Miljöfysik. Föreläsning 1. Information om kursen Miljöfysik Viktiga termodynamiska kvantiteter Jordens energibudget

Relevanta dokument
Miljöfysik. Föreläsning 1. Information om kursen Miljöfysik Viktiga termodynamiska storheter Jordens energibudget

Energibegrepp och deras relationer, i fysiken och i samhället

Grundläggande energibegrepp

Miljöfysik. Föreläsning 13 Sammanfattningsföreläsning

Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. Elektricitet

Energibalans för kroppen, jorden och samhället

Bergvärme. Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. X är värmen i berggrundens grundvatten. med hjälp av värmepump.

Räkneövning/Exempel på tentafrågor

4. Förhållandet mellan temperatur och rörelseenergi a. Molekyler och atomer rör sig! b. Snabbare rörelse högre rörelseenergi högre temperatur

7. Inre energi, termodynamikens huvudsatser

Biobränsle. Effekt. Elektricitet. Energi. Energianvändning

Miljöfysik. Föreläsning 7

Biobränsle. Biogas. Effekt. Elektricitet. Energi

Studiebesök årskurs 6 Kraftvärmeverket

6. Värme, värmekapacitet, specifik värmekapacitet (s )

1. Förklara på vilket sätt energin från solen är nödvändig för alla levande djur och växter.

Vad är energi? Förmåga att utföra arbete.

Repetition Energi & Värme Heureka Fysik 1: kap version 2013

Vecka 49. Förklara vad energi är. Några olika energiformer. Hur energi kan omvandlas. Veta vad energiprincipen innebär

Förmågor och Kunskapskrav

Energi VT av 6. Syfte: Kopplingar till läroplan. Lerum. Energi kan varken förstöras eller nyskapas, utan bara omvandlas mellan olika former.

Man har mycket kläder på sig inomhus för att hålla värmen. Kläderna har man oftast tillverkat själv av ylle, linne & skinn (naturmaterial).

Bergvärme & Jordvärme. Anton Svedlund EE1C, Kaplanskolan, Skellefteå

Kemi och energi. Exoterma och endoterma reaktioner

ENERGI? Kylskåpet passar precis i rummets dörröppning. Ställ kylskåpet i öppningen

Termodynamik Av grekiska θηρµǫ = värme och δυναµiς = kraft

Repetitionsuppgifter i Fysik 1

C apensis Förlag AB. 4. Energi. Naturkunskap 1b. Energi. 1. Ett hållbart samhälle 2. Planeten Jorden 3. Ekosystem

Energi- och miljöfysik, FAFA15, 9 hp.

Biogas Gas som framställs med biomassa som råvara, t ex genom jäsning.

Förslag den 25 september Fysik

Svar: Extra många frågor Energi

TERMODYNAMIK? materialteknik, bioteknik, biologi, meteorologi, astronomi,... Ch. 1-2 Termodynamik C. Norberg, LTH

Kapitel 6. Termokemi

a sorters energ i ' ~~----~~~ Solen är vår energikälla

Allmän kemi. Läromålen. Viktigt i kap 17. Kap 17 Termodynamik. Studenten skall efter att ha genomfört delkurs 1 kunna:

Vätskors volymökning

Energihushållning. s i handboken

Temperatur. Värme är rörelse

Kapitel 6. Termokemi. Kapaciteten att utföra arbete eller producera värme. Storhet: E = F s (kraft sträcka) = P t (effekt tid) Enhet: J = Nm = Ws

Tätheten mellan molekylerna är störst vid fast form och minst vid gasform.

Planering Energi 9C. Syfte: Vecka Onsdag Torsdag Fredag 34 Dela ut böcker. 35 Forts.

Energi & Atom- och kärnfysik

Densitet Tabellen nedan visar massan och volymen för olika mängder kopparnubb.

Miljöfysik. Föreläsning 1. Information om kursen Miljöfysik Viktiga termodynamiska kvantiteter Jordens energibudget

FÖR DE NATURVETENSKAPLIGA ÄMNENA BIOLOGI LÄRAN OM LIVET FYSIK DEN MATERIELLA VÄRLDENS VETENSKAP KEMI

Miljöfysik. Föreläsning 4

Kapitel 6. Termokemi

Miljöfysik. Föreläsning 2. Växthuseffekten Ozonhålet Värmekraftverk Verkningsgrad

Energianvändning i byggnader. Energibalans. Enkel metod för att beräkna energi- och effektbehov

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin Föreläsning 10 Relativitetsteori den 26 april 2012.

PROV 3, A-DELEN Agroteknologi Vid inträdesprovet till agroteknologi får man använda en formelsamling.

