8 Värme och väder. Inledning. Fokus: Världens oväder

Transkript

1 8 Värme och väder Inledning Inledningen till kapitlet på sidorna i grundboken och sid 78 i lightboken handlar om vädret, ett populärt samtalsämne. I rubriken skriver vi att solen värmer och skapar väder. Hur kan solen skapa väder? Med hjälp av texten, bilderna och frågorna kan diskussioner påbörjas. Försök att inte ge svaren på frågorna nu, utan återkom till dem när kapitlet avslutats istället. Frågorna är tänkta att öka elevernas nyfikenhet inför kapitlet. 1. De burrar upp sig för att få in luft under vingarna. Om luften står stilla mellan dunfjädrarna fungerar den som en bra isolering och fåglarna kan hålla sig varma även om det är kallt ute. Vi använder oss av samma princip i till exempel dunjackor. 2. När man eldar, till exempel i en öppen spis, värms luften ovanför elden. Luftens densitet minskar och stiger därför uppåt. De små rökpartiklar som också bildas när du eldar är så lätta att de följer med den varma luften uppåt. 3. I vanliga fall så sjunker densiteten om du värmer en vätska. Vatten är ett viktigt undantag. När du värmer vatten från 0 C till 4 C så ökar i stället densiteten. Om du sedan ökar temperaturen ytterligare minskar densiteten därefter. Vatten har alltså sin största densitet vid 4 C. Eftersom det tyngsta vattnet lägger sig längst ner i en sjö hindrar det våra sjöar från bottenfrysa. 8.1 Utvidgning genom värme I det här avsnittet förklarar vi att alla ämnen utvidgas när de värms. Vi börjar med att berätta vad som händer med fasta ämnen när de hettas upp. I samband med det behandlas bimetallen och hur en termostat fungerar. Med utgångspunkt från vätskors utvidgning berättar vi hur en termometer fungerar samt förklarar celsius- och kelvinskalan. Vi kommer också in på det viktiga undantag som finns vad gäller vatten och hur dess densitet förändras med temperaturen. 8.2 Värme sprids I det här avsnittet studerar vi hur värme kan överföras via ledning, strömning och strålning. Vi ger exempel på ämnen som leder värme bra och dåligt samt förklarar hur strömning kan sprida värme i vatten och luft. Avslutningsvis beskriver vi hur en en termos är konstruerad och fungerar. 8.3 Väder och vind I det här avsnittet beskriver vi hur temperatur, lufttryck, luftfuktighet, vind, nederbörd och molnighet mäts i väderstationer. Den fakta som samlas in ligger sedan som grund till väderrapporter och väderprognoser. I samband med det berättar vi hur man läser en väderkarta. Sist i avsnittet beskriver vi hur olika slag av väderfenomen uppkommer, till exempel varm- och kallfront, vindar, sjöbris, moln, regn, snö och hagel. 8.4 Värmeenergi I det här avsnittet behandlas värme som en energiform. Värme beskrivs som ett mått på hur mycket atomer och molekyler rör sig. Vid avkylning rör sig atomerna mindre för att så småningom vara helt stilla. Vi har då uppnått den absoluta nollpunkten. Fokus: Världens oväder Flera gånger per år drabbas olika delar av jorden av oväder. Det kan t.ex. vara fråga om kraftiga vindar, häftig nederbörd eller extrem torka. Många forskare hävdar att frekvensen av extremt väder blivit högre under senare år som följd av växthuseffekten. Diskutera gärna detta med eleverna i anslutning till det här uppslaget. 79

2 Översikt Kopieringsunderlag och demonstrationsförsök Avsnitt OH Laboration Teoretisk uppgift Rubrik Tidsåtgång i min Kommentar 8.1 d1 Kulan och ringen Pröva ut i förväg hur länge kulan ska värmas. d2 d3 Tråden blir längre vad är en bimetall? 1 Bygg ett brandlarm 20 Inled med försök D1 D3. Avsluta med D4. d4 hur fungerar en termostat? Försöket måste prövas ut ordentligt i förväg om det ska fungera bra. 2 hur fungerar en termometer? 10 Avsluta med OH1 2. OH1 vatten ett viktigt undantag Bilden finns även på sid 141 i grundboken och på sid 81 i lightboken. OH2 Demonstrationsförsök celsius och Kelvin 3 Utvidgning av gaser 5 Utförs gärna direkt efter uppgift 2 eftersom materielen till stor del är densamma. Avsluta med försök D5. d5 Utvidgning av luft Ju större flaska, desto bättre blir effekten. 4 Ordfläta värme sprids genom ledning 20 6 Massa, volym och densitet 20 Uppgiften kan ses som en repetition innan uppgift Spridning av värme i vatten 10 Uppgift 7 och 8 passar bra att göra ihop. Avsluta med försök D6. d6 Strömning i vatten 8 Spridning av värme i luft 10 Avsluta med försök D7. d7 varm luft stiger Gör gärna D7 ute på skolgården. d8 värme sprids genom strålning 9 hur påverkar ytan temperaturen? 40 Inled med att visa försök D8. Uppgift 9 och 10 passar bra att ihop. 10 varför är kastruller blanka? Ordfläta hur man mäter lufttryck 10 Uppgift passar bra att göra som stationsuppgifter. 13 hur man mäter luftfuktighet 10 Ställ i ordning psykrometern i god tid innan laborationen. 14 hur man mäter vind hur man mäter nederbörd det aktuella vädret 10 Här behöver eleverna dagens tidning. OH3 väderkarta 17 Väderkartan 20 Gör en OH på dagens väderruta ur en tidning eller använd OH3. 18 Förklara klimatet med vatten 10 och sand 19 Ordfläta OH4 vibrerande atomer och molekyler. Bilderna finns även på sid 153 i grundboken och på sid 88 i lightboken. 80

