Temperatur NÄR DU HAR LÄST AVSNITTET TEMPERATUR SKA DU veta vad som menas med värme veta hur värme påverkar olika material känna till celsius-, fahrenheit- och kelvinskalan känna till begreppet värmeenergi Värme är rörelse Kommer du ihåg att allt är uppbyggt av små partiklar som kallas. atomer och molekyler? Då kommer du säkert också ihåg att de är så små att vi inte kan se dem med våra ögon. Men om vi tänker oss att vi ändå kunde titta på partiklarna i ett ämne, då skulle vi upptäcka att de inte ligger stilla. De rör sig hela tiden. Om vi tittar på partiklarna i till exempel vatten och samtidigt värmer vattnet, skulle vi se hur de började röra sig snabbare och snabbare. Ju mer man värmer ett ämne desto snabbare rör sig partiklarna. I en gas som luft och i en vätska som vatten, rör sig partiklarna hela tiden. I fasta ämnen som is och järn, kan partiklarna inte röra sig fritt. De ligger nästan helt stilla. De vibrerar bara lite. Oavsett om partiklarna bara vibrerar eller rör sig på annat sätt, är det de här rörelserna som är värme. Ju varmare ett ämne är, desto kraftigare är atomernas rörelser. Värmeutvidgning Locket på syltburken sitter hårt och du kan inte få upp det. Vad ska du göra? Det finns ett bra knep. Om du spolar varmt vatten på metallocket, går det oftast lätt att få upp. Varför är det så? När något blir varmare börjar partiklarna att röra sig mer och mer. Partiklar som ligger intill varandra börjar knuffas så mycket att de inte kan ligga kvar lika tätt som tidigare. De behöver lite mer plats. Då blir locket lite större och burken går att öppna. Glasburken blir också lite större men inte lika mycket. 42 Värme t!)~-------------------------------------------------------
Det är tack vare värmeutvidgningen och lägga lite sylt på pannkakorna. som du kan du få upp locket Även om ett ämne blir större när man värmer det blir partiklarna förstås inte fler eller större. Det är precis lika många partiklar som tidigare, men de är lite mer utspridda. När partiklarna inte är tätt packade tar ämnet större plats och har samtidigt lägre densitet. Det är därför varmluftsballonger kan stiga uppåt. Den varma luften i ballongen utvidgar sig och luften i ballongen får då lägre densitet än den kalla luften utanför ballongen. Nu kan den varma luften stiga uppåt i den kalla luften och dra med sig ballongen upp. Ju varmare ett ämne är, desto större plats tar ämnet. Partiklar sprids Att ämnen sprids i naturen känner de flesta till. Gaser och små lätta partiklar sprids snabbt och lätt i luften. Koldioxid som vi släpper ut i Sverige påverkar därför hela jordens atomsfär. Svavel från kol- och oljeeldning i norra Europa, sprids med vindarna till Skandinavien och påverkar våra skogar och sjöar. Många ämnen kan också spridas med vatten. Vatten är ständigt i rörelse i naturen, genom jorden, växterna och djuren mot sjöar och hav. På sin väg löser och transporterar vattnet olika ämnen och partiklar, som då sprids i naturen. Därför är det viktigt att vi renar vårt avloppsvatten för att skydda sjöarna och haven. Varm luft har lägre densitet än kall luft. Därför lyfter ballongen. Temperatur 43
Vatten är ett undantag Nästan alla ämnen utvidgar sig när man värmer dem. Det gäller fasta ämnen, vätskor och gaser. Men vatten är ett undantag. Vatten har sin högsta densitet vid +4 grader Celsius. Blir vattnet varmare än +4 grader Celsius utvidgar sig vattnet och får lägre densitet. Detta stämmer bra med andra ämnen. Men om vatten blir kallare än +4 grader händer samma sak! Vattnet utvidgar sig och får lägre densitet. Denna egenskap skiljer vatten från andra ämnen. Det innebär också att djupa sjöar inte kan bottenfrysa. Vattentemperaturen vid botten är alltid +4 grader året runt, eftersom det vattnet alltid har högst densitet och sjunker till botten. Is och varmt vatten flyter ovanpå. Vattnets ovanliga egenskaper har stor betydelse för fiskar och andra vattenlevande organismer. De kan överleva vintern vid botten utan att bli infrysta i isen. sommar vinter +20 0 +4 Om en sjö är tillräckligt djup är temperaturen vid botten alltid +4 grader Celsius. Det beror på att vatten är som tyngst, har sin högsta densitet, vid +4 grader Celsius. 44 Värme ~~-------------------------------------------------------
