ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZÆØÅ 123456789 , . - _” abcdefghijklmnopqrstuvwxyzæøå

KOSMOS Grundbog A

Af Erik Both; Henning Henriksen; ANina Troelsgaard Jensen Dette er en pdf-fil med Kosmos Grundbog A Filen er stillet til rådighed for elever med læsevanskeligheder. Filen må ikke videredistribueres www.syntetisktale.dk

KOSMOSGRUNDBOG A

ERIK BOTHHENNING HENRIKSEN

NINA TROELSGAARD JENSEN

IndholdStart på fysik · 6Tid · 8Længde · 14Temperatur · 18Masse · 22Cafe Kosmos: Satellitterne hjælper os til at finde vej · 24

Stofegenskaber · 28Tilstandsformer · 30Faste stoffer · 33Væsker · 37Luftarter · 40Cafe Kosmos: Isen fortæller historie · 42

Tryk og opdrift · 46Tyngdekraft · 48Tryk · 51Tryk i luft og væsker · 53Opdrift · 58Cafe Kosmos: Trykket i din krop · 60

Elektricitet · 64Elektrisk ladning · 66Elektrisk strøm og batterier · 69Spænding og resistans · 74Elektriske kredsløb · 79Cafe Kosmos: Lyn og torden · 82

Start på kemi · 86Hvad er kemi? · 88Egenskaber for kemiske stoffer – specielt glas · 92Udstyr til kemi · 96Sikkerhed i fysik/kemi-lokalet · 99Cafe Kosmos: Det skøre glas kan være brudsikkert · 102

Stoffer i hverdagen · 106Vand er forudsætningen for liv · 108Opløselighed · 110 Krystaller · 114 Adskillelse af stoffer · 119Cafe Kosmos: Verdens mest solgte læskedrik · 122

Grundstoffer og kemiske forbindelser · 126Atomer · 128Grundstoffer · 132Kemiske forbindelser og molekyler · 136Kromatografi · 140Cafe Kosmos: Diamanter og fodboldmolekylet · 142

Ild · 146Stoffer brænder · 148Ild og flammer · 154Tænde ild · 158Ildebrand · 161Cafe Kosmos: Pigen i brintbilen · 166

Stikord · 170

Litteratur · 172

Fotoliste · 173

Det periodiske system · 174

Fra kaos til KOSMOSNaturvidenskabelig forskning drejer sig om at forstå verden.Ved at undersøge naturen får forskerne viden om verdensopbygning, og om hvordan verden fungerer.

Denne viden gør det muligt for os at forudsige, hvad dervil ske i bestemte situationer, tænk bare på vejrudsigter. Ved atlave eksperimenter undersøger forskerne, om deres teorierkan forklare de fænomener, man kan observere i naturen.

Navnet KOSMOS er valgt, fordi bogen beskæftiger sigmed mange af de enkeltdele, der tilsammen kan beskrive ver-den. Ordet kosmos er et gammelt græsk ord, der netop bety-der verden.

Dengang blev ordet kosmos også brugt som modsætning-en til kaos. Det er et mål for bogen at bekæmpe kaos ved atbringe orden i de naturvidenskabelige begreber. Fra kaos tilkosmos.

Naturvidenskab dækker over både fysik, kemi, astronomi,biologi og dele af geografi. I skolefaget fysik/kemi skal vibeskæftige os med de tre første emner.

I fysik lærer vi bl.a. om naturens kræfter og energi. I kemilærer vi om kemiske stoffer, deres opbygning, egenskaber ogreaktioner. I astronomi lærer vi om Universet, Solen, Månen,planeter og stjerner.

I den første bog i fysik- og kemisystemet KOSMOS er derbåde traditionelle og mere moderne emner. Tryk, elektricitet,krystaller og ild er nogle af de naturvidenskabelige emner, derbehandles. Samlet dækker kapitlerne de krav, der stilles tilundervisningen i fysik/kemi.

Fysik- og kemisystemet KOSMOS har en hjemmesidewww.kosmos.gyldendal.dk.

4

Forord

SMÅ DYR OG PLANTERFORORD

Sådan bruges bogenAppetitvækkerHvert kapitel indledes med en appetitvækker, hvor I kan læseen kort tekst om emnet. I appetitvækkeren findes også enrække spørgsmål, der besvares i kapitlet.

Grundbogens tekstI kan læse hvert kapitel som en sammenhængende tekst. Påden måde kommer I gennem emnet på en overskuelig måde. Ikan også vælge at bruge bogen som opslagsbog, efterhåndensom I laver øvelser og eksperimenter.

Nyttige oplysninger og sidehistorierMange steder i bogen er der oversigter med forklaringer overde faglige ord, der bruges. Der er også små historier om fxopfindelser, videnskabsmænd eller moderne forskning.

Eksperimenter og andre aktiviteterI kopimappen findes mange forskellige øvelser til hvert kapi-tel. I grundbogen findes også vejledninger til eksperimenter,som klassen kan lave sammen. Under mange af tekstafsnitte-ne ses en lille trekant ved siden af et nummer. Det er en hen-visning til en øvelse, der passer til netop dette sted i teksten.

Cafe KosmosCafe Kosmos er artikler om forskellige emner inden for fysik,kemi og astronomi. Her kan I læse om helt ny forskning, histo-riske bedrifter og praktiske anvendelser af naturvidenskaben.

Det ved du nuTil sidst i hvert kapitel findes en side med en oversigt over,hvad I nu ved efter at have læst kapitlet.

Prøv dig selvNår I skal finde ud af, hvor meget I har lært, kan I bruge siden“Prøv dig selv…”. Ved at svare på spørgsmålene og arbejde medudfordringerne bliver det tydeligt, hvor meget I har lært.

God fornøjelse med KOSMOS.Erik Both · Henning Henriksen · Nina Troelsgaard Jensen

5

Start på fysik� TID

� LÆNGDE

� TEMPERATUR

� MASSE

� CAFE KOSMOS: SATELLITTERNE HJÆLPER OS TIL AT FINDE VEJ

Med verdens bedste kikkerter kan man se langt ud i Universet.

Astronomer kan ved at se på farven af lyset fra stjernerne sige

noget om deres afstande fra os, om deres masse og om hvor lang

tid der er gået, siden stjernerne udsendte lyset. Også stjernernes

temperatur afsløres af farverne. Billedet er et kig ud i Universet,

som det så ud for mange milliarder år siden.

Kapitlet handler om de samme grundlæggende begreber,

som billedet afslører, om tid, om længde, om temperatur

og om masse. Disse begreber er grundlaget for al fysik og kemi.

Ved at kende dem, får du et sprog til beskrivelse af naturen.

Hvor har du haft brug for at måle tid,

længde, temperatur og masse?

Hvad er din reaktionstid?

Hvad er det hurtigste i verden?

Hvad er den laveste temperatur i verden?

Hvor er de varmeste og koldeste steder på Jorden?

7

START PÅ FYSIK

TidTiden begyndte for omkring 14 milliarder år siden. Ved envoldsom begivenhed, nærmest en eksplosion, blev hele Univer-set skabt. Eksplosionen kaldes big bang. Siden big bang harUniverset udvidet sig. Og det vil fortsætte sin udvidelse imange milliarder år.

Ingen ved, hvad der var før big bang. Fysikere og astrono-mer siger, at der intet var. Det er ikke til at forstå. Tiden eksi-sterede ikke før big bang. Der var ingen stoffer. Der var bareikke noget!

Du er kun et punktum14 milliarder år er meget lang tid. Man kan danne sig et ind-tryk af så lang en tid ved at se på denne bog. Lad første bogstavpå denne side svare til tidspunktet for big bang. Sidste punk-tum i bogen på side 176 svarer til nutiden. Det betyder, at hverside svarer til 80 millioner år, og hver linje til to millioner år.

Vores Jord har kun eksisteret i de sidste 50 sider af “TidensBog”. Dinosaurernes periode er de sidste tre sider i bogen. Deuddøde efter et par linjer på sidste side. Vores menneskerace

8

blev først skabt i bogens sidste punktum. Vi fylder ikke megeti Tidens Bog.

Sekunder, minutter og timerTid måles i sekunder. Når det er mere praktisk, kan man ogsåbruge minutter eller timer. Der går 60 minutter på 1 time, og dergår 60 sekunder på 1 minut. Jorden drejer én omgang rundt på24 timer. Der er altså sammenhæng mellem Jordens rotationog størrelsen af et sekund.

Man kalder udtryk som sekund, minut og time for enhe-der. Når et tidsrum skal angives, bør man altid benytte denmest fornuftige enhed. En fodboldkamp varer 90 minutter.Det vil ikke være fornuftigt at skrive, at en fodboldkamp varer5400 sekunder, selv om det ikke er forkert

Når man angiver en fysisk eller kemisk størrelse, fx en tideller en længde, skal der altid være både et tal og en enhed. Detgiver ingen mening at skrive, at en fodboldkamp varer 90, ellerat en løbetur er 5 lang. Der skal altid være en enhed efter tallet.� Kopiark 1.1

TidsmålereI oldtiden målte man tiden med solure. Man fandt tidspunktetved at se på skyggen af en pind. Pindens skygge viser, hvad klok-ken er. Et solur er ikke et særlig præcist ur.