3 Laborativa och teoretiska uppgifter I den här laborationen ska du bygga ett sorts brandlarm. Men det finns ingen instruktion hur du ska göra. Utgå i stället från dina kunskaper om hur en bimetall fungerar när temperaturen höjs och hitta på en egen konstruktion. Du behöver: Bottenplatta, 2 fotklämmor med vingskruv, 2 stativstavar, 2 muffar, axel, bimetall på stav, ringklocka, batteri 4,5 V och tändstickor. A Det första du måste tänka ut är hur larmet ska fungera. Därefter gäller det att lista ut hur du ska bygga larmet med den materiel du har. B Beskriv hur ditt larm fungerar. OM DU HINNER C I grundboken sid 334 och lightboken sid 175 finns det en tabell som visar hur mycket längre olika metallstavar blir när de värms upp. Använd tabellen och lös följande uppgifter: 1. En stav av järn är 1 m lång. Hur mycket längre blir staven om temperaturen höjs a) 1 b) 10 c) En tråd av mässing är 10 m lång. Hur mycket längre blir tråden om temperaturen höjs a) 1 b) 10 c) Hur mycket längre eller kortare blir en 100 m lång koppartråd om temperaturen a) höjs 50 b) sänks Ölandsbron är 6 km lång och tillverkad av betong. Hur mycket längre är bron en varm sommardag när temperaturen är 30 C, jämfört med en kall vinterdag när temperaturen är 20 C? 1. Bygg ett brandlarm MÅL Eleverna ska lära sig hur en bimetall påverkas av värme och hur den egenskapen kan användas för att slå av och på en elektrisk krets. KOMMENTAR Innan eleverna börjar med uppgiften måste du gå igenom hur fasta kroppar utvidgar sig när de värms. Utgå gärna från demonstrationsförsöken D1 D3. Laborationen är av problemlösningstyp, vilket innebär att eleverna själva ska försöka lista ut hur de ska bygga sitt brandlarm. Avsluta gärna med att visa demonstrationsförsök D C 1. a) 0,012 mm b) 0,12 mm c) 1,2 mm 2. a) 0,21 mm b) 2,1 mm c) 21 mm 3. a) 65 mm längre b) 26 mm kortare 4. 3,6 m En termometer används för att mäta temperatur. Men hur fungerar en termometer? Det tar vi reda på i den här laborationen. Du behöver: Kolv, kork med hål, glasrör, vatten, hållare, stativ, kokring, trådnät och brännare. A Fyll kolven med vatten och placera materielen på det sätt som bilden visar. Kopiering Se till tillåten. att Spektrum du kan Fysik se vattenytan Liber AB i glasröret. B Vad tror du händer när du värmer vattnet? Skriv en hypotes. C Tänd brännaren och värm vattnet i kolven. Vad händer med vattenytan i glasröret? D Stämde din hypotes? Försök att förklara hur det hela går till. E Skriv en laborationsrapport. OM DU HINNER F Svara på följande frågor: 1. På våra termometrar står det C. Vad betyder det? 2. Vilka två så kallade fixpunkter har Celsiusskalan? 3. Vilken vätska är vanligast i termometrar? 4. Varför är vatten ingen lämplig vätska att använda i en termometer? I den här laborationen får du i en förklaring till varför det är så farligt att kasta en sprejburk i en brasa. Du behöver: Kolv, kork med hål, glasrör, pappershandduk samt bägare. A Fyll bägaren med vatten. B Sätt i glasröret i korken och sätt korken i kolven. C Fukta pappershandduken med varmvatten. D Håll kolven med båda händerna med den varma handduken mot glaset. Det kan också räcka med att krama kolven hårt med båda händerna. Vad tror du händer om du för ner glasröret under vattenytan? Skriv en hypotes. E För ner glasröret i vattnet. Vad händer och varför? Diskutera med varandra. Stämde din hypotes? F Skriv en laborationsrapport. 2. Hur fungerar en termometer? MÅL Eleverna ska förstå hur en vätsketermometer fungerar. KOMMENTAR För att eleverna ska kunna se hur vattenytan i röret stiger, är det bra att på något sätt markera vattenytans läge innan uppvärmningen börjar, till exempel med en spritpenna. Men det är ju inte vatten i termometrar. Varför? Visa OH1 och diskutera undantaget vatten och vad det betyder för livet på vår planet. Avsluta uppgiften med att gå igenom Kelvinskalan. Använd gärna OH2 F 1. Grader Celsius 2. 0 C och 100 C. 3. Sprit 4. Bland annat därför att vatten fryser vid 0 C. 3. Utvidgning av gaser MÅL Eleverna ska förstå att gaser utvidgar sig kraftigt när de värms upp. KOMMENTAR Visa gärna demontrationsförsök D5 efter uppgiften. Avsluta med att diskutera frågan i ingressen med eleverna. Varför det är så farligt att kasta en sprejburk i en brasa? Svaret är att drivgasen i burken utvidgar sig så kraftigt vid uppvärmningen att burken kan explodera. 81

