraydåser.<br />

Først mange år senere opdagede man, at gasserne er så<br />

holdbare, at når de kommer ud i atmosfæren, bliver de der i<br />

årevis. Før eller siden når de helt op til ozonlaget, og her er et<br />

stof, ozon, der er så reaktivt, at det kan spalte CFC-gasserne.<br />

Problemet er så, at ozonmolekylerne i ozonlaget forsvinder. Det<br />

er så uheldigt, at et enkelt CFC-molekyle kan spalte i titusindvis<br />

af ozonmolekyler.<br />

164


EKSPERIMENT<br />

Ozon og nitrogendioxid<br />

Den viste opstilling bygges. En stor kolbe spændes fast<br />

og anbringes over to bukkede stålstænger, der er sat<br />

fast i isolerende polstænger. Afstanden mellem den<br />

nederste del af stålstængerne skal være ca. en centimeter.<br />

Den øverste del af stængerne må ikke røre glasset i<br />

kolben.<br />

Der tændes for stikkontakten. Den ene polstang skubbes<br />

hen mod den anden, til der springer en gnist. Ved<br />

Hul i ozonlaget<br />

Det har vist sig, at der er forsvundet så mange ozonmolekyler, at<br />

Solens farlige ultraviolette stråling kan slippe gennem ozonlaget<br />

og nå helt ned til Jordens overflade. Man siger, at ozonlaget er<br />

blevet tyndere, eller at der er “hul i ozonlaget”.<br />

Et tyndere ozonlag giver mere ultraviolet stråling på Jordens<br />

overflade. Mange flere mennesker vil få hudkræft og dø af det.<br />

100 000 mennesker dør hvert år af hudkræft. Problemet er størst<br />

på den sydlige halvkugle, hvor ozonlaget er tyndest. Der vil<br />

komme flere øjensygdomme og vores immunsystem vil forringes,<br />

så vi oftere bliver syge. For dyrene vil det gå på samme<br />

måde. Ligeledes vil planterne tage skade af strålingen.<br />

Man regner med, at høstudbyttet i Danmark er faldet med<br />

10 % på grund af det højere ozonindhold i luften, for ozon skader<br />

planternes celler.<br />

165<br />

Nyttige oplysninger<br />

Ozon har formlen O 3.<br />

GLOBAL MILJØKEMI<br />

derefter at trække polstangen lidt tilbage, dannes der<br />

en lysbue, som klatrer op mellem stålstængerne. Efter<br />

et stykke tid kan man se en rødbrun luftart i kolben.<br />

Der slukkes for stikkontakten og ledningerne fjernes.<br />

Ved at lugte forsigtigt til kolbens munding kan man<br />

lugte en blanding af ozon, O3, og nitrogendioxid, NO2, der er den rødbrune luftart. De dannes på grund af<br />

den høje temperatur i gnisterne. Ved den høje temperatur<br />

kan oxygen- og nitrogenmolekyler i luften spaltes,<br />

så der kan dannes ozon og nitrogendioxid.<br />

NOX-er er et fællesnavn for mange giftige<br />

kemiske forbindelser mellem nitrogen og<br />

oxygen. X-et står for antallet af oxygen-atomer<br />

i molekylet.<br />

Ozonlaget ligger i atmosfæren i 10 til 50<br />

kilometers højde.<br />

Den farlige ultraviolette stråling fra Solen<br />

mindskes af ozonlaget.<br />

”Hul i ozonlaget” er et udtryk for, at ozonlaget<br />

et bestemt sted på Jorden er blevet tyndere.<br />

CFC-gasserne nedbryder ozonlaget.


GLOBAL MILJØKEMI<br />

Mængden af CO 2 i luften er nu højere, end<br />

den har været den sidste halve million år, og<br />

den stiger stadig. Er det en vigtig årsag til den<br />

globale opvarmning?<br />

Drivhuseffekt<br />

og klimaændringer<br />

Drivhuseffekten er et emne, der diskuteres meget i medierne.<br />

Hvad er drivhuseffekten, og hvad kan man gøre for at mindske<br />

drivhuseffekten? Betyder den voksende udledning af carbondioxid,<br />

CO 2, at den globale opvarmning vil ødelægge<br />

Jordens klima?<br />

Carbondioxid er et affaldsprodukt<br />

Det meste carbondioxid, CO2, dannes ved afbrænding af de<br />

fossile brændstoffer, naturgas, olie og kul. Man kan med<br />

moderne anlæg få mere nyttig energi ud af forbrændingen,<br />

men man kan ikke hindre dannelsen af carbondioxid. På<br />

verdensplan dannes der 36 milliarder ton om året. Alt dette<br />

ender i atmosfæren.<br />

I de sidste hundrede år er der kommet flere og flere mennesker<br />

på Jorden, og der er kommet mere og mere industri.<br />

Det kræver mere opvarmning, og derfor er CO2-indholdet i<br />

luften steget så meget, at det er højere, end det har været i<br />

mere end den sidste halve million år. Der produceres så store<br />

mængder af CO2, at planterne ikke kan nå at optage det ved<br />

fotosyntesen.<br />

CO 2-neutrale brændstoffer<br />

0,0400 %<br />

0,0350<br />

0,0300<br />

166<br />

CO 2 – indholdet i luften målt i procent<br />

1000 1200 1400<br />

Årstal<br />

1600 1800 2000<br />

CO2- neutrale brændstoffer er ikke fossile brændstoffer. Biogas er<br />

et såkaldt CO2-neutralt brændstof. Det betyder, at der ved<br />

afbrænding udledes samme mængde CO2, som der ville komme,<br />

hvis biomassen fik lov til at blive omdannet i naturen.


Drivhuseffekten<br />

Det er Solens stråler, der opvarmer Jorden. Men Jorden udsender<br />

også stråling. Om natten udsender den varme jordoverflade<br />

usynlig varmestråling, infrarød stråling, ud mod rummet.<br />

Heldigvis er der mange stoffer i atmosfæren, der opfanger<br />

denne stråling. Ellers ville strålingen forsvinde ud i verdensrummet,<br />

og Jordens natside ville blive voldsomt afkølet. Nu<br />

ender jordoverfladens varmestråling i atmosfæren, som kan<br />

opvarme jordoverfladen.<br />

Denne opvarmning af Jorden kaldes drivhuseffekten, fordi<br />

opvarmningen foregår på samme måde som i en gartners<br />

drivhus. Glasset i et drivhus lader Solens lys og varmestråling<br />

komme ind til planterne, men den varmestråling, som planterne<br />

og jorden derefter udsender, kan ikke komme ud gennem<br />

glasset. Og så stiger temperaturen i drivhuset.<br />

De luftarter, der opfanger Jordens varmestråling er vanddamp,<br />

carbondioxid, ozon og methan. De kaldes drivhusgasser.<br />

Vanddamp i atmosfæren bidrager mest til drivhuseffekten.<br />

Derefter kommer CO 2, der bidrager med omkring 20 %.<br />

Hvis vi ikke havde drivhusgasserne i atmosfæren, ville vi få<br />

nogle voldsomme temperaturskift fra dag til nat, og temperaturen<br />

på Jorden ville være ca. 30 grader lavere.<br />

Der dannes ikke kun drivhusgasser ved afbrænding af fossile<br />

brændstoffer. Der er enorme arealer, hvor der dyrkes ris,<br />

og rismarker skal være oversvømmet. Derfor dannes der<br />

meget biogas på bunden af rismarkerne, og herved kommer<br />

der meget methan op i atmosfæren. Når dyr og mennesker<br />

prutter, kommer der også meget metan, og da der er mange<br />

køer, grise, får og geder, kommer der meget store mængder<br />

methan herfra.<br />

Kopiark 8.11 og 8.12<br />

Vanddamp og skyer<br />

I en ørken kan luften være meget tør; den indeholder kun lidt<br />

vanddamp. Andre steder i verden kan der være megen vanddamp<br />

i luften. Indholdet af vanddamp i luften betegnes som luftfugtigheden.<br />

Fx kan der i en liter luft ved 20 °C være 1,7 g vanddamp.<br />

Ved så stor en luftfugtighed siger man, at luften er mættet med<br />

vanddamp. Luftfugtigheden er 100 %. I en liter luft mættet med<br />

vanddamp vejer vanddampen mere end luften.<br />

167<br />

GLOBAL MILJØKEMI<br />

De vigtigste drivhusgasser<br />

Vanddamp, H2O Carbondioxid, CO2 Methan, CH4 Ozon, O3 Rismark i Kina. Herfra bobler der meget methan<br />

op i atmosfæren.