Et timeglas består af to glasbeholdere, hvor det ene er fyldtmed fint sand. Vender man timeglasset, løber sandet gennemet lille hul ned i den nederste beholder. Når den øverste behol-der er tom, er der gået et bestemt tidsrum, fx en time. Ved atafpasse mængden af sand, kan et timeglas blive meget præcist.

Mekaniske ure, der bliver trukket af lodder, har væretkendt i mere end 700 år, men de var ikke særlig præcise, førure med penduler blev opfundet midt i 1600-tallet. Den tid, etpendul bruger til sin bevægelse fra en yderstilling og tilbageigen, er altid den samme. Denne tid kaldes svingningstiden.Hver gang pendulet er i en yderstilling, får viserne et lille skubaf mekanikken inde i uret.

Pendulure kan kun bruges, når de står fast og ikke rystes.Armbåndsure må derfor virke på en anden måde. I dag inde-holder de fleste armbåndsure en lille krystal af et materiale,der hedder kvarts. Krystallen kan bringes til at svinge, så den

9

Forkortelser for tidI stedet for at skrive 5400 sekunder kan

man også skrive 5400 s. I tabellen er vist

forkortelser for tidsenhederne. Bemærk, at

der ikke benyttes et punktum i slutningen

som ved andre forkortelser.

Enhed Forkortelse

sekund s

minut min

time t eller h*

*kommer fra engelsk hour, der betyder time.

TidsenhederTid kan bl.a. angives i år, døgn, timer,

minutter og sekunder.

• 1 år er 365 døgn (i skudårene, hvert 4. år,

dog 366 døgn)

• 1 år er 12 måneder

• 1 måned er 28, 29, 30 eller 31 døgn

• 1 uge er 7 døgn

• 1 døgn er 24 timer

• 1 time er 60 minutter

• 1 minut er 60 sekunder

Alle danskere ved, hvad der menes,

når der står 60 km på en færdselstavle.

Men i fysikken skal man være mere præcis.

Enheden km/t skal med. Ellers kan der

nemt opstå misforståelser.

START PÅ FYSIK

START PÅ FYSIK

10

ændrer sin tykkelse en ganske lille smule. Ved at tælle dehurtige svingninger, kan uret laves, så tiden måles megetpræcist. Et godt kvartsur går mindre end 0,1 sekund forkerti døgnet.

De mest præcise ure er styret af et radiosignal, der udsen-des fra meget nøjagtige atomure. I Europa udsendes disse sig-naler fra et atomur i Tyskland. Radiostyrede ure i Danmarkviser derfor alle præcis samme tid. I dag er mange armbånds-og vækkeure også radiostyrede.� Kopiark 1.2 og 1.3

Jorden drejerEt døgn er den tid, Jorden bruger for at dreje én omgang. Solenstår ikke op samtidigt i alle lande. Når vi har dag i Danmark, erdet nat i Australien. Når Solen står højest på himlen, skal klok-ken være 12. Derfor er Jorden inddelt i 24 tidszoner. I Danmark

I uret til højre går der et sekund, hver gang

pendulet har svinget en tur frem og tilbage.

Nyttige oplysningerEn fysisk størrelse består af et tal og en

enhed.

Enheden for tid er sekund, der forkortes s.

Andre tidsenheder er minut, time og døgn,

der benyttes, når det er fornuftigt.

Et døgn er den tid, Jorden bruger for at

dreje én omgang.

Reaktionstid er den tid, der går, fra noget

ses eller høres, og til kroppen reagerer.

START PÅ FYSIK

11

er klokken således den samme som i de fleste europæiske lande.Vi ligger i samme tidszone som fx Tyskland, Sverige og Italien.I England er tiden en time forskudt. Er klokken 8 i Danmark,er den kun 7 i England.� Kopiark 1.4

ReaktionstidNår en bilist ser en forhindring et stykke fremme på vejen, gårder næsten 0,2 sekunder, inden bilisten begynder at bremse.Den tid kaldes reaktionstiden. Det tager tid for hjernen at for-stå og derpå behandle, det man ser. Det tager også tid for ner-verne at sende besked ned i benet, så foden kan begynde attrykke på bremsepedalen. Derfor begynder opbremsningenikke straks. Er bilisten træt, beruset eller påvirket af stoffer,bliver reaktionstiden meget længere.� Kopiark 1.5 og 1.6

–5–

–4

+1+

+4

+5

+6

+7

+7

+1

+3+3+3

++3+3

+10+8

+9+11

+11

–122

+7 0+8:30+8:30 +9

+5:30+

–––111

–5

–2

–4

+11

0 30° ° 90°°180° 120° ° 180°

–10 –9 –4 0 +2 +6 +7 +9 +10

120°° 120° °

kl. 23 kl. 2 kl. 4 kl. 8 kl. 12 kl. 13 kl. 14 kl. 17 kl. 18 kl. 19 kl. 22 kl. 23

–

Samtidig med at Jorden drejer om sin akse,

tager den en hel tur rundt om Solen. Den tur

varer et år. Rundturen foregår næsten i en

cirkelbane.

Kan du forklare, hvilken af situationerne

på billedet, der viser Jordens position, når det

er sommer i Danmark?

Jorden er inddelt i 24 tidszoner. Grænsen

mellem tidszonerne går ikke overalt fra nord

til syd. Landegrænser og andre forhold er

årsag til “skæve” tidszoner.

START PÅ FYSIK

12

TyvstartVed løbekonkurrencer må man ikke tyvstarte. Der er derforved store stævner anbragt en plade i startblokkene, så mankan måle, hvornår løberen “sætter af”. Når starteren har kom-manderet “På jeres pladser” og senere “Færdige”, er løberenparat til start. Når løberen sætter af, trykker foden på pladen.For de bedste løbere går der kun ca. 0,12 sekund, fra de hørerstartpistolen, til de begynder at løbe. Men hvis målingen affodens tryk på startblokken viser en reaktionstid på under0,10 sekund, kaldes det en tyvstart. Starteren får så et signal isit øre, der fortæller, at en løber er tyvstartet. Han skyder igenmed startpistolen for at få løberne til at stoppe.

I gamle dage skød starteren med en rigtig pistol. Da lydenbevæger sig godt 300 meter hvert sekund, varede det lidt tid,inden løberne hørte lyden. Og løberen længst væk fra starte-ren hørte lyden senere end de andre. I dag er der i startblok-kene en højttaler, så alle løbere hører lyden samtidig.

En tyvstart som på billedet betyder, at løbet

skal startes igen. Er løberen også for hurtig

i næste start, får han ikke lov til at deltage

i løbet.

START PÅ FYSIK

13

EKSP

ERIM

ENT Hvad er din reaktionstid?

Reaktionstiden, som du har fundet med reaktions-

tidsmåleren, kan bestemmes mere præcist med

et elektronisk stopur, en såkaldt impulstæller.

Impulstælleren indstilles, så den starter, når en tilsluttet

mikrofon ”hører” en kraftig lyd. Når forsøgspersonen

hører lyden, skal han trykke på en knap, så impulstælleren

stopper. På impulstællerens display kan forsøgspersonen

aflæse sin reaktionstid.

Små fugle har en meget kortere reaktionstid end giraffer.

Det skyldes, at signalerne fra hjernen ud til musklerne skal

løbe en kortere vej i små dyr end i store.

I skal benytte jeres målinger til at afprøve følgende påstand:

”Høje elever har en længere reaktionstid end lave elever.”

Mål alle elevers højde og reaktionstider og skriv dem

ned på kopiarket. I koordinatsystemet på kopiarket

afsættes et punkt for hver elev i klassen.

Højden ud ad førsteaksen. Reaktionstiden ud

ad andenaksen. Stemmer påstanden for klassen?

START PÅ FYSIK

LængdeEt jagerfly flyver så hurtigt, at det kan gennembryde lydmu-ren, dvs. det flyver hurtigere, end lyden bevæger sig gennemluften. Et superhurtigt fly kan flyve tre gange så hurtigt somlyden, dvs. med en fart på ca. 1 kilometer pr. sekund. Det erdog ingenting i forhold til en lysstråle. Lyset bevæger sig nem-lig med en fart, der er 300.000 gange større end flyets.

Lys, der udsendes fra Solen, når ned til Jorden på ca. 8 minut-ter. I rummet mellem Solen og Jorden er der ingen luft, og idette lufttomme rum er lysets fart ca. 300.000.000 meter pr.sekund, eller mere nøjagtigt 299.792.458 meter pr. sekund.Hvis man måler lysets fart gennem luft, får man en lidt min-dre værdi. Lysets fart er størst i et lufttomt rum.

Fysikerne over hele verden blev i 1983 enige om, at læng-den “1 meter” skulle fastlægges ud fra lysets fart gennem luft-tomt rum. Nu kunne man alle steder på Jorden ved hjælp afen lufttom beholder bestemme, netop hvor lang en meter er.