4 4. Ordfläta Orden är: 1. Newton. 2. Celsius. 3. Längre. 4. Termometer. 5. Kokar. 6. Pascal. 7. Bimetall. 8. Vatten. 9. Lyftkraft. Ordet i de markerade lodräta rutorna blir då: TERMOSTAT. Lös ordflätan. Om du hittar de rätta orden kommer bokstäverna i de markerade rutorna att bilda ett aktuellt ord. Vilket är ordet? 1. Enhet för kraft. 2. I Sverige mäter vi temperatur i grader 3. När en tråd värms, blir den 4. En mäter man temperatur med. 5. Vatten vid 100 C. 6. Samma sak som N/m En böjer sig vid uppvärmning. 8. har densiteten 1 g/cm Ett föremål som är nedsänkt i en vätska påverkas av en från vätskan Värme sprids genom ledning MÅL Eleverna ska lära sig att värme kan spridas genom ledning och att ledningsförmågan skiljer sig mycket mellan olika ämnen. KOMMENTAR När eleverna ska värma vatten i ett provrör är det viktigt att provröret är ordentligt fyllt med vatten och att eleverna värmer där det finns vatten. Annars är det stor risk att provröret spricker. B Kopparstaven E 1. Det kokar. 2. Det känns kallt. 3. Nej. 4. Glas är en dålig värmeledare. H Den handen som håller den våta handduken. I Vatten leder värme bättre än luft. K Dunjackor, virkade halsdukar, stickade tröjor, gullfiber, frigolit osv. Med en silversked i handen kan det vara svårt att äta en varm soppa. Skeden blir nämligen mycket varm. Det beror på att silver leder värme mycket bra. Den här laborationen består av tre försök som visar hur olika material leder värme. Du behöver: Stavar av koppar och järn, provrör, bägare, pappershanddukar och brännare. A I det första försöket ska du hålla en kopparstav och en järnstav i en låga och undersöka vilken stav som fortast blir varm. Vilken tror du? Skriv en hypotes. B Håll de båda metallstavarna i lågan på det sätt som bilden visar. Vilken metall leder värme bäst? C I det andra försöket ska du värma vatten i ett provrör genom att hålla i provröret i lågan med bara fingrarna. Tror du att du kan det utan att det blir för varmt om fingrarna? Skriv en hypotes. D Håll ett provrör med vatten i lågan på det sätt som bilden visar. För provröret fram och tillbaka. OBS! Det är viktigt att du värmer där det finns vatten. Annars kan provröret spricka. E Svara på följande frågor: F G 1. Vad händer efter en stund med vattnet i den övre änden? 2. Hur känns vattnet i den nedre änden? 3. Är vatten en bra ledare av värme? 4. Hur är glas som värmeledare? 5. Stämde din hypotes? I det tredje försöket ska du hålla en bägare med varmt vatten i båda händerna. Men i den vänstra handen ska du ha en våt pappershandduk och i den högra ska du ha en torr pappershandduk. Det kommer förstås att bli varmt om händerna. Men blir det någon skillnad mellan höger och vänster hand? Skriv en hypotes om vad du tror. Fyll bägaren med så varmt vatten som möjligt från varmvattenkranen. H Håll om bägaren med en våt och en torr pappershandduk. Vilken hand blir fortast varm? Stämde din hypotes? I Försök att förklara resultatet. Ledtråd: Inuti den torra handduken finns ganska mycket luft, medan den våta innehåller vatten. J Skriv en laborationsrapport för alla tre försöken. OM DU HINNER K Det finns många exempel på när man använder luftens dåliga värmeledningsförmåga för att isolera. Diskutera med varandra och skriv upp så många exempel som möjligt. 82

5 Vad väger mest, guld eller bly? För att du ska kunna bestämma vilket ämne som väger mest måste du jämföra lika stora volymer. Vad du då egentligen jämför är ämnenas densitet. I den här uppgiften får du repetera begreppet densitet. Du behöver: Miniräknare. Med ett ämnes densitet menas hur mycket till exempel en kubikcentimeter av ämnet väger. Enheten för densitet blir då gram per kubikcentimeter (g/cm 3 ). När man ska räkna ut hur stor densitet ett ämne har, dividerar man ämnets massa med volymen. massa densitet = volym Lös uppgifterna. Till vissa behöver du använda en tabellen över grundämnen som finns på sid 334 i grundboken och på sid 175 i lightboken 1. Koppar har densiteten 9,0 g/cm 3. Hur mycket väger då a) 1 cm 3 koppar b) 10 cm 3 koppar 2. Zink har densiteten 7,1 g/cm 3. Hur stor massa har a) 1 cm 3 zink b) 10 cm 3 zink 3. En sten väger 25 g och har volymen 10 cm 3. Vilken är densiteten? 4. En träkloss har volymen 100 cm 3. Klossen väger 90 g. Vilken densitet har det trä som klossen består av? 5. Använd tabellen och ta reda på densiteten för a) silver b) guld 6. Hur stor massa har a) 5 m 3 silver b) 25 cm 3 guld 7. Ett föremål av mässing har volymen 27 cm 3. Massan är 227 g. Vilken densitet har mässing? Avrunda till en decimal. 8. Hur stor massa har ett föremål av bly om volymen är 135 cm 3? Avrunda till tiotal gram. 9. En tom bägare står på en våg. Vågen visar 145,5 g. Sedan häller man 80 ml av en vätska i bägaren. Vågen visar då 203 g. Vilken densitet har vätskan? (1 ml = 1 cm 3 ). Avrunda till två decimaler. 