GLOBAL MILJØKEMI<br />

En sky i en flaske<br />

Forsøget ses bedst i et mørklagt lokale.<br />

Sæt et kort glasrør gennem en gummiprop.<br />

En gummislange på ca. 10 cm sættes på glasrøret.<br />

I en literflaske af klart glas hældes lunkent<br />

vand til en højde af ca. 1 cm. En prop uden hul<br />

sættes på flasken, og flasken rystes kraftigt.<br />

Proppen tages af og udskiftes med proppen<br />

med glasrør og gummislange.<br />

Med munden suges der kraftigt i slangen for<br />

at få et undertryk i flasken, og med fingrene<br />

knækkes slangen og presses helt tæt sammen.<br />

En tændstik tændes og pustes ud, og den holdes<br />

straks hen under enden af slangen, der<br />

åbnes, så røgpartiklerne suges op i flasken.<br />

Nu pustes der af al kraft i slangen, så der<br />

kommer et overtryk i flasken, slangen klemmes<br />

sammen. En lommelygte tændes, så den lyser<br />

op i bunden af flasken. Efter et halvt minut<br />

åbnes slangen.<br />

I flasken ses, hvordan der dannes en sky.<br />

En sky består af meget små vanddråber.<br />

Røgpartiklerne var nødvendige, for vanddråber<br />

dannes bedst, når der er små partikler, fx<br />

sodpartikler, i luften. Vanddampen fortættes<br />

nemmest ved kontakt med et fast stof,<br />

en krystallisationskerne.<br />

Når luften er varmere, kan den optage mere vanddamp. Ude<br />

over havet fordamper vand fra overfladen, og luftfugtigheden<br />

øges. Når luften stiger til vejrs, afkøles luften, og den kan ikke<br />

længere indeholde så megen vanddamp. Vanddampen fortætter,<br />

og der dannes små vanddråber. De ses som skyer. Når<br />

vanddråber støder ind i hinanden, vokser de sig større og større,<br />

og før eller senere bliver de så store og tunge, at det begynder<br />

at regne.<br />

Kopiark 8.13<br />

168<br />

<br />

EKSPERIMENT


Jorden bliver varmere<br />

Drivhuseffekten har givet Jorden en behagelig temperatur, men<br />

de sidste tyve år har vist, at der er en klimaændring i gang. Jorden<br />

bliver varmere, og det vil medføre nogle meget uheldige konsekvenser.<br />

Ørknerne vil brede sig. Der vil komme flere naturkatastrofer<br />

med storme, oversvømmelser og tørke. Når isen rundt om<br />

på Jorden smelter, og når havvandet bliver varmere og udvider<br />

sig, så vil havene stige. I de sidste hundrede år er havet steget med<br />

10-20 cm, og man forventer, at havet vil fortsætte med at stige.<br />

Herved vil store landområder blive oversvømmet og mange millioner<br />

mennesker må flytte.<br />

Klimaet i Danmark<br />

I disse år har vi i Danmark en varm periode. 2006 blev det varmeste<br />

år, der er målt. Når det bliver varmere i Danmark, vil<br />

insekter fra sydligere egne kunne leve her. Det vil få katastrofale<br />

følger for vores landbrug og skovbrug. Fx er kastanjetræerne<br />

ved at blive fældet, fordi de er angrebet af kastanjeminermøllet,<br />

som for nylig er kommet til Danmark. Man forventer,<br />

at alle kastanjetræer i Danmark er døde i løbet af 10 år. Det<br />

samme har vi tidligere set ske for elmetræerne. Det kan også<br />

få konsekvenser for menneskene, for muligvis vil også malariamyggen<br />

kunne leve her.<br />

Begrænsning af CO2-udslip Hvis man vil undgå en global temperaturstigning, må man mindske<br />

drivhuseffekten. Mængden af vanddamp i atmosfæren kan<br />

ikke begrænses, men det kan mængden af CO2. Derfor prøver<br />

man at begrænse udledningen af CO2, og man prøver at finde<br />

alternative energikilder, som fx vindkraft, bølgekraft og solenergi.<br />

På et møde i Japan i 1997 blev den såkaldte Kyoto-protokol<br />

vedtaget. Heri forpligtede de industrialiserede lande sig til at<br />

reducere deres udslip af drivhusgasser. Det har efterfølgende vist<br />

sig, at mange lande ikke kunne eller ville reducere deres forbrug<br />

af fossile brændstoffer.<br />

Man regner med, at flytrafikken bidrager med mere end to<br />

procent af den samlede CO2-udledning. Men trafikkens bidrag<br />

til drivhuseffekten er dog mindst tre gange større, for vanddamp<br />

er den gas, der bidrager mest til drivhuseffekten. Væksten i flytrafikken<br />

får alvorlige konsekvenser for miljøet.<br />

169<br />

Drivhuseffekten<br />

Nyttige oplysninger<br />

GLOBAL MILJØKEMI<br />

Uden drivhuseffekten ville temperaturen<br />

på Jorden være ca. 30 grader lavere.<br />

Drivhusgasser er luftarter, der absorberer<br />

varmestrålingen fra jordoverfladen.<br />

De vigtigste drivhusgasser er vanddamp,<br />

carbondioxid og methan.<br />

Vanddamp i atmosfæren bidrager mest<br />

til drivhuseffekten.<br />

Luftfugtigheden angiver, hvor stort<br />

indholdet af vanddamp er i luften.<br />

CO 2-neutrale brændstoffer er ikke-fossile<br />

brændstoffer. Biogas er et CO 2-neutralt<br />

brændstof.