Da lyset bevæger sig 299.792.458 meter på 1 sekund, villyset bevæge sig præcist 1 meter på 1/299.792.458 sekund.Dette er definitionen på en meter.

Afstanden til Månen I 1969 landede rumskibet Apollo-11 på Månens overflade.Her anbragte astronauterne en kasse, der stadig står der. Kas-sen er bare en stor “refleksbrik” som dem, der kan sættes påtøjet. Når lys fra billygter rammer en refleksbrik, kastes lysettilbage i samme retning, som det kom fra. På den måde kan enbilist straks se en cyklist foran sig.

Siden 1969 har fysikere på Jorden mange gange sendt enlysstråle (en laserstråle) op mod kassen på Månen. Hvis lys-strålen rammer plet, bliver den kastet tilbage mod Jorden. Ved

14

“Refleksbrikken” på Månen. I kassen, der er

46 cm på hver led, er der 100 terninger af kvarts.

Terningerne er slebet så præcist, at en lysstråle

fra Jorden sendes tilbage i nøjagtig samme

retning, som den kom fra.

Lene Vestergaard Hau, dansk fysiker (1959-).

Lene Vestergaard Hau, der arbejder i USA,

sendte i 2001 en lysstråle ind i en beholder,

hvor temperaturen var meget lav. Kun få

milliardtedele af en grad fra den laveste

temperatur, der kan nås. I beholderen var

der fordampet natrium. Lyset, der blev sendt

ind i beholderen, gik i stå og kunne senere

startes igen. Ved disse meget lave tempera-

turer sker der underlige ting med det, der

ellers er det hurtigste i verden.

START PÅ FYSIK

at måle hvor lang tid der går, fra lysstrålen sendes af sted fraJorden, til den kommer tilbage, kan man finde afstanden fraJorden til Månen. Afstanden til Månen er på denne måde ble-vet målt til ca. 385.000 km. Da lysets fart er 300.000 kilome-ter pr. sekund, varer lysstrålens rejse op til Månen og tilbageigen ca. 2,5 sekund.

Fordi lysets fart og dermed også længden 1 m er så nøjagtigtbestemt, kan man måle afstanden til Månens overflade med ennøjagtighed på 3 cm. Det er en helt fantastisk nøjagtighed, ogman kan ved disse målinger se, at Månen langsomt bevæger siglængere væk fra Jorden. Det varer dog lang tid, inden Månenforsvinder. Afstanden bliver bare ca. 10 cm større hvert år.

MetersystemetOrdet “meter” stammer fra græsk, hvor “metron” betyder “atmåle”. Forkortelsen m benyttes for meter.

En længde skal, lige som andre fysiske størrelser, altid angi-ves med både et tal og en enhed. Fx kan længden af en fodbold-bane være tæt på 100 m.

Når man skal måle store afstande, bruger man ofte enhedenkilometer, der forkortes km. Fx kan en landingsbane i en lufthavnvære 3 km lang. Længden 1 km er det samme som 1000 m.

Skal man måle længder, der er kortere end 1 m, bruger mantit enheden centimeter, der skrives som cm. Fx er denne bog ca.26,5 cm høj. Længden 1 m er det samme som 100 cm.

Endnu mindre ting måles ofte i millimeter, mm. Fx er entændstik ca. 2 mm tyk. Der går 10 mm på 1 cm.� Kopiark 1.7

Store og små tal I arbejdet med fysiske og kemiske målinger er der ofte brugfor meget store eller meget små tal. For at lette arbejdet kannogle af nullerne erstattes med ord.

Ord som kilometer, megahit, deciliter, millimeter, mikro-skop og nanoteknologi har alle en forstavelse, der har noget medantallet af nuller at gøre. Ordene kilo, mega, deci, milli, mikroog nano er eksempler på såkaldte præfikser. Ordet kilo betydersåledes 1000 eller 3 nuller. I tabellen er angivet betydningen afnogle af disse præfikser. Altså er 1 nanometer eller 1 nm enmilliardtedel af en meter.

15

Bredden af en rund ting, der ikke kan måles

med en lineal eller en målestok, kan

findes ved at bruge en skydelære.

Tier-potenserFra matematikken er begrebet tier-potenser

kendt. 10 gange 10 kaldes 102, og 10·10·10

kaldes 103 eller 1000. Størrelsen 103 læses

ti i tredje. Med denne skrivemåde kan man

nemmere angive den tid, der er gået siden

big bang. Den er 43·1015 sekunder, altså 43

efterfulgt af 15 nuller. På tilsvarende måde

skrives fx 1/1000 som 10–3, der læses ti i minus

tredje. I tabellen er vist en række meget brugte

præfikser.

Præfiks Størrelse Tier-potens Forkortelse

mega 1 000 000 106 M

kilo 1000 103 k

hekto 100 102 h

deci 10–1 d

centi 10–2 c

milli 10–3 m

mikro 10–6 µ (my)

nano 10–9 n

110

1100

11000

11.000.000

11.000.000.000

Længdemål i det gamle DanmarkI gamle dage målte man længder ud fra sin egen krop. Entomme var længden af det yderste led på tommelfingeren. Vedhjælp af tommelfingeren kunne man fx måle bredden af etbræt til 4 tommer. En fod var længden af foden fra hæl til tå,mens en alen var længden fra armhulen til spidsen af fingre-ne. Disse mål varierer dog fra menneske til menneske, og detbetød, at der var en masse snyderi, når folk handlede.

Meterenheden bliver skabtAndre lande havde også forskellige måleenheder til længde-måling. I 1791 besluttede man i Frankrig at finde en længde-enhed, som kunne bruges internationalt. Længdeenheden skul-le kaldes meter, og længden 1 meter skulle bestemmes ud fraJordens størrelse. Man udregnede afstanden fra Nordpolen tilÆkvator og besluttede, at denne længde skulle være ti millio-ner meter, dvs. 10 000 kilometer. Længden 1 meter blev derforen ti-millionte-del af afstanden fra Nordpolen til Ækvator.

Længden 1 meter blev angivet på en stang lavet af en blan-ding af metallerne platin og iridium. De påvirkes stort setikke af andre stoffer og ændres derfor ikke selv efter mange år.Tværsnittet af stangen udformedes, så det lignede en blan-ding af et X og et H. Herved blev stangen meget stiv, så denikke kunne bøjes. Når man brugte stangen, skulle den være ien blanding af is og vand ved temperaturen 0 ºC. Så var mansikker på, at den havde samme længde, hver gang man skullesammenligne den med andre målestokke. På stangen blev rid-set to meget tynde streger, og afstanden mellem dem var netop1 meter. Denne målestok fik navnet normalmeteren.

Den første globalisering blev skabt af fysikereI Frankrig lavede man kopier af normalmeteren, og kopierblev sendt til mange lande, bl.a. Danmark. I disse lande blevkopien landets normalmeter, og ud fra den lavede man nyemeterstokke, der blev sendt rundt i landet. Den danske nor-malmeter bruges ikke mere, fordi man nu bestemmer en meterpå en anden måde. Normalmeteren opbevares i et pengeskabpå Danmarks Tekniske Universitet.

Metersystemet gavnede den internationale handel. Køb-mænd i forskellige lande kunne nu bedre handle sammen,

START PÅ FYSIK

16

Ole Rømers målestokke Ole Rømer, dansk fysiker (1644-1720).

Allerede for 400 år siden forsøgte den

danske konge Christian 4. at få indført, at

der alle steder i Danmark blev brugt samme

længdeenhed, men det var svært at få folk

til at holde op med at bruge deres gamle

længdeenheder. Først i 1683 fik fysikeren

Ole Rømer udarbejdet et længdesystem,

som blev indført i hele landet, således at

1 alen havde den samme længde overalt

i Danmark.

Nyttige oplysningerEnheden for længde er meter, der forkortes m.

Lysets fart, ca. 300.000.000 m/s, er det hurtig-

ste i verden.

Afstanden fra Nordpolen til Ækvator er

10.000 km.

START PÅ FYSIK

17

fordi de vidste, at hvis de købte et antal meter af noget i etfremmed land, så fik de netop den længde, som de havdebestilt. Dette var verdens første globalisering. I Danmark varvi ikke så hurtige. Først i 1907 tilsluttede vi os det internatio-nale metersystem, som et af de sidste europæiske lande.

I Frankrig brugte man udtrykket, “at den nye længdeen-hed, meteren, skulle være for alle mennesker til alle tider”. Dethar vist sig at være rigtigt, for længdeenheden 1 meter er blevetden vigtigste og mest brugte længdeenhed i verden.

FartI byer må biler ikke køre hurtigere end 50 kilometer i timen. Enhurtig elev i 7. klasse kan løbe 60 meter på 10 sekunder. I beggesituationer indgår begrebet fart. Fart er et mål for, hvor langtman kommer frem på en time eller på et sekund. Løber man60 meter på 10 sekunder er farten 6 m/s, fordi man kommer6 meter frem hvert sekund. Går man, er farten mellem 1 og 2 m/s.