10. I ett mätglas finns 125 ml vatten. Ett föremål av tenn sänks ner i mätglaset. Vattenytan stiger då till nivån 185 ml. Hur mycket väger föremålet? OM DU HINNER I den här laborationen får du lära dig hur värme sprids i vatten. Du behöver: Brännare och provrör. A I den här uppgiften ska du värma vatten i ett provrör genom att hålla det upptill och föra in underdelen i lågan. Vad tror du händer? Fundera en stund och skriv en hypotes. B Värm ett provrör med vatten på det sätt som bilden visar. C Svara på följande frågor: 1. Hur känns det i handen efter en stund? 2. Hur förändras vattnets volym då det värms upp? 3. Hur förändras vattnets densitet när volymen ändras? 4. Vad händer med det uppvärmda vattnet längst ner i provröret? 5. Vad händer med det kalla vattnet i den övre änden av provröret? D Skriv en laborationsrapport. 11. Hur stor volym har en järnbit som har massan 140 g? Avrunda till hela kubikcentimeter. 12. En guldtacka är 260 mm lång, 120 mm bred och 75 mm hög. Hur mycket väger den? Svara i kilogram och avrunda till heltal. 13. Eva placerade ett tomt mätglas på en våg. Vågen visade 83,3 g. Sedan hällde hon koltetraklorid i mätglaset. Vikten ökade då till 225,5 g. Densiteten för koltetraklorid är 1,6 g/cm 3? Hur många milliliter koltetraklorid hällde Eva i mätglaset? Avrunda till heltal. 14. En kvadratisk plåt av aluminium har sidan 195 cm och tjockleken 0,75 cm. Hur mycket väger plåten? Avrunda till hela kilogram. 15. Ett prydnadsföremål i metall har massan 455 g. Metallens densitet är 7,4 g/cm 3. Föremålet sänks ner i ett mätglas som innehåller 125 ml vatten. Till vilken nivå stiger vattnet? Avrunda till heltal. 6. Massa, volym och densitet MÅL Eleverna ska repetera begreppet densitet. KOMMENTAR Uppgiften kan ses som en introduktion till uppgift 7 och a) 9 g b) 90 g 2. a) 7,1 g b) 71 g 3. 2,5 g/cm ,9 g/cm 3 5. a) 10,5 g/cm 3 b) 19,3 g/cm 3 6. a) 52,5 g b) 482,5 g 7. 8,4 g/cm g 9. 0,72 g/cm g cm kg ml kg ml 7. Spridning av värme i vatten MÅL Eleverna ska lära sig att värme sprids i vätskor genom strömning samt förstå hur det går till. KOMMENTAR Inled med en genomgång av vad som händer med till exempel en järnstav när den upphettas. Vad händer med massan? Vad händer med volymen? Vad händer med densiteten? Avsluta gärna med att visa demonstrationsförsök D6. C 1. Det blir varmt. 2. Volymen ökar. 3. Densiteten minskar. 4. Det stiger uppåt. 5. Det sjunker nedåt. Luft leder värme dåligt. Men hur kommer det sig att luften i klassrummet trots allt blir varm? I den här laborationen får du lära dig hur värme sprids i luft. Du behöver: Stativ med tillbehör, 2 termometrar, 2 snören, tändstickor och ett stearinljus. A B C Häng två termometrar i ett stativ på det sätt som bilden visar. Termometerkulorna ska vara på samma avstånd från ljusets veke. Ungefär en decimeter är lagom. Vad visar termometrarna? Vad tror du händer med temperaturerna om man placerar ett brinnande stearinljus så att båda termometrarna är lika nära lågan. Termometer A ska vara ovanför lågan och termometer B på sidan om lågan. Skriv en hypotes. Tänd ljuset och låt det brinna ungefär en minut. Läs sedan av de båda termometrarna igen. Stämde din hypotes? D Svara på följande frågor: Kopiering 1. Vilken tillåten. Spektrum av de båda Fysik termometrarna Liber AB visade högst temperatur efter att ljuset brunnit en stund? 2. Vad tror du att det beror på? B A 8. Spridning av värme i luft MÅL Eleverna ska lära sig att värme sprids i gaser genom strömning samt förstå hur det går till. KOMMENTAR Den här uppgiften är bra att göra direkt efter uppgift 7 eftersom båda handlar om strömning. Avsluta gärna med att visa demonstrationsförsök D7. D 1. Termometer A. 2. Den varma luften stiger uppåt. E Skriv en laborationsrapport. 83

6 9. Hur påverkar ytan temperaturen? MÅL Eleverna ska lära sig att en svart yta absorberar mer strålning än en blank yta samt att en svart yta utstrålar mer värme än en blank. KOMMENTAR Inled med att visa demonstrationsförsök D8. G 3. Den svarta ytan absorberar mest värme. 4. Ljusa kläder, eftersom de inte absorberar lika mycket strålning som mörka kläder. 7. Den svarta ytan utstrålar mest värme. I den här laborationen ska du ta reda på om färgen kan påverka hur snabbt ett föremål blir varmt och hur snabbt det svalnar. Du behöver: Värmelampa, blank cylinder, svart cylinder, 2 termometrar samt mätglas. A I den här uppgiften ska du värma två vattenfyllda cylindrar med hjälp av en värmelampa. Den ena cylindern är svart och den andra är blank. I vilken av cylindrarna kommer vattnet fortast att bli varmt? Och i vilken av cylindrarna kommer vattnet snabbast att svalna när du släcker värmelampan. Fundera en stund över frågorna och skriv sedan två hypoteser. B Gör i ordning en tabell i din anteckningsbok. G Svara på följande frågor: 1. Med hur många grader steg temperaturen i den blanka cylindern? 2. Med hur många grader steg temperaturen i den svarta cylindern? 3. Vilken yta absorberar (tar åt sig) mest värme? 