Värmelära Värme Värme är rörelse hos atomer och molekyler. Ju varmare ett föremål är desto kraftigare är atomernas eller molekylernas rörelse (tar mer utrymme). Fast Flytande Gas Atomerna har bestämda Atomerna rör sig ganska Atomerna rör sig helt platser och vibrerar. fritt. fritt. 1
Värmeutvidgning När ett ämne värms ökar atomernas och molekylernas rörelse och tar mer plats. Samtidigt minskar densiteten när ämnen värms. Det gäller både fasta ämnen, vätskor och gaser. Vatten är ett undantag som har högst densitet vid +4 C och då är vattnet flytande. Exempel på värmeutvidgning är solkurvor på järnvägsräls Temperatur Temperatur är ett mått på värme Temperatur mäts med en termometer Temperaturskalor Fahrenheit F, används i USA Celsius C, fixpunkt är vattnets kok- och fryspunkt Kelvin K, används av vetenskapsmän, saknar minusgrader En termostat är en termometer som reglerar temperaturen i t.ex. frysen, kylen och ugnen Samband mellan C och F F-32 C = F = C 1,8 + 32 1,8 2
Vätskors volymökning De flesta vätskor ökar i volym när temperaturen stiger, undantag är vatten. Vattnets densitet är störst vid +4 C, det är oftast +4 C på sjöbotten. Vattnets volym ökar när det när det stelnar till is. Volymökningen har enorm kraft. Isberg, 1/10 ovanför vattenytan Sönderfruset kopparrör Gasers volymökning Alla gaser utvidgar sig då de värms upp. En gas instängd i en behållare kan inte ändra sin volym, då kommer trycket i gasen öka vid uppvärmning. Om trycket blir för stort kan behållaren explodera. I en varmluftsballong värms luft, då får luften i ballongen lägre densitet och blir lättare än luften utanför ballongen. Ballongen stiger. 3
Värmespridning - ledning Vid ledning sprids värmen genom att atomer/molekyler knuffar på närliggande atomer/molekyler. T.ex. Spisplatta Kastrull Vatten. Värme leds inte lika bra i alla material och ämnen. Metaller är bra värmeledare. Luft och andra gaser är dåliga värmeledare. Isoleringsmaterial är luftiga material, t.ex. mineralull, frigolit. Vakuum är bästa värmeisoleringen, utnyttjas i en termos. Värmespridning - Strömning När rörelser i en gas eller vätska tar med sig värme kallas det strömning. Vattenburen värme i ett hus sprids med strömning och pumpar. I ett rum med element kommer värmen spridas i rummet med hjälp av strömning av luften. Golfströmmen ger oss varmare klimat. Bilden visar hur temperaturen i ett rum kan variera om rummet värms upp med ett element. 4
Värmespridning - Värmestrålning Värmestrålning kallas också infrarött ljus. Människor kan inte se infrarött ljus. Solens värme kommer till jorden via strålning. Mörka ytor tar lättare upp värmestrålning än en ljus yta. Ju blankare en yta är, desto mindre blir värmeutstrålningen. Värme är energi Energin hos molekylernas eller atomernas rörelser kallas värmeenergi För att höja temperaturen måste man alltid tillföra energi, t.ex. koka vatten. För att sänka temperaturen måste man alltid bortföra energi, t.ex. frysa mat. Det krävs mycket energi för att värma vatten, men samtidigt kan vatten lagra mycket energi. Energi mäts i enheten joule (J), ofta används kilojoule (kj). Matens energiinnehåll mäts också i kilojoule. T.ex. innehåller 1 liter mellanmjölk 1980 kj. 1 liter bensin innehåller 32616 kj, dvs. drygt 16 mer energi än 1 liter mjölk. 5
Värmekapacitet Värmekapacitans är hur mycket energi det krävs att värma upp 1 kg av ett ämne 1 grad. Enheten är Joule/kg x grad Vatten kräver mycket energi för att värmas upp 1 grad. Det krävs 4,2kJ/kg x grad Luft kräver bara 1kJ/kg x grad Fast, flytande och gas Smältning Kokning Fast Flytande Gas Stelning Kondensering Kokpunkt: Temperaturen då ett flytande ämne kokar och övergår till gasform. Smältpunkt: Temperaturen då ett fast ämne smälter och övergår till flytande form. Fryspunkt: Temperaturen då ett flytande ämne stelnar och övergår till fast form. Kokpunkten beror på lufttrycket, t.ex. vattnet kokar vid 100 C vid havsytan och vid 75 C på toppen av Mount Everest. 6
Avdunstning och kondensation Vid avdunstning (ångbildning) tar vätskan upp värme. Vid kondensation avger ångan värme. Detta används i kylskåp och värmepumpar. Fuktig hud blir kall, det krävs värme för att vattnet ska avdunsta. Svettning är kroppens kylsystem. Meteorologi Läran om vädret 7
Meteorologi (läran om vädret) En meteorolog samlar in data om vädret som denne använder för att göra väderprognoser För att kunna göra en prognos krävs data om: Temperatur (termometer) mäts i Celsius C o /Kelvin/Fahrenheit Lufttryck (barrometer) mäts i hektopascal hpa Luftfuktighet (hygrometer) mäts i % Vind (anemometer, vimpel) mäts i sekundmeter Nederbörd (regnmätare) mäts i millimeter Molnighet (observationer/sateliter) Lufttryck Lufttrycket mäter man med en barometer. Enheten är hpa, hektopascal Lufttrycket varierar från dag till dag men normalt lufttryck är 1013 hpa. Är det under 1013 hpa är vädret ostadigt. Är det över 1013 hpa är det vackert väder. 8
Högtryck och lågtryck Vindar uppstår pgaatt solen värmer upp luften över jorden. När luften cirkulerar uppstår områden med högtryck och lågtryck. Lågtryck är när ett område har lägre lufttryck än omgivningen. Vid lågtryck är det ofta nederbörd, blåsigt och molnigt. Högtryck är när ett område har högre lufttryck än omgivningen. Vid ett högtryck är det ofta soligt och klart. Vindar Vid ett lågtryck blåser vindarna i en virvel moturs in mot lågtrycketscentrum. En sån luftvirvel kallas cyklon. Vid ett högtryck blåser vindarna i en spiralformad bana medurs från centrum. Vindarna är ofta svagare än vid lågtryck. Med vindriktning menar man från vilket håll det blåser. Vindhastighet mäts i m/s. Vindmätare för hasighet kallas anemometer. Sjöbris Landbris 9
Sjöbris/Landbris Sjöbris uppstår på förmiddagen när luften ovan land värms mer än luften ovan hav. På kvällen uppstår motsatt fenomen vilket kallas landbris Luftfuktighet Luften kan ta upp mer fukt ju varmare den är. Om temperaturen sjunker kondenseras fukten. Luftfuktighet mäts i relativ luftfuktighet i procent där 100% är den maximala mängd fukt luften kan ta upp. Då säger vi att luften är mättad. Fukten i luften leder kylan eller värmen i luften. Därför upplever vi ofta fuktigt vinterväder som extra kallt och fuktigt sommarväder eller en fuktig bastu som extra varmt. 10
Kallfront Varmfront När varm luft rör sig in över ett landområde kallar vi detta för varmfront, motsatt fenomen kallar vi för kallfront När fronterna möts kommer den varma luften pressas upp och där kylas ner regn kommer bildas Moln Moln kan bestå av både iskristaller och mycket små vattendroppar. Lär dig in om två av de molnen du själv skrivit om. 11