Min bok om hållbar utveckling

Solenergi; solkraft, solvärme & solel. Emil Avander EE1B Kaplanskolan

Spara energi - en utmaning i Göteborgs stadsdelar

ETE331 Framtidens miljöteknik

Kylvattenutsläpp i Bottenviken leder till algblomning

ETE310 Miljö och Fysik

Kapitel 6. Termokemi. Kapaciteten att utföra arbete eller producera värme. Storhet: E = F s (kraft sträcka) = P t (effekt tid) Enhet: J = Nm = Ws

Det Globala Energisystemet

Värmelära. Fysik åk 8

Fysikaliska modeller

Energitransport i biologiska system

och energikällor 14 Energiomvandlingar Inledning Fokus: Kommer energin att räcka till alla?

ESN lokala kursplan Lgr11 Ämne: Fysik

FyU02 Fysik med didaktisk inriktning 2 - kvantfysik

Hållbar utveckling Vad betyder detta?

Koll på NO kapitel 5 Energi, sidan NTA, Kretsar kring el

Energikällor 15 hp. Energikällor 15 hp. Kursutvärdering (1/3) Kursutvärdering (2/3) Kursutvärdering (3/3) förslag till nästa tillfälle:

WORKSHOP: EFFEKTIVITET OCH ENERGIOMVANDLING

Kurspaketet Värmesystem

Min bok om hållbar utveckling

Vattenkraft, vågkraft och tidvattenkraft

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK januari 2012

Förnybara energikällor:

Termodynamik FL1. Energi SYSTEM. Grundläggande begrepp. Energi. Energi kan lagras. Energi kan omvandlas från en form till en annan.

Innehållsförteckning. s.1 Innehållsförteckning s.2-13 Instuderingsfrågor

Tentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F3(FTF140)

Sammanfattning: Fysik A Del 2

ETE331 Framtidens miljöteknik

Temperatur T 1K (Kelvin)

Bergvärme & Jordvärme. Isac Lidman, EE1b Kaplanskolan, Skellefteå

Vad är värme? Partiklar som rör sig i ett ämne I luft och vatten rör partiklar sig ganska fritt I fasta ämnen vibrerar de bara lite

Fysik: Energikällor och kraftverk

ETE310 Miljö och Fysik

Miljöfysik. Föreläsning 3. Värmekraftverk. Växthuseffekten i repris Energikvalitet Exergi Anergi Verkningsgrad

10:40 11:50. Ekologi. Liv på olika villkor

Teknisk termodynamik 5 hp

Miljöfysik. Föreläsning 5. Användningen av kärnenergi Hanteringen av avfall Radioaktivitet Dosbegrepp Strålningsmiljö Fusion

Elektrisk energi Rörelseenergi Lägesenergi Kemisk energi Elasticitetsenergi Strålningsenergi Värmeenergi Kärnenergi

LPP natur och miljö. Varför läser vi. Vad skall vi gå igenom? Vilka är våra mål? Så här ser planen ut. March 04, LPP biologi.

** Veva så att lampan lyser

Fysik 1 kapitel 6 och framåt, olika begrepp.

Kapitel 17. Spontanitet, Entropi, och Fri Energi. Spontanitet Entropi Fri energi Jämvikt

Projektarbeten på kursen i Fysik för C & D

Jino klass 9a Energi&Energianvändning

Kapitel 17. Spontanitet, Entropi, och Fri Energi

KUNSKAPSKRAV I ÄMNET FYSIK. Kunskapskrav för godtagbara kunskaper i slutet av årskurs 3

FAFF35 Medicinsk Fysik

Linköpings tekniska högskola Exempeltentamen 2 IKP/Mekaniksystem Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 2

Transkript:

Miljöfysik Föreläsning 1 Information om kursen Miljöfysik Viktiga termodynamiska kvantiteter Jordens energibudget

Miljöfysik FK4024 7.5 hp Tre delar Del 1 : Miljöfysik (D. Milstead) Del 2 : Kvällskurs Jordens klimat och klimatförändringar Del 3 : Luftförenginar (K. Elihn) Kursbok : Miljöfysik : Energi för hållbar utveckling (M. Areskoug Studentlitteratur) + kompendium

Föreläsningsplan: Del 1 Ämne Kursbok (Kap.) Miljöfysik, materia-energi-liv 1-2 Växthuseffekten 4.1-4.6 UV-strålning och ozonskiktet, fossilenergi 5.1, 6.1-6.2 Att utnyttja solenergi 7.1-7.3 Solvärme 8.1-8.4 Solel 9.1-9.5 Värme från luft, mark och vatten 10.1-10.4 Vattenergioch vindenergi, bioenergi 11.1-11.3, 12.1-12.3 Kärnenergi 13.1-13.6 + 2 räkneövningar och en sammanfattningsföreläsning Uppochnedklassrum Inspelade föreläsningar + diskussioner Energikvalitetoch energihushållning 14 Energi 16 Materia 17 Strålning 18