4. Vilken färg bör man ha på kläderna en varm sommardag om man ska befinna sig i solen? Motivera svaret. 5. Med hur många grader sjönk temperaturen i den blanka cylindern när du släckt lampan? 6. Med hur många grader sjönk temperaturen i den svarta cylindern? 7. Vilken yta strålar ut mest värme? H Skriv en laborationsrapport. OM DU HINNER I Pricka in värdena på hur temperaturen steg i ett diagram. Diagrammet kan se ut som nedan. C Fyll de båda metallcylindrarna med lika mycket vatten. 150 cm 3 är lagom. D Placera lampan på cirka 1 dm avstånd från de båda cylindrarna. E F Läs av temperaturen i de båda cylindrarna innan du tänder lampan. Läs därefter av temperaturen varje minut under 15 minuter. Rör om i vattnet med termometrarna hela tiden. För in alla värden i tabellen. Stämde din första hypotes? Släck lampan. Låt sedan de båda cylindrarna stå i cirka minuter. Under tiden kan du börja svara på frågorna 1 4 i uppgift G och börja skriva en laborationsrapport. J Bind samman punkterna så att du får en linje som visar hur temperaturen steg i den blanka cylindern och en linje som visar hur temperaturen steg i den svarta cylindern. 10. Varför är kastruller blanka? MÅL Eleverna ska lära sig att en svart yta utstrålar mer värme än en blank yta. KOMMENTAR Observera att eleverna ska hålla metallplattan ovanför lågan och inte i lågan. C 1. Den svarta ytan utstrålar mest värme.. 2. För att de inte ska utstråla så mycket värme. Kastrullen används ju för att värma innehållet. I den här laborationen ska vi ta reda på varför nästan alla kastruller är blanka. Du behöver: Metallplatta med en blank och en svart sida samt en brännare. A Om en blank och en svart kastrull är lika varma, vilken svalnar fortast? Vad tror du? Skriv en hypotes. B Tänd brännaren och håll metallplattan en bit ovanför så att de båda sidorna värms lika mycket. Värm plattan i sekunder. OBS! Du ska inte hålla plattan i lågan. C Håll den uppvärmda metallplattan i närheten av kinden, först med den blanka sidan närmast och sedan den svarta sidan närmast. Svara sedan på följande frågor: 1. Vilken av de båda ytorna utstrålar mest värme? 2. Varför är kastruller blanka? 3. Stämde din hypotes? D Skriv en laborationsrapport. 11. Ordfläta Orden är: 1. Ledning. 2. Silver. 3. Minskar. 4. Massa. 5. Bimetall. 6. Newton. 7. Silver. 8. Strömning. Ordet i de markerade lodräta rutorna blir då: DENSITET.. Lös ordflätan. Om du hittar de rätta orden kommer bokstäverna i de markerade rutorna att bilda ett aktuellt ord. Vilket är ordet? 1. I en kopparstav sprids värme genom 2. Har densiteten 10,5 g/cm När ett föremål upphettas, dess densitet. 4. Samma sak som vikt. 5. Böjer sig vid uppvärmning. 6. är enheten för kraft. 7. leder värme bäst av alla ämnen. 8. I en vätska sprids värme genom 84

7 På en väderstation studerar man vädret var tredje timme dygnet runt. Man mäter bland annat lufttrycket med en så kallad barometer. I den här laborationen får du lära dig hur man läser av en barometer. Du behöver: Barometer. A Läs av barometern. B 1. Hur högt är lufttrycket idag? 2. Hur högt är normalt lufttryck vid havsytan uttryckt i a) hektopascal (hpa) b) millimeter kvicksilver (mm Hg) På en väderstation finns även en så kallad barograf. En sådan ser ut som bilden till höger visar. Den består av en barometer där visaren har ett skrivstift. Stiftet ritar en kurva på ett papper som sitter på en trumma. Kurvan visar hur lufttrycket varierar. Trumman roterar sakta, vanligen ett varv på en vecka. Kurvan kan till exempel se ut på det sätt som bilden nedan visar. Läs av kurvan och svara på följande frågor: 1. Hur högt var lufttrycket måndag kl 16.00? 2. Hur högt var lufttrycket onsdag kl 12.00? 12. Hur man mäter lufttryck MÅL Eleverna ska lära sig att avläsa en barometer. KOMMENTAR Uppgifterna lämpar sig bra att utföra som som stationslaboration. B hpa hpa 8.3 På en väderstation observeras vädret var tredje timme dygnet runt. Man mäter bland annat luftens fuktighet, vilket kan göras med en psykrometer eller en hygrometer. I den här laborationen får du lära dig hur man använder en psykrometer. Du behöver: Två termometrar, tygtrasa, gummiband och en bägare med vatten. A B C Luft innehåller alltid en viss mängd vattenånga. För att mäta luftens fuktighet kan man använda en psykrometer. En sådan består av två termometrar. Den ena termometern är torr och den andra är våt. Vilken tror du visar den lägsta temperaturen? Skriv en hypotes. Läs av båda termometrarna. Vilken termometer visar den lägsta temperaturen, den våta eller den torra? Försök att förklara resultatet. Tips: För att vatten ska avdunsta krävs det energi. D För att bestämma luftens fuktighet använder du tabellen här under. Använd tabellen och svara på följande frågor: 1. Läs av den torra termometern. Vilken temperatur visar den? 2. Läs av den våta termometern. Vilken temperatur visar den? 3. Hur stor är differensen i temperatur? 