En time er 3600 sekunder, fordi der i hvert af de 60 minut-ter er 60 sekunder. Går man med en fart på 1 m/s kommer man3600 meter frem på en time. Denne fart kan også skrives som3,6 kilometer i timen. Skal man ændre en fart, der er angivet im/s, skal man gange med 3,6 for at få farten i km/t.

LængdemålingI skal bruge forskellige redskaber til

at måle længder. I kan fx bruge lineal,

målebånd, tommestok, mikrometer-

skrue, skydelære eller opmålingshjul.

Vælg det bedste måleredskab og mål

fx:

• Højden af fysik/kemi-lokalet

• Længden af en lillefinger

• Radius af et cykelhjul

• Tykkelsen af et stykke papir

• Afstanden fra fysik/kemi-lokalet

til skolens kontor

Skriv jeres mål ind på kopiarket

og afgør, hvilket måleredskab der

er bedst til at måle de

forskellige ting.

EKSP

ERIM

ENT

På den danske normalmeter er der et par centi-

meter fra enderne ridset nogle tynde streger,

der kun kan ses med en lup. Den særlige facon

gør, at stangen er svær at bøje.

m/s

· 3,6

: 3,6

km/t

TemperaturHos optikere og isenkræmmere kan man købe et specielt ter-mometer. I en høj, lukket glasbeholder svømmer nogle glas-kugler fyldt med en farvet væske. Under hver glaskugle er fast-gjort en plade. På pladen er vist et tal. Hver gang temperatu-ren stiger 1 grad, synker en kugle ned fra toppen til bunden afglasset. Tallet på den nederste af de kugler, der svømmer itoppen, viser temperaturen i rummet, hvor termometret står.Der er altså 22 grader celsius i det rum, hvor termometret tilvenstre står.

Dette termometer blev opfundet i Italien midt i 1600-tal-let. På det tidspunkt ønskede lægerne at kunne måle en sygpatients temperatur, men der fandtes dengang ikke brugbaretermometre. På naturforskeren Galileis forslag blev en megetlille udgave af dette termometer fremstillet til brug for læger-ne. Væsken i beholderen udvider sig lidt, når den bliver varmetop. Og det er nok til, at en af kuglerne ikke længere kansvømme i toppen, men synker til bunds. Det første rigtige ter-mometer var hermed opfundet.

TemperaturmålingTemperatur er et mål for, hvor varmt eller koldt noget er. Nårvejret er flot en sommerdag, er temperaturen høj. Skal manhave det rart indenfor en vinterdag, skal husets varmeanlægsørge for en passende høj temperatur. Temperatur er derfornoget, der interesserer alle.� Kopiark 1.8

CelsiusskalaenTemperatur kan måles i enheden grader celsius, der skrives ºC.Skalaen er lavet sådan, at en blanding af vand og isklumper hartemperaturen 0 ºC, og kogende vand har temperaturen 100 ºC.

Mellem disse to punkter er skalaen inddelt i 100 lige storedele, der hver svarer til 1 ºC. Denne temperaturskala er opkaldtefter den svenske astronom og fysiker Anders Celsius.

Celsiusskalaen fungerer selvfølgelig også, når temperaturener højere end 100 ºC, og når den er lavere end 0 ºC. Ved frost-grader sættes et minus foran temperaturen. I en almindeligfryser skal temperaturen helst være –18 ºC.

START PÅ FYSIK

18

Når temperaturen stiger, udvider væsken

i termometret sig. Det får en af glaskuglerne

i toppen til at synke ned.

Temperaturskalaer Sammenhængen mellem kelvin-, celsius- og

fahrenheitskalaerne.

0 273 373 K

–273 0 100 °C

–460 32 212 °F

START PÅ FYSIK

19

KelvinskalaenDer er ingen øvre grænse for, hvor varme ting kan blive. Der erimidlertid en nedre grænse for temperaturen. Den lavest muli-ge temperatur er –273 ºC. Det betyder, at intet i verden kanblive koldere end –273 ºC. Denne lavest mulige temperaturkaldes det absolutte nulpunkt.

Der findes en anden temperaturskala, der begynder veddet absolutte nulpunkt, og hvor temperaturen af smeltende iser 273 ºC. Denne skala, der kaldes kelvinskalaen, er opkaldtefter den engelske fysiker, lord Kelvin. Temperaturer i kelvin-skalaen kaldes kelvin og forkortes K. Man kan finde en tem-peratur i kelvinskalaen ved at lægge 273 til temperaturen i cel-siusskalaen. I kelvinskalaen koger vand således ved tempera-turen 373 K.

FahrenheitskalaenTemperatur måles også i andre enheder end celsiusgrader. Inogle lande bl.a. USA og England måles temperaturer nor-malt med fahrenheitskalaen. I denne skala fryser vand til isved 32 ºF, og det koger ved 212 ºF. Skalaen har fået disseunderlige værdier, fordi menneskets kropstemperatur blev sattil 100 ºF, og den temperatur, der i 1700-tallet var den lavestkendte, blev sat til 0 ºF.

TermometreFøler man på en ting, har man en fornemmelse af dens tem-peratur. Men sanserne kan snyde. Skal man måle en tempera-tur, må derfor benyttes et termometer.

Termometre kan se meget forskellige ud. De tre vigtigstetyper er væsketermometre, digitaltermometre og strålingster-mometre.

Et væsketermometer består af et glasrør, der har en behol-der i den ene ende. I beholderen er der en farvet væske. Nårbeholderen bliver varmet op, udvider væsken sig og stiger høje-re op i glasrøret. Tidligere var væsken normalt kviksølv, somer et metal, der er flydende ved stuetemperatur. I modernevæsketermometre bruges fx farvet sprit eller en blanding afmetallerne gallium, indium og tin. Denne blanding af metal-ler er flydende.

Bag røret med væske er en skala, som passer til beholde-

Ekstreme temperaturer • Højeste temperatur i Danmark.

Målt i Holstebro, 10. august 1975

36,4 ºC

• Laveste temperatur i Danmark.

Målt i Thy, 8. januar 1982

– 31,2 ºC

• Højeste temperatur på Jorden.

Målt i Libyen, 1922

58 ºC

• Laveste temperatur på Jorden.

Målt i Antarktis, 1987

– 89,2 ºC

• Solens overfladetemperatur

5800 ºC

• Solens temperatur i centrum

15-16 millioner ºC

• Jordens temperatur i centrum

Ca. 5000 ºC

• Diamants smeltepunkt

3550 ºC

• Laveste temperatur. Det absolutte nulpunkt

– 273 ºC

START PÅ FYSIK

20

rens størrelse. Når termometret bruges, aflæses på skalaen,hvor højt overfladen af væsken er nået op i røret.

Digitaltermometre virker uden væske. I et digitaltermome-ter findes et materiale, der har forskellige egenskaber ved for-skellige temperaturer. Elektronikken i termometret kan såoversætte dette til en temperatur, der vises i et display.

Tidligere blev syge menneskers temperatur målt med etkviksølvtermometer, der blev stukket ind i endetarmen. Sene-re har man også benyttet termometre, der blev stukket ind imunden under tungen. Når man angiver en syg persons tem-peratur, skal det nævnes, hvordan temperaturen er målt. Tem-peraturen er nemlig en halv grad lavere under tungen end iendetarmen. I dag anvendes tit en metode, der benytter varme-stråling. Alle genstande udstråler varme. Bliver temperaturenhøjere, udstråles mere varme. Et sådant “stråletermometer”kan stikkes ind i øret og måler temperaturen inderst i øret.Menneskets normale temperatur er ca. 37 °C.

Nyttige oplysningerEnheden for temperatur er grad celsius,

der forkortes ºC.

Kelvin, der forkortes K, er en anden

temperaturenhed. Der gælder, at en

temperatur i kelvin er lig temperaturen

i grader celsius plus 273.

Det absolutte nulpunkt, –273 ºC eller 0 K,

er den laveste temperatur, der kan nås.

TermometreNår man bruger et termometer,

er det vigtigt at aflæse det rigtigt.

Et almindeligt væsketermometer

indeholder farvet sprit i et glasrør.

Når spritten bliver varmere, stiger

den op i glasrøret. Temperaturen

aflæses ved at holde øjet vinkelret

ud for spritsøjlens overflade.

Aflæses højden skævt, er det let at

læse op til en grad

forkert.

START PÅ FYSIK

Et stråletermometer kan bringes til at vise et billede aftemperaturen. Det kaldes termovision. Billedet viser hænder-ne på en ryger. Billedet til venstre er inden rygning. Billedet tilhøjre er lige efter rygning af en cigaret. Den blå farve svarer til28-29 ºC. Grøn, gul og rød farve svarer til stigende tempera-turer. Den højeste temperatur på billedet er hvid, der svarer til34 ºC. Hænderne er blevet koldere, fordi nikotinen bevirker,at der strømmer mindre blod gennem hænderne.� Kopiark 1.9 og 1.10

NatkikkerterJægere og soldater benytter natkikkerter, der også kaldes infra-røde kikkerter. De har linser af en særlig slags glas, der kanbruge den varmestråling, der kommer fra dyr og personer.Nogle filtre i kikkerten fjerner samtidig det almindelige lys.Med den slags kikkerter kan man “se” dyr eller mennesker imørke, fordi deres temperatur er højere end omgivelsernes.