Scalablelearning https://www.scalable-learning.com/#/courses/2043/course_information Använd School/University account Använd Stockholms Universitet Kolla dina detaljer Välja Student Titta på filmen eller gå direkt till slutet av filmen. Klicka på pilen bredvid orden ScalableLearningpå det övravänstra hörnet av fönstret Gå till My courses-> Joinnew course Använd enrollment key: DMUMT-69413 Klicka på Miljöfysik: Select a Module Nu kan du klicka på en föreläsning och se filmen och svara på problem. Lycka till!! Obs! Föreläsningarna på Youtube du får se länken på kursens hemsida om du har problem med Scalable Learning.

Del 2 -Kvällskurs

Del 3 -Föreläsningar Föreläsningar om luftföreningar av Karine Elihn den 7 feb 9:15-12 i Ahlmannsaleni Geovetenskapenshus.

Betygskriterier

Kursens hemsida

Miljöfysik Miljövetenskap Natur Fysik Energi och energiomvandlingar Människa Teknik Samhälle Energiresurser Miljöfysik Fysikaliska möjligheter och begränsningar Energianvänding

Grundläggande begrepp energi och effekt Energi, W, är en viktig fysikalisk storhet Olika typer: potentiell energi, kinetisk energi, kemisk energi osv. Den totala energin är alltid bevarad Enheter: Joules (SI), kwh, ev, Cal 1 cal =4.184 J 1J = energin som behövs för att lyfta 0.1kg höjden 1m. Effekten, P, = mängden energi som omvandlas per tidsenhet P mängden energi som omvandlas W = = omvandlingstiden t Enheter: Watt 1W= 1 Joule per sekund

kwh kwh är en vanlig energienhet när man diskuterar energianvändning: 1 kwh =1000 Wh = 1000 W 3600 s =3 600000 W s = 3.6 MJ

Energiflöde Energiflöde φ beskriver transport av energi. Energi kan förflyttas från en punkt i rummet till en annan på flera olika sätt (t.ex. strålningsenergi flödar genom rymden från solen till jorden). φ = W = t J Enhet: =W s Energimängden som förflyttas förflyttingstiden Begreppet energiflöde svarar mot transport av energi. Begreppet effekt svarar mot omvandling av energiform till en annan.

Fråga För att värma en villa under vinterhalvårets 180 dagar behövs 20000 kwh. All denna energi transporteras ut genom väggar, fönster, ventiler osv. Vad är medelenergiflödet från huset under vintern? 4.63 kw 2.57 kw 251 kw

Fråga För att värma en villa under vinterhalvårets 180 dagar behövs 20000 kwh. All denna energi transporteras ut genom väggar, fönster, ventiler osv. Vad är medelenergiflödet från huset under vintern? W φ = t W = 20000 3.6 10 = 7.2 10 t 6 10 = 180 24 60 60 = 1.555 10 10 7.2 10 φ = = 7 1.555 10 3 4.63 10 4.63 7 J s W= kw

Intensitet Intensitet S är ett mått på hur koncentrerat i rummet ett energiflöde är vilken area Aden är fördelad över. S Energiflödet φ = = Area A Enheter W m 2.

12 (1 TW = 10 W) Fråga Det energiflöde från solen som träffar jorden är 174000 TW. Vad är intensiteten? 421 Wm 2 5240 Wm 2 338 Wm 2

12 (1 TW = 10 W) Fråga Det energiflöde från solen som träffar jorden är 174000 TW. Vad är intensiteten? Flödet S = Area Area= 4π r r 2 6 6 2 14 2 ( ) = 6.4 10 m Area=4 π 6.4 10 = 5.147 10 m 12 174000 10 S = = 14 5.147 10 338 Wm 2

Sammanfattning Storhet Beskrivning Enhet Samband Exempel Energi Effekt Abstraktbegrepp som kan användas för att beskriva förändringar i ett system. Finns i olika former, som kan omvandlas till varandra. Energiomvandlingsh astighet Energiflöde Energitransporthasti ghet Intensitet Energiflöde per areaenhet J, kwh, 1kWh = 3.6 MJ W=Pt Kemisk energi i 1 liter bensinär ~ 10 kwh J/s = watt,w P=W/t En glödlampa på 100 W omvandlar varje sekund 100 J elenergi till ljus och värme J/s = watt, W φ=w/t Energiflödetfrån solen till jorden är ~170000 TW Watt per kvadrat mater, W/m 2 S=φ/A Solstrålningens intensitet är ~1400 W/m 2

Termodynamikens huvudsatser Nollte huvudsatsen Om två termodynamiska system är i termisk jämvikt med ett tredje, då är de även i termisk jämvikt med varandra. Termisk jämvikt -> föremål has samma temperatur- Första huvudsatsen Energi kan varken skapas eller förstöras, den kan endast byta form.