4. Använd fuktighetstabellen och bestäm hur stor fuktigheten är. Temperaturdifferens mellan de båda termometrarna Torra termometerns temp C C C C C C C C C Hur man mäter luftfuktighet MÅL Eleverna ska förstå vad som menas med luftfuktighet samt hur det mäts. KOMMENTAR Uppgifterna lämpar sig bra att utföra som stationslaboration. Innan eleverna gör uppgiften är en introduktion nödvändig. Diskutera vad som händer vid avdunstning. Låt en droppe eter falla på handen på en elev. Handen känns omedelbart kall. Varför? Jo, det beror på att etern avdunstar, vilket kräver energi i form av värme. Värmen tas från handen vars temperatur därför sjunker. Ställ i god tid i förväg i ordning en så kallad psykrometer. Den ska bestå av två termometrar som hänger i var sitt snöre. Den ena termometern ska vara försedd med en tygtrasa runt termometerkulan. Tygtrasan ska hållas fuktig genom att den är nedsänkt i en bägare med vatten. C Det avdunstar vatten från tygbiten. För att vattnet ska avdunsta krävs det energi i form av värme. Värmen tas från termometerkulan, vilken då får en lägre temperatur. 85

8 14. Hur man mäter vind MÅL Eleverna ska förstå vad som menas med vindriktning samt lära sig hur man mäter vindhastighet. KOMMENTAR Uppgifterna lämpar sig bra att utföra som stationslaboration. I uppgift B kanske du måste hjälpa till med förklaringen på hur vindmätaren fungerar. Du kanske även måste gå igenom vad som menas med vindriktning. A Vinden blåser från öst till väst, så kallad ostlig vind. C 1. Det är måttlig vind. 2. Det är frisk vind. 3. Det är storm. På en väderstation observeras vädret var tredje timme dygnet runt. Man mäter bland annat vindhastigheten. I den här laborationen får du använda en vindmätare och svara på några frågor. Du behöver: Vindmätare. A När det gäller vind är det två saker man är intresserad av, nämligen vindstyrka och vindriktning. Med vindriktning menar man från vilket håll det blåser. Titta på flaggan i bilden och ange vindriktningen. B Vindens hastighet läser man av med en vindmätare. Undersök vindmätaren och försök förstå hur den fungerar. C I tabellen nedan kan du se hur man brukar namnge olika vindstyrkor. Använd tabellen och svara på följande frågor: 1. Vad för slags vind är det om vindens hastighet är 5 m/s? 2. Vad för slags vind är det om vindens hastighet är 10 m/s? 3. Vad för slags vind är det om vindens hastighet är 25 m/s? 4. Titta ut genom fönstret eller gå ut på skolgården och försök uppskatta vindriktning och vad för slags vind det blåser i dag. Vindhastighet i m/s Namn till lands Vindens verkningar 0 0,2 Lungt Inga, röken stiger rakt upp 0,3 3,3 Svag vind Små löv sätts i rörelse 3,4 7,9 Måttlig vind Blad och kvistar rör sig 8,0 13,8 Frisk vind Stora grenar sätts i rörelse 13,9 20,7 Hård vind Hela träd svajar 20,8 24,4 Halv storm Mindre skador på hus 24,5 28,4 Storm Träd rycks upp med roten 15. Hur man mäter nederbörd MÅL Eleverna ska lära sig hur man mäter nederbörd. KOMMENTAR Uppgifterna lämpar sig bra att utföra som stationslaboration. När man smälter snö för att se hur många millimeter regn det motsvarar brukar man ha en tumregel som säger att 1 cm snö motsvarar ungefär 1 mm regn. Svar på frågorna 1. Millimeter 3. Den cylinder som fångar upp regnet har betydligt större diameter än den cylinder där mätstaven finns. 4. Om nederbörden faller i form av snö, smälter man snön och ser hur många millimeter regn det motsvarar. På en väderstation observeras vädret var tredje timme dygnet runt. Man mäter bland annat mängden nederbörd. I den här uppgiften får du undersöka en regnmätare. Du behöver: Regnmätare. Nederbörd i form av regn kan mätas med en regnmätare. Kopiering Titta på tillåten. regnmätaren Spektrum Fysik och Liber svara AB på följande frågor: 1. I vilken enhet mäter man nederbörd? 2. Hur mycket nederbörd visar regnmätaren? 3. Försök fundera ut varför det inte är 1 mm mellan två streck på mätstaven utan betydligt mer. 4. Hur tror du att man mäter nederbörden om det snöar? 16. Det aktuella vädret MÅL Eleverna ska lära sig att tolka en väderruta i en tidning. KOMMENTAR Uppgifterna lämpar sig bra att utföra som stationslaboration. Ta med dagens tidning till lektionen eller kopiera och dela ut väderrutan. Om du har tillgång till flera olika tidningar kan ni titta på vad som skiljer de olika tidningarnas sätt att presentera vädret. I våra dagstidningar finns ofta en väderruta som innehåller både en rapport om hur vädret är för tillfället samt en prognos över hur meteorologerna tror att vädret kommer att bli under de närmaste dagarna. I den här uppgiften får du lära dig hur man läser en sådan väderruta. Du behöver: Dagstidning. Studera väderrutan i tidningen och svara på följande frågor: 1. När går solen upp respektive ner idag? 2. Hur är vädret idag där du bor, enligt väderrutan? Stämmer det? 3. Hur kommer vädret att bli imorgon? 4. Ange vindriktning och vindstyrka för morgondagen. 5. Vilken temperatur hade Kirunaborna igår? 6. Vilken temperatur hade Malmöborna igår? 7. Vilken temperatur hade semesterfirarna på Mallorca igår? 8. Kopiering Var tillåten. i Sverige Spektrum var Fysik det igår Liber kallast AB respektive varmast? 9. Vilken stad i Europa hade igår högst respektive lägst temperatur, enligt väderrutan? 86