CAFE KOSMOS<br />

GRAFFITI<br />

PÅ HIMLEN<br />

Hen over den blå himmel ses lange hvide streger.<br />

Af og til ser man, hvordan de dannes lige bag et fly,<br />

der bevæger sig højt oppe på himlen. Stregerne opstår<br />

ved fortætning af vanddamp i udstødningsgassen fra<br />

flyets jetmotorer. Stregerne kaldes kondensstriber.<br />

Kondensstriber. Nogle helt nye og nogle, der er flere timer gamle.<br />

170<br />

KONDENSSTRIBER<br />

Kondensstriber dannes kun i stor<br />

højde, men her – i omkring 10 kilometers<br />

højde – foregår de fleste flyveture<br />

over længere strækninger. I<br />

denne højde ligger temperaturen i<br />

området –30 til –60 °C. I lavere højde<br />

dannes der ikke kondensstriber,<br />

for der er det ikke koldt nok.<br />

Den varme udstødningsgas fra jetmotorerne<br />

indeholder vanddamp,<br />

som hurtigt afkøles af den kolde,<br />

omgivende luft. Allerede lige bag<br />

flyet dannes der dråber eller iskrystaller<br />

af fortættet vanddamp. Dannelsen<br />

af vanddråberne foregår på<br />

samme måde, som når man en vinterdag<br />

ser, at udåndingsluften danner<br />

en hvid tåge.<br />

Et fly danner ikke altid kondensstriber.<br />

Nogle dage ser man fly højt på<br />

himlen, uden at der dannes striber.<br />

Hvis luftfugtigheden i luften omkring<br />

flyet er tilstrækkelig lav, vil de dannede<br />

iskrystaller hurtigt omdannes<br />

til vanddamp. De sublimerer.<br />

Hvis luftfugtigheden derimod er høj,<br />

vil kondensstriberne kunne blive<br />

hængende i timevis. De vil endda<br />

kunne blive tykkere og mere udbredte.<br />

Iskrystallerne vil vokse i størrelse,<br />

fordi de opsamler vandmolekyler<br />

fra luften. I løbet af et par<br />

timer kan striberne brede sig til et<br />

mange kilometer bredt dække, der<br />

faktisk er et lag af skyer. På denne<br />

måde vil skyerne efter et enkelt fly<br />

efterhånden kunne dække i tusindvis<br />

af kvadratkilometer. Kondensstriber<br />

er således skyer; den eneste<br />

forskel er, at kondensstriberne er<br />

menneskeskabte.<br />

Der ses flest kondensstriber om<br />

dagen og om aftenen. Om morge-


Rumfærgen Challenger opsendes<br />

d. 28. januar 1986. Rumfærgen er<br />

fastgjort til den enorme tank, der<br />

indeholder hydrogen og oxygen.<br />

CAFE KOSMOS<br />

Temperaturen i luften omkring flyet er så lav, at kondensstriberne dannes<br />

lige bag motorerne.<br />

nen er de mere sjældne, for i løbet<br />

af natten er den foregående dags<br />

striber fordampet. Flytrafikken er<br />

mindre om natten og morgendagens<br />

flytrafik er ikke begyndt.<br />

DRIVHUSEFFEKTEN<br />

Ved forbrænding af flybenzin i luften<br />

og andre fossile brændstoffer<br />

her på jordoverfladen dannes der<br />

masser af vanddamp og masser af<br />

carbondioxid, CO 2. Men der dannes<br />

også massevis af små partikler af<br />

bl.a. sod og rester af brændstof.<br />

Disse partikler fungerer som krystallisationskerner<br />

for dannelsen af<br />

vanddråber eller iskrystaller. For<br />

vanddamp fortættes lettest på en<br />

krystallisationskerne. Partiklerne kan<br />

hænge i atmosfæren i månedsvis,<br />

og hver gang luftfugtigheden stiger,<br />

vil der på partiklerne kunne kondenseres<br />

vanddråber eller iskrystaller<br />

til dannelse af nye skyer.<br />

Satellitfoto af nye og ældre kondensstriber over den Engelske Kanal mellem<br />

England og Frankrig.<br />

171<br />

På en skyfri himmel vil Jordens<br />

infrarøde varmeudstråling kunne<br />

forsvinde ud i verdensrummet. Er<br />

der skyer, vil de opfange varmeudstrålingen<br />

og som en dyne holde på<br />

varmen. Jo flere skyer, jo højere bliver<br />

temperaturen på jordoverfladen.<br />

Det er det fænomen, der kaldes<br />

drivhuseffekten.<br />

ANTALLET AF SKYER VOKSER<br />

En højere temperatur vil medføre<br />

større fordampning fra havet, og<br />

med større luftfugtighed vil der dannes<br />

endnu flere skyer. Mængden af<br />

skyer på Jorden er steget med mere<br />

end tre procent på 10 år. Kondensstriberne<br />

er således en medvirkende<br />

årsag til den globale opvarmning.<br />

ANTAL SOLSKINSTIMER FALDER<br />

De flere skyer har været årsag til, at<br />

man over hele verden har fået færre<br />

solskinstimer. Dette fænomen kaldes<br />

global formørkelse. I Europa er<br />

antallet af solskinstimer faldet med<br />

16 % i løbet af de sidste 50 år.


DET VED DU NU OM GLOBAL MILJØKEMI<br />

FOSSILE BRÆNDSTOFFER OG BIOGAS<br />

De fossile brændstoffer er kul,<br />

olie og naturgas.<br />

Naturgas indeholder mest af<br />

det brændbare stof methan,<br />

CH 4.<br />

Biogas dannes af rådnende<br />

organiske stoffer, der ikke er<br />

i kontakt med oxygen.<br />

Biogas indeholder mest af<br />

methan, CH 4.<br />

CARBON-KREDSLØBET LUFTFORURENING<br />

OG OZONLAGET<br />

Carbon-kredsløbet beskriver,<br />

hvordan carbon-atomer kan<br />

flyttes fra et stof til et andet.<br />

Det sker i et evigt kredsløb.<br />

Ved hjælp af sollys kan<br />

planterne omdanne luftens<br />

carbondioxid til oxygen.<br />

Carbon-atomet fra CO 2 ender<br />

i sukkerstoffet glukose.<br />

Processen kaldes fotosyntese.<br />

Reaktionen for fotosyntesen<br />

kan skrives: sollys + 6 H 2O<br />

+ 6 CO 2 ➝ C 6H 12O 6 + 6 O 2.<br />

Regnvand er ikke neutralt. På<br />

grund af indholdet af CO 2 i<br />

luften er pH-værdien af helt<br />

ren regn 5,6.<br />

Ozon har formlen O 3.<br />

NO X-er er et fællesnavn for<br />

mange giftige kemiske<br />

forbindelser mellem nitrogen<br />

og oxygen. X-et står for antallet<br />

af oxygen-atomer i molekylet.<br />

Ozonlaget ligger i atmosfæren<br />

i 10 til 50 kilometers højde.<br />

Ozonlaget stopper den farlige<br />

ultraviolette stråling fra Solen.<br />

Et ”hul i ozonlaget” er et<br />

udtryk for, at ozonlaget et<br />

bestemt sted på Jorden er<br />

blevet tyndere.<br />

CFC-gasserne indeholder grundstofferne<br />

carbon, fluor og chlor.<br />

CFC-gasserne nedbryder ozonlaget.<br />

172<br />

DRIVHUSEFFEKT<br />

OG KLIMAÆNDRINGER<br />

Uden drivhuseffekten ville<br />

temperaturen på Jorden være<br />

ca. 30 grader lavere.<br />

Drivhusgasser er luftarter, der<br />

opfanger varmestrålingen fra<br />

jordoverfladen.<br />

De vigtigste drivhusgasser er<br />

vanddamp, carbondioxid og<br />

methan.<br />

Vanddamp er den vigtigste<br />

drivhusgas, for vanddamp<br />

bidrager mest til drivhuseffekten.<br />

Luftfugtigheden angiver, hvor<br />

stort indholdet af vanddamp er<br />

i luften.<br />

Biogas er et CO 2-neutralt<br />

brændstof. Det er ikke et fossilt<br />

brændstof.


Hvorfor er der ikke fossile<br />

brændstoffer nok?<br />

Hvordan kan du og din familie<br />

være med til at nedbringe<br />

CO 2-udslippet?<br />

Hvordan skal vi reagere, når<br />

der er et hul i ozonlaget over<br />

Danmark?<br />

Hvordan vil Danmark blive<br />

berørt, hvis vandstanden i<br />

havene stiger?<br />

PRØV DIG SELV<br />

KAN DU HUSKE? FORSTÅR DU?<br />

Nævn nogle fossile brændstoffer.<br />

Hvilket stof er der mest af i<br />

naturgas?<br />

Hvilken luftart omdanner<br />

planterne ved fotosyntese?<br />

Hvor findes ozonlaget?<br />

Ville temperaturen på Jorden<br />

være højere eller lavere uden<br />

drivhuseffekten?<br />

UDFORDRING<br />

173<br />

Hvorfor er biogas ikke et fossilt<br />

brændstof?<br />

Hvorfor er der ikke fotosyntese<br />

i planterne om natten?<br />

Hvorfor er ozonlaget vigtigt for<br />

livet på Jorden?<br />

Hvordan medvirker skyerne til<br />

drivhuseffekten?<br />

Hvad er et CO 2-neutralt brændstof?