Termodynamikens huvudsatser Andra huvudsatsen Värme flödar aldrig av sig själv från en kallare kropp till en varmare. Detta innebär att den total entropin i universum blir större Entropi = oordning

Temperatur Termodynamiska kvantiteter Ett mått på det som uppfattas som värme och kyla. Celsiusskalan Kelvinskalan T T K C Fahrenheitsskalan = T + 273.15 C T F 9 = TC + 32 5 Termisk energi kallas också "värme" Termisk energi = Temperaturökning molekylers och atomers kinetiska och potentiella energier För att höja temperaturen på en kropp behövs en energimängd Qsom beror på kroppens massa m, temperaturökningen T och en materialegenskap, specifika värmekapacitenten c. Q = m c T

Termodynamiska kvantiteter Förångning Q = energin som behövs för att förånga en viss vätska med massan m Q = I m I = specifika ångbildningsvärmet för vätskan. g g Smältning Q = energi som behövsför att lösgöra molekyler eller atomer från varandra vid processen: Fast flytande Q = I m I = specifika smältvärmet för föremålet. s s

Storhet Beskrivning Enhet Samband Termisk energi (värme) Sammanfattning Den totala (potentiella + kinetiska ) energin av alla molekyler + atomer i ett system. J Specifika värmekapacitet c Materialegenskap som bestämmer hur mycket energi behövs för att öka temperaturen. J kg -1 K -1 Q=mc T Specifika ångbildningsvärmet I g Enegenskapav en vätska som bestämmer hur mycket energi behövs för att förånga vätskan. J kg -1 Q=I g m Specifika smältvärmet I s Enegenskapav ett material som bestämmer hur mycket energi behövs för att förånga vätskan. J kg -1 Q=I s m

Varifrån kommer vår energi? Fossilenergi Flödande energi (förnybar energi) Kärnenergi Fossilenergi Kärnenergi Förnybar energi Total 117 076 8283 18492 143851 9 10 kwh Energin som används varje år av jordens befolkning.

Varifrån kommer vår energi? Geotermisk energi Jorden får energi och emitterar energi.

Varifrån kommer vår energi? Energin fördelas på mer och mer material och blir alltmer utspridd.

Användningen av energiflödet Solen ger jorden ett inkommande energiflöde =174000 TW 0.1% omvandlas av växterna till kemisk energi. Bidraget av energiflödet till vår energianvänding : Solenergi (solfångare osv)=0.002 TW Vind-, vattenkraftverk = 0.3 TW Biobränsle =1.5 TW ( Geotermiska processer = 0.005 TW) Total 2 TW 0.001% av energiflödet

Energiflöden på jorden Effekt per person (W) Människorsbiologiska effekt (från mat) Tekniskeffekt (uppvärmning, transporter, industri) 100 2300 Vi en använder en liten del av den totala energin som kommer till jorden. Husuppvärmning, bilar osv vi förbrukar 20 gånger mer energi än vad vi behöver som biologiska varelser. (I Sverige är det 60gånger).

Förnybar energi geotermisk energi Temperaturer i jorden Temperatur Djup 2000 km 4000 O C 5000 O C 4000 km 6400 km Stora temperaturer men geotermisk energi bidrar en liten del av vår energibudget

Fråga Energibehovet för en fullvuxen person är 2000 kcal per dag. Beräkna manniskokroppens effekt. Beräkna den uttryckt i watt! (a) 500kW (b) 26 W (c) 97 W

Fråga Energibehovet för en fullvuxen person är 2000 kcal per dag. Beräkna människokroppens effekt. Beräkna den uttryckt i watt! 1 dag = 24 60 60s= 86400s 2000 2000 4184 10 6 kcal = J= 8.368 J 8.368 10 Effekten = 86400 6 = 96.9W

Fråga Fotosyntesen är den process där levande organismer tar emot energi från ljuset och lagrar den i kemiska bindningar. Hur kan man se på en grön växt att fotosyntesens effektivitet är mindre än 100%?

Sammanfattning Grundläggande begrepp Energi, effekt, energiflöde, intensitet + kvantiteter som bestämmer energin som krävs för att ändra ett fysikaliskt system. Termodynamiska lagar Energiflödet från solen Jordens energibudget Användningen av flödet Befolkningens energianvändning