9 I den här uppgiften får du träna på att läsa av en väderkarta. 1. Väderkartan visar vilket väder det var i Europa en tidig vårdag. Det är samma slag av väderkarta som vi dagligen kan se i våra dagstidningar och på TV. Använd dig av väderkartan och svara på följande frågor: a) Hur hög är temperaturen i södra Norrland? b) Hur hög är temperaturen i Helsingfors? c) Hur hög är temperaturen på Mallorca? 2. På kartan finns kurvor dragna, vilka sammanbinder orter med samma lufttryck. Kurvorna kallas isobarer. Det tal som står intill isobaren, till exempel 1 020, anger lufttrycket i hektopascal (hpa). Använd väderkartan och svara på följande frågor: a) Vad är en isobar? b) Hur högt är lufttrycket längs den isobar som sträcker sig genom Irland? c) Mellan vilka två värden ligger huvudsakligen lufttrycket i Sverige? d) Var finns det ett lågtryckscentrum och vilket lufttryck är det där? e) Var i Europa har man det högsta lufttrycket? Hur högt är lufttrycket där? Ett djupt lågtryck mellan Island och Skottland medför blåsigt väder över Brittiska öarna. Även Västeuropa har friska sydvindar och tidvis regn. Klart och rätt kallt väder över Ryssland. Vid våra kuster har vi svala somrar och milda vintrar. Vi kallar det kustklimat. Varför är det så? Det ska vi ta reda på i den här laborationen. Du behöver: Bägare, termometer, sand, våg, trefot, trådnät och brännare. A I den här laborationen ska du värma 100 g vatten och 100 g sand under lika lång tid i var sin bägare. I vilken bägare tror du att temperaturen ökar mest? Den med vatten i eller den med sand i? Skriv en hypotes. B Värm 30 sekunder under varje bägare. Rör om med termometern och läs av temperaturen när den har slutat att stiga. C Svara på följande frågor: 1. För vilket ämne steg temperaturen mest? 2. Stämde din hypotes? 3. Vilket ämne kräver mest energi för att värmas upp? D Man kan med ett liknande experiment visa att vatten behåller värme bättre än andra ämnen. Det har stor betydelse för klimatet på jorden, till exempel vid kustområden. Fundera en stund och svara sedan på följande frågor: 1. Varför har våra kustområden svala somrar och milda vintrar? 2. Vad menas med fastlandsklimat? E Skriv en laborationsrapport. Lös ordflätan. Om du hittar de rätta orden kommer bokstäverna i de markerade rutorna att bilda ett aktuellt ord. Vilket är ordet? 1. Vatten kokar när temperaturen är I metaller sprids värme genom 3. I vatten sprids värme genom. 4. mäts i millimeter. 5. Lufttryck mäts med en. 3. En front är en gränslinje mellan en varm och en kall luftmassa. På väderkartan kan du se hur man ritar fronter. På en kallfront ritar man taggar och på en varmfront kullar. Taggarna och kullarna anger i vilken riktning som fronten rör sig. a) Vad menas med en kallfront? b) Vilken slags front är på väg genom i stort sett hela Sverige? c) I vilken riktning rör sig fronten? d) Hur kommer temperaturen i Sverige troligen att förändras under den närmaste tiden? 4. Förutom isobarer och fronter finns det en hel del andra saker inritade på väderkartan. Studera kartan och svara sedan på följande frågor: a) Vad är det för väder utanför Frankrikes atlantkust? b) Var finns ett stort område med snöfall? 6. Om det blåser från väster är det vind. 7. har densiteten 1,0 g/cm 3 8. Ett ämnes densitet beräknas genom att dividera med volymen. 9. Det är bra att förvara varma drycker i en. 10. En gör väderprognoser. 17. Väderkartan MÅL Eleverna ska lära sig att förstå de väderkartor som vi dagligen kan se på TV och i dagstidningar. KOMMENTAR Inled med en genomgång runt en väderkarta. Ta gärna en från dagens tidning och förstora upp på en stordia. Om du inte har möjlighet att göra det kan du använda OH3. Gå igenom begreppen isobar och fronter samt de ytterligare symboler som finns på väderkartan. 1. a) + 2 C b) 1 C c) + 13 C 2. a) Det är en linje som sammanbinder orter med samma lufttryck. b) 990 hpa c) hpa d) Söder om Island, lufttrycket är där hpa. e) I Ryssland, lufttrycket är där hpa. 3. a) Det är front där kall luft tränger undan varm luft. b) Kallfront c) Österut d) Det kommer att bli kallare. 4. a) Regnskurar b) Mellan Island och norra Norge. 18. Förklara klimatet med vatten och sand MÅL Eleverna ska förstå varför man får svala somrar och milda vintrar vid våra kuster. De ska också förstå vad som menas med fastlandsklimat. KOMMENTAR Påminn eleverna om att sluttemperaturen i de båda försöken inte ska tas förrän temperaturen har slutat att stiga. C 1. Sand 3. Vatten D 1. Att det är svalt på vår och sommar beror på att vatten kräver mycket energi för att bli uppvärmt. Vatten har alltså en avkylande effekt på hela kustområdet. Under höst och vinter är det tvärtom. När vattnet svalnar av så avges mycket energi vilket innebär att kustområdet får ett milt klimat. 2. Det är varma somrar och kalla vintrar. 19. Ordfläta svar på frågorna Orden är: 1. Kelvin 2. Ledning. 3. Strömning 4. Nederbörd 5. Barometer 6. Västlig 7. Vatten 8. Massan 9. Termos 10. Meteorolog Ordet i de markerade lodräta rutorna blir då: VINDMÄTARE. 8. v ä r m e o c h v ä d e r 87