21

Mål temperaturenforskellige stederpå skolen

Du skal nu gætte, hvad temperaturen

er forskellige steder. Skriv resultaterne

i skemaet på kopiarket.

Mål nu, hvad temperaturen er de

forskellige steder. Husk, at lade

termometret ligge ca. to minutter

inden temperaturen aflæses.

Det tager nemlig lidt tid for

termometret at indstille

sig på en ny temperatur.

EKSP

ERIM

ENT

Med termovision ser man ikke tingenes rigtige

farve, men får i stedet et “billede” af tempera-

turen. Rygeren ovenfor får kolde hænder straks

efter rygning af en cigaret.

START PÅ FYSIK

MasseMasse angives i enheden kilogram, der forkortes kg. Massemåles med en vægt, men det er ikke ligegyldigt, hvilken typevægt der benyttes. Med en skålvægt, se side 23, kan et lods mas-se sammenlignes med andre lodders masser. På samme mådesom enheden meter tidligere blev fastlagt som længden af enmålestok i Paris, findes også her et lod lavet af metallerne pla-tin og iridium. Det er dette lod, der helt præcis har massen 1 kilogram. Dette lod kaldes normalkilogrammet. Når der påen skålvægt er balance mellem normalkilogrammet og etandet lod, så har det andet lod også præcis massen 1 kg.

Det er ikke et tilfælde, at 1 liter vand har massen 1 kg. Danormalkilogrammet i Paris blev fremstillet, ønskede man netopat lave et lod, så der var sammenhæng med rumfangsenheder-ne. Man valgte derfor størrelsen af kilogrammet, så 1 liter vandfik en masse på 1 kilogram.

På samme måde som med sekunder, minutter og timerkan man også bruge andre masseenheder, når det er fornuf-tigt. Et gram, der forkortes g, er en tusindedel af et kilogram,og et ton er 1000 kg. En almindelig personbil har en masse tætpå 1 ton. Og et bolsje har en masse tæt på 1 g. � Kopiark 1.11

Måling af masseMed en skålvægt kan måles, om to stoffer har samme masse.Når de to skåle er i præcis samme højde, er masserne på skå-lene ens. Skalaen på en køkken- eller laboratorievægt angiverogså massen, men det er i virkeligheden tyngdekraften fraJorden, der måles. Det er derfor, astronauter på Månen ikkevejer så meget, selv om de stadig har samme masse som påJorden.

Engelske enhederDer er vedtaget et internationalt enhedssystem, hvor enhedersom kg, m, s og °C anbefales. En række engelsktalende landehar dog endnu ikke tilsluttet sig dette system. Her angivesmasser i pund, afstande i tommer og miles, og temperaturer igrader fahrenheit. Det kræver derfor regnearbejde, når manskal omsætte fra det ene system til det andet.

22

Da Armstrong og Aldrin landede på Månen

i 1969 oplevede de, at tyngdekraften var

meget svagere end på Jorden. Hvis de havde

stillet sig på en vægt på Månen, ville vægten

have vist omkring en sjettedel af, hvad den

viste, da de stod på Jorden.

Det danske normalkilogram opbevares i et

pengeskab på Danmarks Tekniske Universitet

i Lyngby. Loddet står inden i to lufttomme

glasbeholdere.

START PÅ FYSIK

23

Mars Climate Orbiter, der her ses, mens den

gøres klar til opsendelse, nåede på grund af en

regnefejl aldrig frem til sin bane omkring Mars.

Det er farligt og kan blive dyrt, hvis man glemmer atomregne enheder fra det ene system til det andet. I Canadaløb i 1983 et stort passagerfly pludseligt tør for brændstof, dadet var 11 kilometer oppe. Flyselskabet var netop gået over tilat benytte de internationale enheder i stedet for de engelske.Flymekaniker og pilot regnede forkert, da der skulle fyldesbrændstof på flyet. De skulle omregne mellem liter, gallon,pund og kilogram, men gjorde det forkert. Flyet fortsatteturen som svæveflyver og kom efter en voldsom nødlandingned, uden at passagererne kom til skade.

Det kan være meget dyrt at lave den slags regnefejl. Satel-litten på billedet kom i 1999 ikke ind i sin bane omkringMars, men styrtede med stor fart ned på planeten. Årsagenvar, at der blev glemt en omregning mellem to enheder fra detengelske og det internationale enhedssystem, da der skullelaves en sidste lille ændring af kursen. Denne fejl kostede USAnæsten en milliard kroner!

VejningI skal finde ud af, hvordan en digitalvægt virker,

og hvor små og store masser den kan veje.

I skal blandt andet veje sand, vat, madolie og bægerglas.

EKSP

ERIM

ENT

24

CAFE KOSMOS

GPS-SATELLITTER

I mange biler findes en GPS-mod-tager, der præcist fortæller, hvorbilen er. I modtageren sidder encomputer, der måler de tidspunk-ter, hvor radiosignaler fra noglesatellitter modtages. Ved at regnepå disse tidspunkter, kan mod-tagerens position findes.

Ordet GPS er en forkortelse forGlobal Positioning System, altså etsystem, der kan bestemme positio-nen her på vores ”globus”.

24 GPS-satellitter kredser rundt omJorden 20 000 km oppe. I den højdevarer det nøjagtig et halvt døgn atkomme en tur rundt om Jorden. De24 satellitter er anbragt i præcist

udregnede baner. På alle steder afJorden vil nogle af de 24 satellitterpå et bestemt tidspunkt befinde sighøjt oppe på himlen, andre tæt vedhorisonten, hvor bygninger ogbjerge kan dække for dem. Og defleste vil være under horisonten.Man kan derfor alle steder påJorden samtidig modtage radiosig-naler fra mindst fire af satellit-terne.

SÅDAN VIRKER GPS’EN

Udsendes et radiosignal samtidigfra fire satellitter, der kan ”ses” fraDanmark, vil signalerne blive mod-taget på lidt forskellige tidspunk-ter. Radiosignalet skal bevæge sigforskellige afstande for at nå fremtil modtageren. Derfor går derforskellig tid.

Figuren forklarer, hvordan GPS’envirker. Befinder man sig fx 5 meterfra punkt A, så må man være eteller andet sted på en cirkel, derhar A som centrum, og som har enradius på 5 meter. Se øverste del affiguren.

SATELLITTERNE HJÆLPER OS TIL AT FINDE VEJ Højt over Jorden, 20 000 km oppe, kredser 24 satellitteromkring Jorden. Radiosignaler fra disse satellitter gør det muligt at bestemme helt præcist, hvor på Jordenman befinder sig. Hvordan kan det lade sig gøre?

� En GPS kan hjælpe bilister til at finde vej.

A

AB

s

p

AB

C

p

25

CAFE KOSMOS

Befinder man sig også 5 meter fraet andet punkt, B, må man befindesig både på cirklen med A som cen-trum og på cirklen med B som cen-trum. På figuren kan ses, at manderfor enten må være i punkt peller i punkt s. Se midterste del affiguren.

Får man nu yderligere en oplysningom, hvor langt man er fra et tredjepunkt, C, ja så er der, som vist pånederste figur, kun en af de tomuligheder tilbage. Positionen erbestemt. Det er helt samme prin-cip, der bruges i GPS-systemet.

Lys og radiosignaler bevæger sig300.000 kilometer hvert sekund.Radiosignalet fra en satellit brugerderfor kun tre milliardtedele af etsekund for at bevæge sig en meter.Man skal altså måle signaletsankomsttid meget præcist. OgGPS’erne er meget præcise. Pågode tidspunkter, hvor der ermange satellitter over horisonten,kan man finde sin position medmindre end fem meters usikker-hed. Militæret, der har endnu merepræcist udstyr, kan bestemme etsted med en meters nøjagtighed.

ANVENDELSER AF GPS’ER

GPS’er kan blandt andet bruges afbilister, orienteringsløbere og fri-tidssejlere. Men den præcise sted-angivelse er især vigtig i søfart ogflytransport. Systemet giver mangemuligheder. Vi har kun set begyn-delsen. Kun fantasien sætter græn-ser for de mulige anvendelser. Småbatteridrevne GPS’er med ind-byggede radiosendere kan anbrin-ges overalt. De kan fortælle, hvorde befinder sig. I meget dyre bilerer der en skjult GPS. Hvis bilenstjæles, kan politiet få at vide præ-

cis, hvor bilen befinder sig. Andreeksempler på, hvordan de kan bru-ges, kunne være: Undersøgelser aftrækfugles ruter og overvågning afkriminelle.

I øjeblikket er de 24 satellitterstyret af USA’s forsvar, der i krise-situationer kan ”slukke for” signa-lerne over bestemte landområder.Eller sørge for at signalerne blivermere præcise. Der er derfor ved atblive etableret et europæisk styretsystem med 30 nye satellitter. Dettesystem, Galileo, er opkaldt efter denitalienske naturforsker Galileo Gali-

lei. Det vil give endnu bedre mulig-heder for en stabil og præcis be-stemmelse af positionen.