STIKORD<br />

A<br />

Alnico-magnet 31<br />

Aluminium 114<br />

Ammoniakfremstilling 142<br />

Arbejde 52<br />

Argon 103<br />

Asteroide 13<br />

Astrologi 9<br />

B<br />

Baser 135<br />

Beliggenhedsenergi 54<br />

Bevægelsesenergi 53<br />

Biobrændsel 63<br />

Biogas 155<br />

Biogasanlæg 156<br />

Bladguld 116<br />

Brintsamfundet 99<br />

Brydning af lys 77<br />

Brændværdi 60<br />

Brønsted 136<br />

Bølge 72<br />

Bølgelængde 73<br />

C<br />

Carbondioxid 96<br />

Carbondioxidpåvisning 97<br />

Carbon-kredsløbet 158<br />

Cassiopeia 9<br />

CO 2 96, 159, 169<br />

D<br />

Dampmaskine 60, 61<br />

Datalogging 44<br />

Defibrillator 46<br />

Definition på baser 136<br />

Definition på syrer 136<br />

Dopplereffekt 86<br />

Drivhuseffekt 116,171<br />

Drivhusgasser 167<br />

Dværgplanet 12<br />

Dødens dal 96<br />

E<br />

Effekt 59<br />

Ekliptika 10<br />

Elektromagnet 38, 43, 45<br />

Elektromagnetisk stråling 76<br />

Elektromotor 38, 39<br />

Ellipse 11<br />

Endoskop 81<br />

Energi 52<br />

Energibevarelse 56<br />

Enzymer 143<br />

Evighedsmaskine 57<br />

Exoplanet 15<br />

F<br />

Faraday, Michael 38<br />

Farebetegnelse 145<br />

Farlige stoffer 145<br />

Farver 78, 88<br />

Farvespektrum 78<br />

Fiksstjerne 9<br />

Flammefarver 123<br />

Fordeling af grundstoffer 124<br />

Fortyndede syrer 135<br />

Fortynding 147<br />

Fossile brændstoffer 63, 154<br />

Fotosyntese 94, 159<br />

Frekvens 72<br />

Fremstilling af aluminium 125<br />

Fremstilling af jern 125<br />

Fremstilling af luftarter 95<br />

Fuldmåne 18<br />

G<br />

Galilei 54<br />

Gasflasker 147<br />

Genbrug af metaller 127<br />

Generator 40<br />

Geocentrisk system 15<br />

Grafer 44<br />

Guld 128<br />

Gæring 98<br />

H<br />

Halleys komet 14<br />

Heliocentrisk system 15<br />

Helium 102<br />

hertz 72<br />

Hjertestarter 46<br />

Hydrogen 99<br />

Hydrogenperoxid 143<br />

Hydrogenpåvisning 101<br />

Hydroxid-ionen 135<br />

174<br />

Hærdning 117<br />

Højrehåndsreglen 36<br />

Højt<strong>tale</strong>r 40<br />

Hårdhed 118<br />

I<br />

Ikke-metal-ioner 122<br />

Ikke-metaller 112<br />

Indfaldsvinkel 77<br />

Indikatorer 136<br />

Infrarødt lys 82<br />

Ioner 120<br />

Isolering 58<br />

J<br />

Jorden 10, 12<br />

Jordmagnetisme 36<br />

joule 52<br />

Joule, James 55<br />

Jupiter 12<br />

Jævndøgn 17<br />

K<br />

Karlsvognen 9<br />

Katalysatorer 142<br />

Kemisk binding 104<br />

Kernekraft 64<br />

kilowatt-time 60<br />

Kinetisk energi 53<br />

Klimaændringer 169<br />

Knaldgas 100<br />

Knaldluft 100<br />

Komet 14<br />

Koncentrerede baser 146<br />

Koncentrerede syrer 135, 146<br />

Koncentreret svovlsyre 146<br />

Kondensstriber 170<br />

Kopernikus, Nikolaus 15<br />

Korrosion 126<br />

Kraft 52<br />

Krypton 103<br />

kWh 60<br />

Køleskab 62<br />

L<br />

LED 82<br />

Legeringer 114<br />

Letmetaller 113<br />

Lillefingerreglen 38<br />

Linse 79<br />

Lodning 119<br />

Luftforurening 162<br />

Luftskibe 102<br />

Lyd 72<br />

Lydens fart 73<br />

Lys 76<br />

Lysdiode 82, 83<br />

Lysets fart 6<br />

Lysleder 81<br />

Lysår 10<br />

M<br />

Magnet 30<br />

Magnetfelt 33<br />

Magnetkort 41<br />

Mars 12<br />

Merkur 12<br />

Me<strong>tale</strong>genskaber 112<br />

Metaller 112, 124<br />

Metallernes forekomst 124<br />

Meteor 14<br />

Meteorit 14<br />

Miner 124<br />

Misvisning 36<br />

Molekylemodeller 104<br />

Molekyler 103<br />

Mælkevejen 9, 10<br />

Mærkning 145<br />

Måneformørkelse 20<br />

Månen 16, 19<br />

N<br />

Natrium 141<br />

Naturgas 154<br />

Naturlove 56<br />

Neodym-magnet 31<br />

Neon 103<br />

Neptun 12<br />

Nethinde 79<br />

Neutralisation 140<br />

newton 52<br />

Nitrogen 93<br />

Nordlys 34<br />

Nordpol, magnetisk 30<br />

Nordstjernen 8


NOx-er 162<br />

Nymåne 18<br />

O<br />

Olie 154<br />

Organiske syrer 134<br />

Orion 9<br />

Oxygen 93<br />

Oxygenkredsløbet 94<br />

Oxygenpåvisning 94<br />

Ozon 162<br />

Ozonlaget 163<br />

P<br />

Partiel måneformørkelse 20<br />

Partiel solformørkelse 21<br />

Permanent magnet 32<br />

pH 139<br />

Planet 12<br />