10 OH-underlag OH 1 OH OH 3 OH 4 vattenånga vatten is 88

11 Demonstrationsförsök D1. Kulan och ringen DU BEHÖVER Kula med ring och brännare. MÅL Eleverna ska se att ett föremål i fast form utvidgar sig vid uppvärmning. KOMMENTAR Visa att kulan först går genom hålet. Värm sedan kulan, men inte för länge. Pröva ut i förväg hur länge du behöver värma kulan. Försök sedan att föra kulan tillbaka genom hålet, vilket inte går. Kulan fastnar. Låt kulan ligga kvar på ringen medan du diskuterar med eleverna varför det inte fungerar när du värmt kulan. Efter en stund faller kulan genom hålet. Diskutera varför. Två möjliga förklaringar finns. Den viktigaste är att hålet blir större på grund av den varma kulan. D4. Hur fungerar en termostat? DU BEHÖVER Bottenplatta, 2 fotklämmor med vingskruv, 2 stativstavar, 2 muffar, axel, bimetall, glödlampa (6 V, 5 A) med hållare och likriktarkub. MÅL Eleverna ska förstå hur en termostat fungerar. KOMMENTAR Ställ i ordning materielen enligt bilden nedan. Ge gärna lampan lite överspänning så att den blir extra varm. Efter en stund slocknar lampan beroende på att bimetallen böjer sig. Försöket är lämpligt att utföras med skuggprojektion. D2. Tråden blir längre DU BEHÖVER Bottenplatta, 2 fotklämmor med vingskruv, 2 ståndare med skruv, kromnickeltråd (0,2 mm), 10 g-vikt, likriktarkub, optiklampa i stativ och sladdar. MÅL Eleverna ska få se hur en tråd förlängs när den värms. KOMMENTAR Fäst tråden mellan de båda ståndarna på bottenplattan. Häng vikten på tråden. Koppla tråden till likriktarkuben och vrid upp spänningen till dess att tråden börjar glöda. Slå nu på och av kuben ett antal gånger. Eleverna kan då se att vikten sjunker när tråden blir varm och därmed längre. Med skuggprojektion syns det utmärkt även på sista bänk i fysiksalen. D3. Vad är en bimetall? DU BEHÖVER Bimetall och brännare. MÅL Eleverna ska lära sig vad en bimetall är och hur den fungerar. KOMMENTAR Demonstrera bimetallen och dess funktion genom att värma på den med brännaren. Förklara hur bimetallen är uppbyggd. D5. Utvidgning av luft DU BEHÖVER Flaska (stor), ballong och hink. MÅL Eleverna ska se att en gas utvidgar sig kraftigt även vid måttlig uppvärmning. KOMMENTAR Trä ballongen över flaskans öppning. Sänk ner flaskan i en hink med varmt vatten, ju varmare desto bättre. Man ser tydligt hur ballongen utvidgar sig beroende på luftens utvidgning. D6. Strömning i vatten DU BEHÖVER Fyrkantsrör, färgämne t ex kaliumpermanganat, stativ, muff, klämmare och brännare. MÅL Eleverna ska förstå hur strömning går till. KOMMENTAR Fyll ett fyrkantsrör med vatten och sätt fast det i ett stativ. Lägg i några korn av ett färgämne upptill i fyrkantsröret. Värm sedan med brännare under röret. Man ser då hur vattnet börjar strömma runt i röret. Ha gärna en vit bakgrund bakom röret. Då syns det bättre hur det färgade vattnet strömmar runt. 89

12 D7. Varm luft stiger DU BEHÖVER Plastpåse, trådställning och brännare. MÅL Eleverna ska förstå att varm luft stiger uppåt på grund av att dess densitet är lägre än hos kall luft. KOMMENTAR Trä en mycket tunn plastpåse på trådställningen. Om du inte har en trådställnng går det bra med tre stativ eller en upp- och nervänd hög pall. Placera brännaren under påsen och tänd lågan. Luften inuti plastpåsen blir då uppvärmd. Därvid sjunker densiteten och blir lägre än hos den omgivande luften. Plastpåsen stiger till taket. Försöket visar principen bakom en varmluftsballong. Det blir en bättre effekt om försöket utförs ute på skolgården. D8. Värme sprids genom strålning DU BEHÖVER Värmelampa, stativ, muff och klämmare. MÅL Eleverna ska lära sig att värme kan spridas genom strålning. KOMMENTAR Montera värmelampan i ett stativ så att själva lampan är riktad nedåt. Låt en elev hålla en hand under lampan. Tänd lampan och låt eleven då känna att handen omedelbart blir varm. Diskutera hur värmen sprider sig från lampan till handen. Kan det vara fråga om ledning? Nej, luft leder värme alldeles för dåligt. Kan det vara strömning? Nej, varm luft stiger uppåt. Alltså måste värme spridas på något annat sätt, nämligen genom strålning. 90