Det tager tid for et radiosignal atbevæge sig fra en satellit og ned tilJorden. Prøv at lægge mærke tildenne tidsforsinkelse i fjernsynetsnyhedsudsendelser.

Når der føres en samtale med enudsendt reporter, går signalet entur op til en satellit 36.000 kmoppe, inden det sendes ned igen.Der er derfor korte pauser mellemspørgsmålet og reporterens svar.

� Rundt om Jorden kredser 24 satellitter i faste baner. Satellitterne er anbragt,

så man overalt kan “se” mindst fire satellitter.

TEMPERATUR

� Temperatur er en størrelse, derangiver, hvor varmt noget er.

� Temperaturer måles medtermometre.

� Temperatur kan angives i gradercelsius, ºC.

� Temperaturer kan ikke blivelavere end temperaturen af detabsolutte nulpunkt, –273 ºC.

� Temperaturer kan også angivesi kelvin. Kelvinskalaen starterved det absolutte nulpunkt.

� Temperaturen 0 ºC er i kelvin-skalaen 273 kelvin eller 273 K.

� Tid er en størrelse, der angiver,hvor længe noget varer.

� Tid angives i enheden sekund,der forkortes s.

� Tid kan også angives ienhederne, minut, time, døgn,måned og år.

� 1 minut = 60 sekunder1 time = 60 minutter= 3600 sekunder1 uge = 7 døgn1 døgn = 24 timer1 år = 12 måneder.

� Tider forkortes således:sekund sminut mtime t eller h.

� Længde er en størrelse, dermåles i enheden meter.

� Man kan også angive længderi bl.a. enhederne kilometer,centimeter og millimeter.

� 1 kilometer = 1000 meter1 meter er 100 centimeter1 centimeter er 10 millimeter.

� Længder forkortes således:kilometer kmmeter mcentimeter cmmillimeter mm.

� Masse er et udtryk for mængdenaf et materiale.

� Masse måles i kilogram.

� Man kan angive masse ienheden gram.

� Masse måles med vægte.

� Med en skålvægt kan to massersammenlignes.

� 1 kilogram = 1000 gram1 ton = 1000 kilogram.

� Masser forkortes således:kilogram kggram g.

26

DET VED DU NU OM FYSIK

TID

LÆNGDE MASSE

27

PRØV DIG SELV

KAN DU HUSKE?

� Hvor mange sekunder er der ien time?

� Hvilke enheder bruges til atmåle længde og tid?

� Hvad betyder forkortelsernemm, m/s, °C og kg?

� Hvad er den højeste fart, derfindes?

� Hvilken temperatur har vand,når det koger?

� Hvilken temperatur er denlaveste, der findes?

� Hvad er temperaturen i gradercelsius, når den er 273 K ikelvinskalaen?

FORSTÅR DU?

� Forklar, hvordan længden af etår og et døgn hænger sammenmed Jordens bevægelse.

� Hvordan kan man måleafstanden til Månen?

� Forklar, hvordan et væsketer-mometer virker.

� Forklar, hvorfor det er en godide, at alle benytter de sammeenheder.

� Her på Jorden viser en vægt120 kg, når en astronaut i rum-dragt står på den. Hvad villevægten vise på Månen?

� “I Østen stiger Solen op” ertitlen på en salme. Brug dennesalme til at forklare, omklokken er mere eller mindre iRusland, når klokken er 8i Danmark.

UDFORDRING

� Du og din veninde vil målelysets hastighed, ved at I stårmed lommelygter 1 km frahinanden. Din veninde tændersin lygte. Når du ser lyset, tæn-der du din lommelygte. Dinveninde kan så måle tiden, frahun tændte lygten, og til hunså lyset fra din. Kan man målelyshastigheden på den måde?

� Undersøg gennemsnitstempera-turen i Danmark i hver af årets12 måneder. Brug internetadres-sen www.dmi.dk. Forklar, hvor-for gennemsnitstemperaturenvarierer i løbet af året.

� Hvor mange liter vand er der iet svømmebassin med længden25 meter, bredden 10 m ogdybden 2 m? Gæt, hvilket afdisse tal der kommer tættest på:50 liter, 500 liter, 5 000 liter,50 000 liter, 500 000 liter eller5 000 000 liter?Prøv at regne efter.

Stof

egenskaber� TILSTANDSFORMER

� FASTE STOFFER

� VÆSKER

� LUFTARTER

� CAFE KOSMOS: ISEN FORTÆLLER HISTORIE

Vand er nok det vigtigste stof her på Jorden. Det kan eksistere på fast form som is eller sne, på væskeform som drikkevand ellerregn, og på dampform som en usynlig luftart. Det liv, vi kender med dyr og planter, kan ikke eksistere udenvand. På planeten Mars er der fundet tegn på, at der tidligere harværet vand. Har der mon også engang været liv på Mars? Med især vand som eksempel beskrives i dette kapitel faste stoffer,væsker og luftarter. Kapitlet fortæller om en række egenskaberved stofferne i disse tre tilstandsformer, bl.a. stoffernes densitet,smeltepunkt og kogepunkt.

Hvorfor smelter is ved præcis 0 °C?

Hvad vil det sige, at en væske koger?

Kan alle stoffer smelte?

Kan luft blive til væske ved afkøling?

Hvad er forskellen på væske og luft?

Vejer luft noget?

29

STOFEGENSKABER

TilstandsformerVand findes som is, væske og damp. På samme måde kanmange andre stoffer også eksistere i tre forskellige former. Somfast stof, som væske eller som luftart. Disse tre tilstande, denfaste, den flydende og den luftformige, kaldes tilstandsfor-mer. Hver tilstandsform har nogle bestemte egenskaber.

De tre forskellige tilstandsformer kan kendes fra hinandenpå følgende måde:

Et fast stof bevarer altid sin form. Anbringes et fast stof i enbeholder, vil det ikke få form efter beholderen. Det faste stofvil beholde sin facon.

En væske, der hældes i en beholder, vil lægge sig på bundenaf beholderen og have en vandret overflade. Den vil fortsathave samme rumfang, men dens form vil rette sig efter denbeholder, den er i.

En luftart, der lukkes inde i en beholder, vil fylde den heltud. Gassen vil ændre sit rumfang og sin form, så den fylderbeholderen helt.� Kopiark 2.1

MolekylerAlle stoffer er opbygget af nogle meget små dele, som kaldesatomer. Hvis to eller flere atomer er sluttet sammen kaldesdet et molekyle. De kan opfattes som små kugler. I luft bevæ-ger molekylerne sig med stor fart. For luft ved stuetemperaturer farten typisk mellem 400 og 500 meter pr. sekund.

De tre forskellige tilstandsformer for stofferne kan forståsved at se på molekylernes bevægelse. I et fast stof har moleky-lerne bestemte pladser, og de ligger tæt ved hinanden. Mole-kylerne kan kun svinge ganske lidt, inden de igen bliver “skub-bet” tilbage til deres faste pladser.

I en væske ligger molekylerne også tæt ved hinanden, mende kan flytte sig. De bliver ikke holdt på faste pladser. Væskenhar derfor ikke en fast form. I en gas er der så langt mellemmolekylerne, at de kan bevæge sig frit. Molekylerne flyver rundtmellem hinanden. Af og til støder de sammen og fortsætter der-efter bevægelsen i en ny retning. De vil derfor helt fylde denbeholder, de befinder sig i.� Kopiark 2.2

30

I svejserens trykflaske er der en luftart, der

hedder oxygen. Den kaldes i daglig tale også ilt.

Stoffet i flasken har en tilstandsform med flere

navne. Det kaldes en gas eller en luftart. Under-

tiden kaldes nogle luftarter også for dampe.

Vand kan findes som is, som væske og som

vanddamp.

STOFEGENSKABER

Mere om temperatur Temperatur er noget, man fornemmer med sin krop somvarmt eller koldt. Men hvad er temperatur egentlig? Det spørgs-mål kan besvares ud fra bevægelsen af stoffets mindste dele,atomerne og molekylerne.

I luft bevæger molekylerne sig helt tilfældigt rundt mellemhinanden. De har ikke samme fart; nogle er hurtigere end andre.De fleste har en fart mellem 400 og 500 meter pr. sekund.Hele tiden støder de mod hinanden. Temperaturen hængersammen med deres fart. Bliver temperaturen højere, vokserfarten. De små partikler støder derfor hårdere mod omgi-velserne. På en frostdag, hvor temperaturen er –10 °C, har de igennemsnit farten 440 meter pr. sekund. På en varm sommer-dag, hvor temperaturen er 30 °C, er deres fart i gennemsnit 470meter pr. sekund.

Når temperaturen falder, vil molekylerne bevæge sig lang-sommere. Det giver en forklaring på, hvorfor der findes etabsolut nulpunkt for temperaturen, se side 19. Ved det abso-lutte nulpunkt bevæger molekylerne sig slet ikke. Det er der-for, der ikke findes temperaturer under –273 °C. Ved dennetemperatur er bevægelsen stoppet. Når molekylerne ligger stil-le, kan det ikke blive koldere.� Kopiark 2.3 og 2.4

31

Nyttige oplysningerAlle stoffer kan findes i tre forskellige

tilstandsformer, nemlig som fast stof, som

væske eller på luftform.