Pluto 12<br />

Polvending 37<br />

Potentiel energi 54<br />

Prisme 78<br />

R<br />

Radon 103<br />

Reaktionsskemaer 122<br />

Reduktion 125<br />

Reduktionsventil 147<br />

Refleksbrik 78<br />

Regnbue 88<br />

Ristning 125<br />

R-sætninger 145<br />

Rust 127<br />

Rustfrit stål 114<br />

Røntgenstråling 82<br />

S<br />

Saltsyre 139<br />

Saturn 12<br />

Småmagneter 31<br />

Solcelle 57<br />

Solen 12<br />

Solfanger 57<br />

Solformørkelse 20<br />

Solhverv 17<br />

Solplet 12, 13<br />

Solsystemet 12<br />

Spejling 77<br />

Spole 37<br />

S-sætninger 145<br />

Stangmagnet 30<br />

Stave 79<br />

Stemmegaffel 44<br />

Stjernebillede 9<br />

Stjerner 8<br />

Stjerneskud 14<br />

Strålingsenergi 57<br />

Stærke syrer 134<br />

Støbning 118<br />

Stål 114<br />

Svage syrer 134<br />

Svejsning 119<br />

Svovlsyre 138<br />

Sydpol, magnetisk 30<br />

Syre i maven 148<br />

Sæbebobler 89<br />

T<br />

Tabeller 43<br />

Tappe 79<br />

Tesla 38<br />

Tidejord 23<br />

Tidevand 22, 23<br />

Tier-potenser 72<br />

Tone 74<br />

Total måneformørkelse 20<br />

Total refleksion 80<br />

Total solformørkelse 20<br />

Trivialnavne 134<br />

Trækfugle 33<br />

Trækning 116<br />

Tsunami 72<br />

Tungmetaller 113<br />

Tunguska-hændelsen 24<br />

U<br />

Udfaldsvinkel 77<br />

Udvinding af metal 125<br />

Uheld 147<br />

Ultralyd 85<br />

Ultraviolet lys 82<br />

Uorganiske syrer 134<br />

Uranus 12<br />

Uædle metaller 113<br />

175<br />

V<br />

Valsning 117<br />

Vanddamp 167<br />

Varme 57<br />

Varmepumpe 62<br />

Varmetransport 58<br />

Vedvarende energi 62<br />

Ventrikelflimren 46, 47<br />

Venus 12<br />

Verdens største insekt 106<br />

Vindkraft 63<br />

Voyager-rumskibene 14<br />

W<br />

watt 60<br />

Watt, James 60<br />

X<br />

Xenon 103<br />

Z<br />

Zenit 8<br />

Æ<br />

Ædelgasreglen 121<br />

Ædelgasserne 102<br />

Ædle metaller 113<br />

Ø<br />

Øjet 79<br />

Øret 74<br />

Ørsted, Hans Christian 35<br />

Ørsteds eksperiment 35<br />

Ørsted-satellitten 42<br />

Å<br />

Ånding 98<br />

Årstider 16, 17


LITTERATUR<br />

FYSIK OG KEMI, GENERELT<br />

Fysik, Gyldendals minilex, Anders Smith og Henrik Smith.<br />

Gyldendal.<br />

Fysik/Kemi, Gyldendals små opslagsbøger, Helle Houkjær,<br />

Mari-Ann Skovlund Jensen,<br />

Lone Skafte Jespersen og Erik Bruun Olesen. Gyldendal.<br />

Håndbog i Kemiske fagtermer, Preben Hartmann-Petersen.<br />

Gyldendal.<br />

Tjek på fysik/kemi, Henning Henriksen. Gyldendal.<br />

Databog, fysik & kemi, Erik Strandgaard Andersen,<br />

Paul Jespergaard og Ove Grønbæk Østergaard.<br />

F & K forlaget.<br />

Spektrum, Fysik I og II, Carsten Claussen, Erik Both, Niels Hartling.<br />

Gyldendal.<br />

En kort historie om næsten alt, Bill Bryson. Gyldendal.<br />

SOL, MÅNE OG STJERNER<br />

Universets melodi, Henry Nørgaard, Kaare Lund Rasmussen<br />

og Niels Elbrønd Hansen. Gyldendal.<br />

Det kosmiske urværk, Verner Schilling. Munksgaard.<br />

Rejsen ud i rummet, Helle og Henrik Stub. Gyldendal.<br />

Universet, Michael J.D. Linden-Vørnle. Gyldendal<br />

MAGNETISME<br />

H.C. Ørsted og fornuften i naturen, Bjarne Kousholt. Polyteknisk<br />

Forlag.<br />

ENERGI<br />

Evig energi? -solceller, Ole Trinhammer. Fysikforlaget.<br />

Evig energi? -brændselsceller og brintsamfundet, Ole Trinhammer.<br />

Fysikforlaget.<br />

LYD OG LYS<br />

Optisk horisonter, DTU.<br />

Synet og høret, Helge Kastrup og Torben Lenskjær. Munksgaard.<br />

LUFT<br />

Bogen om grundstofferne, Henning Henriksen og Erik Pawlik.<br />

Gyldendal.<br />

METALLER OG IONER<br />

Bogen om grundstofferne, Henning Henriksen og Erik Pawlik.<br />

Gyldendal.<br />

Mød metallerne, Henning Henriksen. Gyldendal.<br />

176<br />

SYRER OG BASER<br />

Kend Kemien 1, Henrik Parbo, Annette Nyvad og Kim Kusk<br />

Mortensen. Gyldendal.<br />

GLOBAL MILJØKEMI<br />

Publikationer fra DMI. Danmarks Meteorologiske Institut.<br />

Publikationer fra IPCC. Intergovernmental Panel on Climate<br />

Change.<br />

Olie – et dansk råstof, Gunnar Cederberg. Gyldendal.<br />

Kulstoffets kredsløb, Peter Norrild og Leif Sønderberg Petersen.<br />

Gyldendal.


