ETE310 Miljö och Fysik VT2016 Linköpings universitet Mikael Syväjärvi
Vad går kursen ut på? Miljö/klimat-frågor högaktuella Introduktion Översikt Fysik
Vad ska vi göra? Seminarier Diskussion! Miljö och fysik - Exempel från teknologier Skriftliga uppgifter; Fri form Innehåll viktigt - inte formen Examination: inskickade skriftliga uppgifter Betygsätts bedömning av examinator (genomarbetat innehåll, ev extrauppgift)
Om man missar ett tillfälle? All info läggs upp på hemsidan! Litteratur: skrivs av kursansvarig Lästips: En ännu varmare värld Claes Bernes Naturvårdsverket 2007
TILLFÄLLE 1 Ge introduktion Beskriva PROBLEMET Hemuppgift 1
Några ord om kursansvarig Bördig från Trosa NT gymnasiet Nyköping Y-linjen Linköpings universitet Forskat om nya material för elektronik Disputerat 1999, docent 2004 Forskning Material Fluorescerande kiselkarbid för vita lysdioder Kubisk kiselkarbid som nytt solcellsmaterial Grafen - nobelprismaterialet
Global uppvärmning Vad är det? Vad beror den på?
Global uppvärmning Uppvärmning i atmosfären nära jordytan Under 1900-talet Ökning 0.6-0.7 grader Koldioxid Temperaturökning även av naturliga processer Debatt om orsak
Det här är fysiken som vi ska prata om och ge bakgrund till Global uppvärmning Förstärkt växthuseffekt
FNs klimatrapport
FNs klimatrapport Människan påverkar klimatet genom utsläpp av växthusgaser och avskogning, och det är bråttom att minska utsläppen om vi ska lyckas begränsa uppvärmningen till max två grader över förindustriell nivå. Skillnaden mot förra rapporten 2007 är att forskarna är ännu säkrare, har bättre modeller, och att vi har förlorat sju år med ökande utsläpp trots den kunskapen. Läget är därför ännu mera kritiskt.
FNs klimatrapport Det blir varmare
FNs klimatrapport Isarna smälter och havet stiger
FNs klimatrapport Människan orsakar klimatförändringarna
FNs klimatrapport Klimatförändringarnas effekter märks nu
FNs klimatrapport Klimatförändringarna riskerar att bli oåterkalleliga
FNs klimatrapport Utsläppen måste minska snabbt och mycket
Om vi fortsätter som idag, så ligger vi över RCP8,5 RCP representative concentration pathways Baseras på skillnaden mellan mängden energi från solinstrålning som träffar jorden och hur mycket energi som jorden strålar ut till rymden igen.
Solen är grunden till allt liv
Energi från solen till jorden 1500 miljoner TWh årligen 1500 000 000 000 000 000 kwh 20 000 kwh
15 miljoner grader i centrum Cirka 6000 grader på ytan Består av väte Väte omvandlas till helium Avger energi i form av strålning Tusentals år från kärna till yta
4,6 miljarder år Ännu inte halva sin livslängd Ökar i energi
Jordens ungdom Solen inte lika stark Värmde jorden mindre Fanns nästan inget syre Hög andel av växthusgaser Stark växthuseffekt
Fotosyntes Började för ca 3 miljarder år sedan Tar upp koldioxid och ger syre Växthuseffekten försvagas Solen värmer jorden mer
Förändringar av klimatet Argument mot modellen för global uppvärmning Istid tropisk värme Ger variation av växthuseffekt Förändringar av växthuseffekten Ger variation av klimatet
När vätet är förbrukat Förbränner helium Gravitationskraften minskar Solen sväller Slukar omgivande planeter Förbränner andra grundämnen tills de är slut Sjunker ihop och kallnar
Jordens temperatur balans genom naturliga processer Fysik värmeöverföring genom strålning: Energi strålar in från solen Energi strålar ut från jorden Energibalans