Et fast stof bevarer altid sin form.

Anbringes et fast stof i en beholder, vil det

ikke få form efter beholderen.

En væske, der hældes i en beholder, vil

lægge sig på bunden af beholderen og have

en vandret overflade.

En luftart, der lukkes inde i en beholder,

vil fylde den helt ud.

Når et lille molekyle rammer en større parti-

kel, får den et skub. Nogen gange lidt til

den ene side, andre gange til den anden.

Stregen viser en måling af en stor partikels

bevægelse. Partiklen bevæger sig kaotisk

frem og tilbage på grund af de mange til-

fældige stød.

STOFEGENSKABER

Brownske bevægelserI 1827 studerede den engelske botaniker Robert Brown blom-sterstøv, det såkaldte pollen. Han så i et mikroskop på noglesmå partikler, der var inden i pollenkornene. Ret overrasken-de opdagede han, at disse partikler ikke lå stille. De vibrerede.Først troede han, at der var liv i pollenkornene, men senere erdet blevet opdaget, at de små partikler, og i øvrigt alle andresmå partikler, udfører disse bevægelser. De kaldes brownskebevægelser.

Brownske bevægelser skyldes, at de endnu mindre og usyn-lige molekyler farer omkring. Nogle gange bliver de større,synlige partikler skubbet lidt til den ene side, somme tider lidttil den anden side. Partiklerne bliver nemlig ikke ramt af heltpræcis samme antal molekyler fra hver side.

Det er kun muligt, at se brownske bevægelser af partiklermed en diameter mellem omkring � � � � mm og � � � � � mm. Mindrepartikler kan ikke ses i mikroskopet. Større partikler får såmange stød fra molekylerne, at de ligger stille; de er for tunge, tilat de stødende molekyler kan skubbe dem i en bestemt retning.

32

Et røgkammer er en lille beholder,

der kan anbringes på et mikroskop-

bord. Røg fra en brændende

tændstik suges ind i røgkammeret.

Med en speciel lampe sendes lys

ind i røgkammeret. En linse i

toppen af røgkammeret virker som

et forstørrelsesglas.

Kigger man nu ned i røgkammeret

gennem mikroskopet, kan de enkelte

røgpartikler ses, når mikroskopet

er indstillet på 100 gange forstør-

relse. Røgpartiklerne bevæger sig

i små tilfældige bevægelser. Denne

sitrende, brownske bevægelse

skyldes, at de endnu mindre

og usynlige luftmolekyler skubber

tilfældigt på røgpartiklerne.

Brownskebevægelser

Nyttige oplysningerTemperaturen af et stof afhænger af mole-

kylernes fart.

Det absolutte nulpunkt, –273 °C, er den

temperatur, hvor molekylerne ligger stille.

EKSP

ERIM

ENT

STOFEGENSKABER

33

Faste stofferEt fast stof tager ikke form efter det sted, det anbringes. Var-mer man et fast stof op, vil det normalt udvide sig lidt. Defleste faste stoffer får øget deres længde omkring 0,02 pro-cent, når temperaturen stiger 10 °C. Det betyder at en 100 meterlang stang vil udvide sig omkring 2 centimeter, når dens tem-peratur stiger 10 °C. Der er dog undtagelser; ikke alle stofferudvider sig så meget. Pyrexglas, der bruges meget i kemilabo-ratorier, se side 103, og som ildfaste fade, udvider sig såledeskun ganske lidt ved opvarmning. Og almindelige elastikkertrækker sig sammen ved opvarmning.� Kopiark 2.5

Til venstre: Østbroen over Storebælt mellem

Sprogø og Halsskov er 6,8 kilometer lang.

Broen er bygget af stål. Det betyder, at broen

er mere end 3 meter længere om sommeren

end på en meget kold vinterdag.

Til højre: Temperaturen i Danmark kan fra

vinter til sommer variere mere end 40 °C.

Længden af ”et stykke bro“ vil på en varm

sommerdag være flere centimeter større end

længden i hårdt frostvejr. Broer bygges derfor

i mindre dele, der kan udvide sig uden at

komme til at stå i spænd. Hvor delene støder

sammen, er der som på billedet et område,

hvor de kan udvide sig ind i hinanden. Læg

mærke til, hvordan man har klaret autoværnets

længdeændring.

STOFEGENSKABER

BimetalfølerTo strimler af forskellige metaller, der er limet sammen, kal-des et bimetal. Hvis de to metaller udvider sig forskelligt, kanbimetallet bruges som termometer eller termoføler. Bimetal-let bruges i mange elektriske apparater som en sikring modfor kraftig opvarmning.

Bliver apparatet for varmt, bøjes bimetallet så kraftigt, atdet afbryder den elektriske strøm. Når apparatet igen bliverkoldt, og bimetallet bøjer sig tilbage, kan det igen tænde forden elektriske strøm.

SmeltningNår et fast stof opvarmes, vil det før eller senere smelte. Vedsmeltningen omdannes det faste stof til en væske. Stoffet skif-ter altså tilstandsform.

Den temperatur, hvor stoffet smelter, kaldes stoffets smel-tepunkt. Is smelter ved 0 °C. Jern smelter ved 1540 °C. Diamanter det stof i verden, der har det højeste smeltepunkt, nemlig3550 °C.

Ikke alle stoffer smelter dog ved en bestemt temperatur.Nogle stoffer, fx glas, bliver blødere, når temperaturen stiger.Disse faste stoffer bliver ikke til væske ved en bestemt tempe-ratur.

Opvarmning til smeltningNår et stof tilføres varme, stiger temperaturen. Ved smeltningsker dog noget andet. Måler man temperaturen i et glas medisterninger, der lige er taget ud af fryseren vil temperaturenstige helt som forventet. Men på et tidspunkt holder den opmed at stige. Den holder sig konstant et stykke tid.

Kigger man ned i glasset, kan man se, at isen er begyndt atsmelte. Så længe smeltningen foregår, og der fortsat erisklumper i vandet, stiger temperaturen ikke. Når al is er ble-vet til væske, begynder temperaturen igen at stige.

Ved at måle temperaturen under opvarmning (eller afkø-ling) kan man finde smeltepunktet for et stof. Når tempera-turen af et fast stof ikke ændrer sig under opvarmningen, harman nået smeltepunktet. Når alt fast stof er smeltet, vil tem-peraturen igen stige. Forløbet kan ses på kurven på næste side.� Kopiark 2.6

34

Hvis det nederste af de to metaller i

bimetallet udvider sig mere ved opvarmning

end det øverste, vil bimetallet bøje sig opad,

når det varmes op. Øges temperaturen,

vil det bøje endnu mere.

Smeltepunktfor forskellige stofferStof Smeltepunkt

Nitrogen –210 °C

Kviksølv –39 °C

Is 0 °C

Tin 232 °C

Bly 328 °C

Sølv 962 °C

Guld 1064 °C

Jern 1540 °C

Diamant 3550 °C

STOFEGENSKABER

DensitetNogle stoffer er tunge, andre er lette. Skal man udtrykke detmere præcist, må man have en størrelse eller et tal, der kanfortælle, om et stof er tungt eller let.

For at beskrive stoffernes “lethed” er indført en størrelse,der kaldes densiteten. Ved et stofs densitet forstås dets massedivideret med dets rumfang. Man har altså, at

Densitet =Masse

Rumfang

En liter vand har en masse på 1 kilogram. Vand har derfor endensitet på 1 kilogram pr. liter eller 1 kg/L. Det er det samme som1 gram pr. kubikcentimeter, der kan skrives som 1 g/cm3. Hoved-parten af et menneske er vand, så vi har alle en densitet, der erganske lidt over 1 g/cm3.

Blod har en densitet, der er lidt højere end vands, mens fxsprit har en lavere densitet end vand. Bliver der opløst kemi-ske stoffer i vand, vil væskens densitet øges. Saltvand er såledestungere end ferskvand, og en cola har en højere densitet enden cola light.� Kopiark 2.7

35

DensitetDensitet er et moderne navn. Tidligere har

samme størrelse heddet vægtfylde, masse-

fylde eller massetæthed. Det er stadig meget

almindeligt at bruge det gamle, danske

ord massefylde. På engelsk er betegnelsen

density.

SolkurverSkinnerne på en jernbanelinje er lavet af

jern og er 30 meter lange. I gamle dage

blev de anbragt, så der var et lille mellem-

rum mellem de enkelte skinner. De kunne

derfor udvide sig frit uden at trykke på

naboskinnen. En jernbaneskinne udvider

sig omkring en centimeter fra en kold frost-

dag til en varm sommerdag. Var mellemrum-

met om vinteren mindre end en centimeter,

ville skinnerne om sommeren komme til at

stå i spænd. Så bliver resultatet en såkaldt

solkurve, hvor skinnerne bøjer ud til siden.