FOTOLISTE<br />

Omslag FOCI/SPL<br />

07 Akira Fujii/DMI<br />

08 Akira Fujii/DMI<br />

10 ESO<br />

12 Gyldendals billedbibliotek<br />

14 Akira Fujii/DMI<br />

15 FOCI<br />

18 NASA<br />

19 NASA<br />

21 ESO<br />

24 GB<br />

25 Polfoto/Topham Picturepoint<br />

25 NASA<br />

26 ESO<br />

28 Foci/SPL<br />

30 Søren Lundberg<br />

31 Søren Lundberg<br />

32 Søren Lundberg<br />

32 Søren Lundberg<br />

33 Scanpix/Biofoto/Lars Gejl<br />

35 Foci/PRE<br />

36 Søren Lundberg<br />

40 Vestas<br />

41 Søren Lundberg<br />

42 Scanpix/Reuters<br />

42 n. DMI<br />

46 Polfoto/Martin Lehmann<br />

47 Scanpix/Jens Nørgaard Larsen<br />

50 Foci<br />

53 Scanpix/Corbis<br />

55 Scanpix/Corbis<br />

56 Søren Frederiksen<br />

58 Foci/SPL<br />

59 ø. Foci/SSL<br />

59 n. Gyldendals Billedbibliotek<br />

61 ø. CDanmark<br />

61 n. Polfoto/Peter H. Petersen<br />

63 Scanpix/Bam/Jørgen Schytte<br />

64 Scanpix/Nils Meilvang<br />

65 Scanpix/Corbis<br />

68 Polfoto/David Peevers<br />

71 Scanpix/AFP<br />

73 v. Foci/SPL<br />

76 Foci/SPL<br />

79 ø. Polfoto/Jens Dresling<br />

79 n. FOCI/SPL<br />

80 FOCI/SPL<br />

81 Foci/PRE<br />

83 Scanpix/BAM/Nana Bisp Büchert<br />

84 Scanpix/Steffen Ortmann<br />

86 Scanpix/BAM/Jan Djenner<br />

87 Scanpix/Corbis<br />

90 Foci/SPL<br />

92 Scanpix<br />

96 Scanpix/Corbis<br />

98 Scanpix/corbis<br />

99 ø. Foci/SPL<br />

99 n. Søren Lundberg<br />

100 Scanpix<br />

102 Scanpix/Creative<br />

103 Scanpix<br />

104 Søren Lundberg<br />

106 ø. Scanpix<br />

106 n. Gyldendals Billedbibliotek<br />

107 Gyldendals Billedbibliotek<br />

110 Scanpix/Creative<br />

112ø Scanpix<br />

108n Foci/spl<br />

109 Søren Lundberg<br />

114 Scanpix/Corbis<br />

116ø Scanpix<br />

116n Scanpix<br />

117 Scanpix<br />

117 Søren Lundberg<br />

118ø Foci/Spl<br />

118n Scanpix<br />

119 Scanpix<br />

123 Søren Lundberg<br />

127 Søren Lundberg<br />

128 Scanpix/Creative<br />

128 Nasa<br />

129 ø. Scanpix/Corbis/Oliver Berg<br />

129 n. Scanpix/Creative<br />

132 Scanpix/Corbis/Charles O’Rear<br />

134 Søren Lundberg<br />

135 Søren Lundberg<br />

136 ø. Gyldendals Billedbibliotek<br />

136 n. Søren Lundberg<br />

139 Gyldendals Billedbibliotek<br />

143 Søren Lundberg<br />

145 Søren Lundberg<br />

148 ø. Scanpix/Biofoto/Kaj Halberg<br />

148 n. Polfoto<br />

149 ø. Scanpix/Reuters<br />

145 n. Territorium<br />

152 Scanpix/BAM/Henrik Sørensen<br />

177<br />

154 Foci/SPL<br />

155 Foci/Spl<br />

156 Scanpix/Bent K. Rasmussen<br />

157 Krediteres Flemming Nielsen<br />

158 Scanpix/Corbis/Alan Schein<br />

159 ø. Scanpix/Dani-Jeske<br />

159 n. Scanpix/Karsten Schnack<br />

161 Foci/PRE<br />

162 Scanpix/Biofoto/Sven Halling<br />

164 Scanpix/Corbis/Michelle Pedone<br />

166 Scanpix/Biofoto/Lars Havn Eriksen<br />

167 Scanpix/Judith Betak<br />

170 Foci<br />

171 ø. Scanpix/Corbis<br />

171 n. NASA


Perioder<br />

DET PERIODISKE SYSTEM<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

7<br />

1<br />

Hydrogen<br />

1 H<br />

(Brint)<br />

T = –259 °C<br />

s<br />

T = –253 °C<br />

k<br />

d = 0,084 g/L<br />

Lithium<br />

3 Li<br />

T = 181 °C<br />

s<br />

T = 1342 °C<br />

k<br />

Hovedgrupper<br />

d = 0,53 g/cm 3<br />

Natrium<br />

11 Na<br />

T = 97,7 °C<br />

s<br />

T = 883 °C<br />

k<br />

d = 0,97 g/cm 3<br />

Kalium<br />

19 K<br />

T = 63,4 °C<br />

s<br />

T = 759 °C<br />

k<br />

d = 0,86 g/cm 3<br />

Rubidium<br />

37 Rb<br />

T = 38,9 °C<br />

s<br />

T = 688 °C<br />

k<br />

d = 1,53 g/cm 3<br />

Caesium<br />

55 Cs<br />

T s = 28,4 °C<br />

T = 671 °C<br />

k<br />

d = 1,90 g/cm 3<br />

Francium<br />

87 Fr <br />

T = 27 °C<br />

s<br />

T = 677 °C<br />

k<br />

1<br />

2<br />

1<br />

2<br />

8<br />

1<br />

2<br />

8<br />

8<br />

1<br />

2<br />

8<br />

18<br />

8<br />

1<br />

2<br />

8<br />

18<br />

18<br />

8<br />

1<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

18<br />

8<br />

1<br />

2<br />

Beryllium<br />

4 Be<br />

T = 1278 °C<br />

s<br />

T = 2471 °C<br />

k<br />

d = 1,85 g/cm 3<br />

Magnesium<br />

12 Mg<br />

T = 650 °C<br />

s<br />

T = 1090 °C<br />

k<br />

d = 1,74 g/cm 3<br />

Calcium<br />

20 Ca<br />

T = 842 °C<br />

s<br />

T k = 1484 °C<br />

d = 1,54 g/cm 3<br />

Strontium<br />

38 Sr<br />

T = 777 °C<br />

s<br />

T = 1382 °C<br />

k<br />

d = 2,54 g/cm 3<br />

Barium<br />

56 Ba<br />

T = 727 °C<br />

s<br />

T k = 1640 °C<br />

d = 3,59 g/cm 3<br />

Radium<br />

88 Ra <br />

T = 700 °C<br />

s<br />

T = 1140 °C<br />

k<br />

d = 5,0 g/cm 3<br />

2<br />

2<br />

2<br />

8<br />

2<br />

2<br />

8<br />

8<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

8<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

18<br />

8<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

18<br />

8<br />

2<br />

Scandium<br />

21 Sc<br />

T = 1541 °C<br />

s<br />

T = 2830 °C<br />

k<br />

d = 2,99 g/cm 3<br />

Yttrium<br />

39 Y<br />

T = 1526 °C<br />

s<br />

T = 3336 °C<br />

k<br />

d = 4,47 g/cm 3<br />

Grundstofnavn<br />

Atomnummer<br />

Grundstofsymbol<br />

Smeltepunkt<br />

Kogepunkt<br />

Densitet<br />

2<br />

8<br />

9<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

9<br />

2<br />

Titan<br />

22 Ti<br />

Eksempel<br />

Kun radioaktive atomer<br />

T = 1668 °C<br />

s<br />

T = 3287 °C<br />

k<br />

d = 4,51 g/cm 3<br />

Zirconium<br />

40 Zr<br />

T = 1855 °C<br />

s<br />

T = 4409 °C<br />

k<br />

d = 6,51 g/cm 3<br />

Hafnium<br />

72 Hf<br />

T = 2233 °C<br />

s<br />

T = 4603 °C<br />

k<br />

d = 13,3 g/cm 3<br />

Rutherfordium<br />

104 Rf <br />

Lanthan<br />

57 La<br />

T = 920 °C<br />

s<br />

T = 3455 °C<br />

k<br />

d = 6,17 g/cm 3<br />

Actinium<br />

89 Ac <br />

T = 1051 °C<br />

s<br />

T = 3200 °C<br />

k<br />

d = 10,1 g/cm 3<br />

2<br />

8<br />

18<br />

18<br />

9<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

18<br />

9<br />

2<br />

2<br />

8<br />

10<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

10<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

10<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

32<br />

10<br />

2<br />

Uran<br />

92 U <br />

T = 1135 °C<br />

s<br />

T = 4131 °C<br />

k<br />

d = 19,0 g/cm 3<br />

Vanadium<br />

23 V<br />

T = 1910 °C<br />

s<br />

T = 3407 °C<br />

k<br />

d = 6,1 g/cm 3<br />

Niobium<br />

41 Nb<br />

T = 2477 °C<br />

s<br />

T = 4744 °C<br />

k<br />

d = 8,57 g/cm 3<br />

Tantal<br />

73 Ta<br />

T = 3017 °C<br />

s<br />

T = 5458 °C<br />

k<br />

d = 16,7 g/cm 3<br />

Dubnium<br />

105 Db <br />

2<br />

8<br />

11<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

12<br />

1<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

11<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

32<br />