Temperatur Om du hoppar i en varm bubbelpool efter att ha simmat i den vanliga bassängen så bränns det nästan. Men när du har suttit där ett tag känns det behagligt. Det är alltså inte helt lätt att avgöra hur varmt eller kallt något är, kroppen vänjer sig. När vi vill ha ett mått på hur varmt eller kallt något är behöver vi en temperaturmätare, en termometer. Det var tysken Gabriel Daniel Fahrenheit som i början av 1700-talet uppfann den typ av termometer som används än i dag. Den här typen av termometer kallas vätsketermometer och består av ett smalt glasrör med en vätska i. När det blir varmare utvidgar sig vätskan och tar större plats. Då stiger den uppåt i glasröret och man kan läsa av temperaturen på en skala. Vätskan i termometern är oftast en alkohol. Tidigare var kvicksilver vanligt i termometrar. Men eftersom kvicksilver är giftigt är det numera förbjudet att använda kvicksilver i termometrar. Idag använder vi mest digitala termometrar. De digitala termometrarna har flera fördelar jämfört med de gamla vätsketermometrarna. De är mer exakta och siffrorna är lättare att avläsa. Nackdelen är att de måste ha ett batteri för att fungera. 40 30 20 10 ±o 10 20 30 40 När det blir varmare utvidgas vätskan och stiger upp i röret. Celsiusskalan Termometrar visar hur varmt eller kallt något är. Men det finns flera olika temperaturskalor. Vi använder celsiusskalan som uppfanns 1742 av svensken Anders Celsius. Celsiusskalan visar O grader när vatten smälter och 100 grader när vatten kokar. För att undvika missförstånd och visa vilken skala vi använder säger vi "25 grader Celsius". I text förkortas det till 25 "C, Här i Sverige tycker vi att +25 grader är en skön sommardag. Men när en amerikansk termometer visar +25 grader tar man på sig vinterkläder. Det beror på att man använder en helt annan temperaturskala i USA. De använder fahrenheitskalan (OF). Det finns fler temperaturskalor. Vetenskapsmän använder ofta kelvinskalan (K). Kelvinskalan börjar vid den absoluta nollpunkten. Det är den ~emperatur då alla partiklar har slutat röra sig helt. Celsiusskalan visar då -273 grader. Hur mycket är +25 P i C? -------------------------------'ID Temperatur 45
Värmeenergi Hur varmt något är beror på partiklarnas rörelse. Man kan också säga att värme är energi. Varmt vatten har mer energi än kallt vatten. I det varma vattnet rör sig partiklarna snabbare än i det kalla. Vattnets energi som orsakas av partiklarnas rörelser, kallas värmeenergi. Du kommer att lära dig mer om energi längre fram i boken, men det kan vara bra att veta att det finns olika sorters energi. Några exempel är rörelseenergi, lägesenergi, kemisk energi och värmeenergi. Energi kan aldrig försvinna, bara omvandlas till andra sorters energi. När du till exempel bromsar med en cykel omvandlas rörelseenergin till värmeenergi i bromsarna. Men hur kan det komma sig att man bränner sig på vatten som är 50 grader, men inte i en bastu som är 80 grader? Jo, värme är hela mängden värmeenergi som finns i materialet. Och hur mycket värmeenergi det finns beror på tre saker - materialets temperatur, vilket material det är och mängden material. I all rörelse finns rörelseenergi. det energi, det kallas 46 Värme {!)~--------------------------------------------------------
Du kan sitta ien bastu som är över 80 grader utan att bränna dig! Det förklarar varför du nästan bränner dig i SO-gradigt vatten, men att du kan sitta i en 80-gradig bastu ett bra tag utan att det känns obehagligt. Vatten är nämligen ett ämne som kan innehålla mer värmeenergi än luft. Det förklarar också varför du kan stoppa in handen i en varm ugn utan att bränna dig, men om du råkar komma åt bakplåten... Energi mäts i enheten joule En engelsk fysiker som hette James Joule har fått ge namn åt den enhet som man använder för att mäta energi. Du kanske har sett att det brukar stå på matförpackningar hur många kilojoule (kj) de innehåller. Det handlar helt enkelt om hur mycket energi man får i sig när man äter maten. Kan du? 1. Vad har värme med atomer och molekylers rörelse att göra? 2. Vid vilken temperatur har vatten sin högsta densitet? 3. Vilken temperaturskala använder vi i Sverige tör att mäta temperatur? 4. I vilken enhet mäter man energi? Vilka är enheter tör temperatur? a) O( b) J c) OF d) K ---------------------------~, 3 Temperatur 47