Andra värmeöverföringar konvektion (rörelser av gaser eller vätskor) Ledning Avdunstning sker inte - jorden är isolerad i vakuum
(elektromagnetisk) Strålning Vibrationer/darrningar i elektriska och magnetiska fält Se som vågor som breder ut sig i ett medium Våglängd - avståndet mellan två vågtoppar Energi ~ 1/λ
Olika delar av ljuset har olika våglängd (olika färg)
Vid kortare våglängder Ultraviolett ljus (UV) Vid längre våglängder infraröd strålningen (IR) värmestrålning
Energi och våglängd
Energin i solljus IR 53% Synligt ljus 36% UV 11%
Strålning mindre än 300 nanometer Atmosfären stoppar UV-ljus ozonskiktet Atmosfären Strålning mellan 300 400 nanometer Atmosfären släpper igenom mer Strålning över 400 nanometer All strålning släpps igenom
Föremål absorberar en del av strålningen Energibalans Resten av strålningen antingen reflekteras eller passerar genom föremålet. Absorberad strålning värmer upp föremålet Varma föremål kyls genom sända ut värmestrålning infraröd strålning kallas svartkroppsstrålning
ALLA föremål sänder ut strålning Strålningen har en fördelning av våglängd 700 o C 2700 o C 5700 o C
Temperaturen på jorden -18 o C Inget liv Allt vatten fruset Utan atmosfär
Med atmosfär Temperaturen på jorden 15 o C Liv! Naturlig växthuseffekt
Ökade utsläpp ger högre koncentration av gaser i atmosfär Global uppvärmning Gaserna fångar upp IR strålning och sänder ut igen åt alla håll Mer IR strålning tillbaks mot jorden Jordens temperatur ökar Förstärkt växthuseffekt
Molekyler roterar och vibrerar Laddningar kan ändra tyngdpunkt Molekyler kan fånga upp strålning (energi) Roterar snabbare eller kraftigare vibration Vad gör en gas till växthusgas? Fångar endast viss energi som sammanfaller med molekylens vibrationsenergi (den energi som krävs för att få till vibration) Molekyler med likadana atomer och symmetrisk mittpunkt fångar inte upp strålning
Fånga upp och skicka energi
Koldioxid Freoner Kväveoxid Metan Vattenånga Ozon Växthusgaser
Växthusgaser Koldioxid (CO 2 ) Bildas vid förbränning av kolföreningar i syremiljö Freoner Förening av kolväte med flour/klor/brom Användes som kylmedium Fasats ut till fördel för andra kylmedium Kväveoxid Vid förbränning: kväve + syre bildar kväveoxid Kan genom omvandling ge marknära ozon
Växthusgaser Metan (CH 4 ) Bildas vid nerbrytning av organiska material Avföring, urin från människor och djur Existerar även i naturgas Vattenånga Står till stor del för den naturliga växthuseffekten Ozon Giftig för människan Skyddar från solens UV strålning
Andel i atmosfär
Växthusgaserna fångar upp värmestrålning och skickar tillbaka till jorden Jorden värms upp ännu mer! Växthusgaser
Examination Genom hemuppgifter till varje tillfälle Uppsatser Fri form, ingen formalia! Ni ska skriva själva Betygsättning: G VG MVG Tar upp ämnet i uppgiften Röd tråd i det ni skriver om Egen god diskussion av ämnet
Fråga er omgivning (föräldrar, kompisar, m fl) Vad är global uppvärmning? Vad beror den på? Svaren är det intressanta Sammanfatta (minst 3 tillfrågade) Gör egen reflektion över omgivningens medvetenhet Examination Lyssna på media Vilka klimat/miljöfrågor är aktuella? Sammanfatta de aktualiteter ni kommer in på och gör en reflektion Sammanfatta svaren på cirka 2-4 sidor i ett textdokument ms word, open office, enkelt text dokument Tanken är att få inblick i vad som diskuteras NU Skicka med e-post innan nästan tillfälle Skriv namn i dokumentet Ange ETE310 uppgift 1 i ämnesrad
4 feb Nästa tillfälle 18 feb 10 mars 7 apr 21 apr 12 maj 26 maj Torsdagar