11<br />

2<br />

Lanthanoiderne<br />

Cerium<br />

58 Ce<br />

T = 799 °C<br />

s<br />

T = 3424 °C<br />

k<br />

d = 6,7 g/cm 3<br />

Actinoiderne<br />

Thorium<br />

90 Th <br />

T = 1750 °C<br />

s<br />

T = 4780 °C<br />

k<br />

d = 11,7 g/cm 3<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

21<br />

9<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

20<br />

8<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

18<br />

10<br />

2<br />

Antal<br />

elektroner<br />

i de<br />

forskellige<br />

skaller<br />

Chrom<br />

24 Cr<br />

T = 1907 °C<br />

s<br />

T = 2671 °C<br />

k<br />

d = 7,19 g/cm 3<br />

Molybden<br />

42 Mo<br />

T = 2623 °C<br />

s<br />

T = 4639 °C<br />

k<br />

d = 10,2 g/cm 3<br />

Wolfram<br />

74 W<br />

T = 3422 °C<br />

s<br />

T = 5555 °C<br />

k<br />

d = 19,3 g/cm 3<br />

Seaborgium<br />

106 Sg <br />

Praseodym<br />

59 Pr<br />

T = 931 °C<br />

s<br />

T = 3510 °C<br />

k<br />

d = 6,78 g/cm 3<br />

Protactinium<br />

91 Pa <br />

T = 1572 °C<br />

s<br />

T = 4000 °C<br />

k<br />

d = 15,4 g/cm 3<br />

2<br />

8<br />

13<br />

1<br />

2<br />

8<br />

18<br />

13<br />

1<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

12<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

32<br />

12<br />

2<br />

Mangan<br />

25 Mn<br />

Luftart<br />

Væske<br />

Fast stof<br />

Undergrupper<br />

T = 1246 °C<br />

s<br />

T = 2061 °C<br />

k<br />

d = 7,44 g/cm 3<br />

Technetium<br />

43 Tc <br />

T = 2157 °C<br />

s<br />

T = 4877 °C<br />

k<br />

d = 11,5 g/cm 3<br />

Rhenium<br />

75 Re<br />

T = 3186 °C<br />

s<br />

T = 5596 °C<br />

k<br />

d = 21,0 g/cm 3<br />

Bohrium<br />

107 Bh <br />

2 Neodym<br />

8<br />

18 60 Nd<br />

21<br />

T = 1016 °C<br />

s<br />

8<br />

T = 3066 °C<br />

k 2<br />

d = 7,00 g/cm 3<br />

2 Uran<br />

8<br />

18 92 U<br />

32<br />

20<br />

9<br />

2<br />

<br />

T = 1135 °C<br />

s<br />

T = 4131 °C<br />

k<br />

d = 19,0 g/cm 3<br />

2<br />

8<br />

13<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

13<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

13<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

32<br />

13<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

22<br />

8<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

21<br />

9<br />

2<br />

Kunstigt fremstillet<br />

Jern<br />

26 Fe<br />

T = 1540 °C<br />

s<br />

T = 2760 °C<br />

k<br />

d = 7,87 g/cm 3<br />

Ruthenium<br />

44 Ru<br />

T = 2310 °C<br />

s<br />

T = 4150 °C<br />

k<br />

d = 12,4 g/cm 3<br />

Osmium<br />

76 Os<br />

T = 3033 °C<br />

s<br />

T = 5012 °C<br />

k<br />

d = 22,58 g/cm 3<br />

Hassium<br />

108 Hs <br />

Promethium<br />

61 Pm <br />

T = 1042 °C<br />

s<br />

T = 3000 °C<br />

k<br />

d = 7,3 g/cm 3<br />

Neptunium<br />

93 Np <br />

T = 640 °C<br />

s<br />

T = 3900 °C<br />

k<br />

d = 20,4 g/cm 3<br />

2<br />

8<br />

14<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

15<br />

1<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

14<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

32<br />

14<br />

2<br />

Cobalt<br />

27 Co<br />

T = 1495 °C<br />

s<br />

T = 2927 °C<br />

k<br />

d = 8,85 g/cm 3<br />

Rhodium<br />

45 Rh<br />

T = 1964 °C<br />

s<br />

T = 3695 °C<br />

k<br />

d = 12,4 g/cm 3<br />

Iridium<br />

77 Ir<br />

T = 2446 °C<br />

s<br />

T = 4428 °C<br />

k<br />

d = 22,55 g/cm 3<br />

Meitnerium<br />

109 Mt <br />

2 Samarium<br />

8<br />

18 62 Sm<br />

23<br />

T = 1072 °C<br />

s<br />

8<br />

T = 1790 °C<br />

k 2<br />

d = 7,54 g/cm 3<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

22<br />

9<br />

2<br />

Plutonium<br />

94 Pu <br />

T = 640 °C<br />

s<br />

T = 3230 °C<br />

k<br />

d = 19,8 g/cm 3<br />

2<br />

8<br />

15<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

16<br />

1<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

15<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

32<br />

15<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

24<br />

8<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

24<br />

8<br />

2


Nikkel<br />

28 Ni<br />

T s = 1455 °C<br />

T k = 2913 °C<br />

d = 8,91 g/cm 3<br />

Palladium<br />

46 Pd<br />

T = 1554 °C<br />

s<br />

T = 3125 °C<br />

k<br />

d = 12,0 g/cm 3<br />

Platin<br />

78 Pt<br />

T = 1768 °C<br />

s<br />

T = 3825 °C<br />

k<br />

d = 21,45 g/cm 3<br />

Darmstadtium<br />

110 Ds <br />

Europium<br />

63 Eu<br />

T = 822 °C<br />

s<br />

T = 1596 °C<br />

k<br />

d = 5,25 g/cm 3<br />

Americium<br />

95 Am <br />

T = 994 °C<br />

s<br />

T = 2600 °C<br />

k<br />

d = 13,7 g/cm 3<br />

2<br />

8<br />

16<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

18<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

17<br />

1<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

32<br />

16<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

25<br />

8<br />

2<br />

Ikke-metaller<br />

Metaller<br />

Kobber<br />

29 Cu<br />

T = 1085 °C<br />

s<br />

T = 2562 °C<br />

k<br />

d = 8,96 g/cm 3<br />

Sølv<br />

47 Ag<br />

T = 962 °C<br />

s<br />

T = 2162 °C<br />

k<br />

d = 10,5 g/cm 3<br />

Guld<br />

79 Au<br />

T = 1064 °C<br />

s<br />

T = 2856 °C<br />

k<br />

d = 19,3 g/cm 3<br />

Roentgenium<br />

111 Rg <br />

Gadolinium<br />

64 Gd<br />

T = 1314 °C<br />

s<br />

T = 3264 °C<br />

k<br />

d = 7,87 g/cm 3<br />

2<br />

8<br />

18<br />

1<br />

2<br />

8<br />

18<br />

18<br />

1<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

18<br />

1<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

32<br />

17<br />

2<br />

Zink<br />

30 Zn<br />

T = 420 °C<br />

s<br />

T = 907 °C<br />

k<br />

d = 7,13 g/cm 3<br />

Cadmium<br />

48 Cd<br />

T = 321 °C<br />

s<br />

T = 767 °C<br />

k<br />

d = 8,65 g/cm 3<br />

Kviksølv<br />

80 Hg<br />

T = –38,8 °C<br />

s<br />

T = 357 °C<br />

k<br />

d = 13,6 g/cm 3<br />

Ununbium<br />

112 Uub <br />

2 Terbium<br />

8<br />

18 65 Tb<br />

25<br />

T = 1359 °C<br />

s<br />

9<br />

T = 3221 °C<br />

k 2<br />

d = 8,25 g/cm 3<br />

2<br />

8<br />

18<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

18<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

18<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

32<br />

18<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

27<br />

8<br />

2<br />

Bor<br />

5 B<br />

3<br />

T = 2075 °C<br />

s<br />

T = 4000 °C<br />

k<br />

d = 2,34 g/cm 3<br />

Aluminium<br />

13 Al<br />

T = 660 °C<br />

s<br />

T = 2519 °C<br />

k<br />

d = 2,70 g/cm 3<br />

Gallium<br />

31 Ga<br />

T = 29,8 °C<br />

s<br />

T = 2204 °C<br />

k<br />

d = 5,91 g/cm 3<br />

Indium<br />

49 In<br />

T = 157 °C<br />

s<br />

T = 2072 °C<br />

k<br />

d = 7,31 g/cm 3<br />

Thallium<br />

81 Tl<br />

T = 304 °C<br />

s<br />

T = 1473 °C<br />

k<br />

d = 11,9 g/cm 3<br />

Ununtrium<br />

113 Uut <br />

Dysprosium<br />

66 Dy<br />

T = 1411 °C<br />

s<br />

T = 2561 °C<br />

k<br />

d = 8,6 g/cm 3<br />

2 Curium<br />

8<br />

18 96 Cm<br />

32<br />

25<br />

8<br />

2<br />

<br />

T = 1345 °C<br />

s<br />

d = 13,3 g/cm 3 d = 15,1 g/cm 3<br />

2 Berkelium<br />

8<br />

18 97 Bk<br />

32<br />

25<br />

9<br />

2<br />

<br />

2 Californium<br />

8<br />

18 98 Cf<br />

T = 1050 °C<br />

s<br />

32<br />

27<br />

8<br />

2<br />

<br />

T = 900 °C<br />

s<br />

2 Carbon<br />

3<br />

2<br />

8<br />

18<br />

3<br />

2<br />

8<br />

18<br />

18<br />

3<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

18<br />

3<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

32<br />

18<br />

3<br />

6 C<br />

4<br />

(Kulstof)<br />

T = 3550 °C<br />

s<br />

T k = 4827 °C<br />

d = 3,51 g/cm 3<br />

2 Silicium<br />

8<br />

3 14 Si 4<br />

T = 1410 °C<br />

s<br />

T = 3265 °C<br />

k<br />

d = 2,33 g/cm 3<br />

2 Phosphor<br />

8<br />

15 P<br />

T = 44,2 °C<br />

s<br />

T = 280 °C<br />

k<br />

d = 2,34 g/cm 3<br />

Germanium<br />

32 Ge<br />

T = 938 °C<br />

s<br />

T = 2833 °C<br />

k<br />

d = 5,32 g/cm 3<br />

Tin<br />

50 Sn<br />

T = 232 °C<br />

s<br />

T = 2602 °C<br />

k<br />

d = 7,3 g/cm 3<br />

Bly<br />

82 Pb<br />

T = 327 °C<br />

s<br />

T = 1749 °C<br />

k<br />

d = 11,3 g/cm 3<br />

Ununquadium<br />

114 Uuq <br />

2 Holmium<br />

8<br />

18 67 Ho<br />

28<br />

T = 1472 °C<br />

s<br />

8<br />

T = 2694 °C<br />

k 2<br />

d = 8,80 g/cm 3<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

28<br />

8<br />

2<br />

Einsteinium<br />

99 Es <br />

T s = 860 °C<br />

2<br />

8<br />

18<br />

4<br />

2<br />

8<br />

18<br />

18<br />

4<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

18<br />

4<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

32<br />

18<br />

4<br />

Hovedgrupper<br />

5<br />

2 Nitrogen<br />

4<br />

7 N<br />

(Kvælstof)<br />

T = –210 °C<br />

s<br />

T k = –196 °C<br />

d = 1,17 g/L<br />

Arsen<br />

33 As<br />

T : sublimerer<br />

s<br />

ved 614 °C<br />

d = 5,78 g/cm 3<br />

Antimon<br />

51 Sb<br />

T = 631 °C<br />

s<br />

T = 1587 °C<br />

k<br />

d = 6,69 g/cm 3<br />

Bismuth<br />

83 Bi <br />

T = 271 °C<br />

s<br />

T = 1564 °C<br />

k<br />

d = 9,8 g/cm 3<br />

Ununpentium<br />

115 Uup <br />

2 Erbium<br />

8<br />

18 68 Er<br />

29<br />

T = 1529 °C<br />

s<br />

8<br />

T = 2862 °C<br />

k 2<br />

d = 9,07 g/cm 3<br />

2 Fermium<br />

8<br />

18<br />

32<br />

T = 1527 °C<br />

s<br />

29<br />

8<br />

2<br />

100 Fm <br />

2 Oxygen<br />

5<br />

2<br />

8<br />

18<br />

5<br />

2<br />

8<br />

18<br />

18<br />

5<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

18<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

32<br />

18<br />

5<br />

8 O<br />

6<br />

(Ilt)<br />

T = –219 °C<br />

s<br />

T k = –183 °C<br />

d = 1,33 g/L<br />

2 Svovl<br />

8<br />

5 16 S<br />

T = 119 °C<br />

s<br />

T = 445 °C<br />

k<br />

d = 2,07 g/cm 3<br />

Selen<br />

34 Se<br />

T = 221 °C<br />

s<br />

T = 685 °C<br />

k<br />

d = 4,79 g/cm 3<br />

Tellur<br />

52 Te<br />

T = 450 °C<br />

s<br />

T = 988 °C<br />

k<br />

d = 6,24 g/cm 3<br />

Polonium<br />

84 Po <br />

T s = 254 °C<br />

T = 962 °C<br />

k<br />

5<br />

d = 9,2 g/cm 3<br />

2 Thulium<br />

8<br />

18 69 Tm<br />

30<br />

T = 1545 °C<br />

s<br />

8<br />

T = 1946 °C<br />

k 2<br />

d = 9,32 g/cm 3<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

30<br />

8<br />

2<br />

Mendelevium<br />

101 Md <br />

T s = 867 °C<br />

2<br />

8<br />

18<br />

6<br />

2<br />

8<br />

18<br />

18<br />

6<br />

7<br />

2 Fluor<br />

6<br />

9 F<br />

T = –220 °C<br />

s<br />

T = –188 °C<br />

k<br />

d = 1,58 g/L<br />

2 Chlor<br />

8<br />

6 17 Cl<br />

T = –101 °C<br />

s<br />

T = –34 °C<br />

k<br />

d = 2,95 g/L<br />

Brom<br />

35 Br<br />

T = –7,2 °C<br />

s<br />

T = 58,8 °C<br />

k<br />

d = 3,12 g/cm 3<br />

Iod<br />

53 I<br />

T = 114 °C<br />

s<br />

T = 184 °C<br />

k<br />

d = 4,35 g/cm 3<br />

2<br />

Astat<br />

8<br />

18 85 At<br />

32<br />

18<br />

6<br />

<br />

T = 302 °C<br />

s<br />

T = 350 °C<br />

k<br />

2<br />

8<br />

18<br />

31<br />

8<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

31<br />

8<br />

2<br />

Ytterbium<br />

70 Yb<br />

T = 824 °C<br />

s<br />

T = 1194 °C<br />

k<br />

d = 6,97 g/cm 3<br />

Nobelium<br />

102 No <br />

T s = 867 °C<br />

2<br />

8<br />

18<br />

7<br />

2<br />

8<br />

18<br />

18<br />

7<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

18<br />

7<br />

8<br />

Helium<br />

2 He<br />

T = –269 °C<br />

k<br />

d = 0,17 g/L<br />

2 Neon<br />

7<br />

10 Ne<br />

T = –249 °C<br />

s<br />

T = –246 °C<br />

k<br />

d = 0,84 g/L<br />

2 Argon<br />

8<br />

7 18 Ar<br />

T = –189 °C<br />

s<br />

T = –186 °C<br />

k<br />

d = 1,66 g/L<br />

Krypton<br />

36 Kr<br />

T = –157 °C<br />

s<br />

T = –153 °C<br />

k<br />

d = 3,48 g/L<br />

Xenon<br />

54 Xe<br />

T = –112 °C<br />

s<br />

T = –108 °C<br />

k<br />

d = 5,49 g/L<br />

Radon<br />

86 Rn <br />

T = –71 °C<br />

s<br />

T = –62 °C<br />

k<br />

d = 9,2 g/L<br />

2 Lutetium<br />

8<br />

18 71 Lu<br />

32<br />

T = 1663 °C<br />

s<br />

8<br />

T = 3393 °C<br />

k 2<br />

d = 9,84 g/cm 3<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

32<br />

8<br />

2<br />

Lawrencium<br />

103 Lr <br />

T s = 1627 °C<br />

2<br />

2<br />

8<br />

2<br />

8<br />

8<br />

2<br />

8<br />

18<br />

8<br />

2<br />

8<br />

18<br />

18<br />

8<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

18<br />

8<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

9<br />

2<br />

2<br />

8<br />

18<br />

32<br />

32<br />

9<br />

2


KOSMOS – FYSIK OG KEMI<br />

Grundbog B<br />

1. udgave – 1. oplag 2008<br />

©2008 Gyldendalske Boghandel,<br />

Nordisk Forlag A/S, København<br />

Forlagsredaktion: Jesper Frænde<br />

og Søren Lundberg<br />

Ekstern redaktør: Svend Hessing<br />

Grafisk tilrettelæggelse: Carsten Schiøler<br />

Tegninger: Lars Petersen<br />

Tekniske tegninger: Martin Bassett<br />

Tryk: Narayana Press, Gylling<br />

Printed in Denmark 2008<br />

ISBN 978-87-02-03464-6<br />

Kopiering fra denne bog må kun finde<br />

sted på institutioner, der har indgået<br />

af<strong>tale</strong> med COPY-DAN, og kun inden for<br />

de i af<strong>tale</strong>n nævnte rammer.<br />

www.kosmos.gyldendal.dk<br />

www.gyldendal-uddannelse.dk

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!