I dag anbringes de enkelte togskinner

tæt mod hinanden uden afstand mellem

de enkelte skinnestykker. Skinnerne svejses

sammen og spændes meget fast til nogle

betonklodser, de såkaldte sveller. Derved

holdes skinnerne på plads, selv om tempe-

raturen ændres.

Opvarmningsforløb for vand

– 20 °CTid

0 °C

10 °C

20 °C

Isvand VandIs

Temperatur

– 10 °C

Densitet af forskellige stoffer

Stof Densitet

Luft (20 °C, normalt tryk) 0,0012 g/cm3

Flamingo ca. 0,1 g/cm3

Træ ca. 0,5 g/cm3

Sprit (ethanol) 0,79 g/cm3

Is 0,92 g/cm3

Vand 1,00 g/cm3

Sten ca. 2,5 g/cm3

Månen 3,3 g/cm3

Jorden (i gennemsnit) 5,5 g/cm3

Jern 7,9 g/cm3

Messing 8,4 g/cm3

Sølv 10,5 g/cm3

Guld 19,3 g/cm3

Osmium 22,6 g/cm3

STOFEGENSKABER

Jern er et tungt stof. En kubikcentimeter har en masse på7,9 gram. Jern har derfor densiteten 7,9 g/cm3. Guld er megettungt. Det har en densitet på 19,3 g/cm3.

Kender man rumfanget og massen af et stof, kan densite-ten findes. Et lod, hvis masse er 100 gram, og hvis rumfang er11,9 kubikcentimeter, har altså en densitet, der er 8,4 g/cm3.

Luften har en meget lille densitet på ca. 1,2 kg/m3. Det sva-rer ca. til 1 gram pr. liter. Luften i en tom mælkekarton haraltså en masse lige over 1 gram.

Tunge stjernerHer på Jorden er osmium det stof, der har den højeste densi-tet, nemlig 22,6 g/cm3, men ude i verdensrummet bliver denrekord slået meget kraftigt.

Når en stjerne bliver gammel, kan den “dø”. Det kaldes ensupernova. Stjernen falder sammen, så den næsten intet fyl-der. Dens densitet vil stige fra ca. 10 g/cm3 til en ufattelig højdensitet på ca. 1015 g/cm3. Det er et meget stort tal, nemlig enmilliard ton pr. kubikcentimeter. Det svarer til, at en terningaf sten, der er omkring 700 meter på hver side, presses sam-men, så den bare fylder 1 cm3!

36

En væskes densitet kan findes ved en vejning og

en måling af rumfanget. Faste stoffers densitet

kan findes på samme måde. Her kan man måle

rumfanget ved at se, hvor meget vandet stiger op

i et måleglas, når det faste stof sænkes ned i

vandet.

Nyttige oplysningerFaste stoffer kendes ved, at de ikke skifter

form.

Et stofs densitet er stoffets masse divideret

med dets rumfang.

Faste stoffer udvider sig ved opvarmning.

Den temperatur, hvor et fast stof ændrer til-

standsform til væske, kaldes smeltepunktet.

Under smeltning ændrer temperaturen sig

ikke.

STOFEGENSKABER

37

VæskerVæsker kendes ved, at når de anbringes i en beholder, læggerde sig på bunden og danner en vandret overflade. Væsker kanvære tyktflydende som fx ketchup og honning. For disse væ-sker tager det nogen tid, inden de får en vandret overflade.

På samme måde som faste stoffer har væsker også en densiteteller massefylde. De fleste væsker har ved stuetemperatur en den-sitet, der er næsten lige så stor som vands, nemlig 1 g/cm3. Størstdensitet har kviksølv, nemlig 13,6 g/cm3. Kviksølv, der er etmetal, blev tidligere brugt som væske i termometre. Det er nuforbudt, fordi kviksølv er et farligt stof.� Kopiark 2.8

Vands udvidelsePå samme måde som faste stoffer udvider væsker sig også, nårtemperaturen stiger. Ved væsker kan man dog ikke tale om, atlængden ændrer sig. Udvidelsen kan her beskrives som enændring i rumfanget. Det er denne udvidelse, der udnyttes ivæsketermometre.

Det findes dog en vigtig undtagelse fra reglen om, at allevæsker udvider sig ved opvarmning. Vand trækker sig nemligganske lidt sammen ved opvarmning i området mellem 0 °C og4 °C. Når vandet er 4 °C, vil det have en større densitet endvand ved andre temperaturer. Vand ved denne temperatur vilderfor søge mod bunden. Det har betydning, når der om vin-teren dannes is på søer.

Når lufttemperaturen falder, vil det øverste lag vand bliveafkølet. Når vandet øverst i søen er blevet kølet ned til 4 °C, vildet være tungere end det øvrige vand. Vandet i toppen vilsynke ned. Herefter vil lidt af det varmere vand fra bundenkomme op i overfladen. Først når alt vandet i søen har nået 4 °C, vil der begynde en yderligere afkøling af vandet, så der kandannes is på overfladen. På dybe søer vil der derfor gå lang tid,inden der dannes et islag, der kan bære skøjteløbere.

Isen om vinteren ligger i overfladen af søerne, og isklum-per i et glas ligger i overfladen. Det skyldes, at is har en laveredensitet end vand på væskeform. Næsten alle andre stofferhar det lige modsat. � Kopiark 2.9, 2.10 og 2.11

Vand udvider sig som andre stoffer, når

det opvarmes. Densiteten falder altså, når

stoffet opvarmes. Dog sker der i området

fra 0 til 4 °C det modsatte. Her trækker

vandet sig sammen ved opvarmning, så

densiteten stiger.

Vands densitet

1,000

Densitet (g/cm3)

Temperatur (°C)

0,999

0,998

0,997

0,996

0,995

0,9940 10 20 30

Fastlandsklima og kystklimaI det indre af Rusland er vintrene meget kolde, og somrenevarme. I Danmark har vi derimod normalt milde vintre, ogkun sjældent meget varme somre. Denne forskel mellem Dan-mark og Rusland kan delvis forklares ud fra kendskab tilsmeltning af is og vands densitet.

I Danmark er der meget få mennesker, der bor mere end 50 km fra en kyst. Men de fleste russere har over 1000 km tildet nærmeste hav. Om vinteren, når luften bliver kold, vilhavet omkring Danmark blive afkølet, Temperaturen falder,men kun lidt. Når luften afkøles, vil vandet om efteråret ogsåblive afkølet, men det sker langsomt. Det er ikke kun det øver-ste lag vand, der bliver afkølet. Når der begynder at dannes is,vil vandet blive ved med at have temperaturen 0°C. Mens derkommer mere is, sker der ikke noget stort temperaturfald.

I Rusland er der ikke så meget vand, der kan fryse, når luft-temperaturen falder. Jorden bliver afkølet, og når afkølingenfortsætter, bliver jorden bare koldere. Der er ikke noget, dersom i Danmark kan holde på temperaturen. Det giver derforkolde vintre i Rusland. Meteorologerne siger, at der er fast-landsklima i Rusland, mens vi i Danmark har kystklima.

Kogning og kogepunkt Varmes vand op, vil temperaturen stige, indtil den er blevet100 °C. Herefter vil en yderligere opvarmning ikke give entemperaturstigning. Den tilførte varme bliver nu brugt til atlave væsken om til damp. Vandet koger. Den temperatur, hvoren væske koger, kaldes væskens kogepunkt. Vand har altså etkogepunkt ved 100 °C.

Ser man på et bægerglas med vand, eller kigger man ned ien elkedel, vil man ved opvarmning først kunne se noglemeget små luftblærer, der stiger mod toppen. Det er ikke kog-ning. I vandet er der opløst luft, og den kommer fri vedopvarmningen.

Fortsættes opvarmningen, begynder der nederst i glassetat dannes nogle større bobler. Det er vandet lige over bunden,der omdannes til vanddamp. Disse dampbobler er meget let-tere end vandet og vil derfor bevæge sig op. Når de kommerhøjere op, klapper de sammen, og bliver igen til væske. Der erikke varmt nok, til at boblen kan eksistere. Først når alt van-

STOFEGENSKABER

38

Kogepunkt af nogle stoffer

Stof Kogepunkt

Nitrogen –196 °C

Sprit 78 °C

Vand 100 °C

Kviksølv 357 °C

Guld 2860 °C

Nyttige oplysninger

Overgangen fra flydende form til gas kaldes fordampning.

Det kræver varme, når et stof skal fordampe.

Kogepunktet er den temperatur, hvor envæske ændres til en gas.

Væsker udvider sig normalt ved opvarmning.

I Rusland, hvor der er fastlandsklima, er der meget koldt om vinteren.

STOFEGENSKABER

39

det i beholderen har nået 100 °C, kan boblerne stige helt tilvejrs.

Varmes vand op, stiger temperaturen naturligvis. Men nårtemperaturen har nået 100 °C, kan temperaturen ikke stigemere. Den varme, der tilføres, bliver nu brugt til at fordampevandet og ikke til yderligere opvarmning.

Der bruges meget energi til fordampning, så i køkkenerkan man spare på el- eller gasregningen ved at lægge låg pågryder med kogende vand. Låget mindsker fordampningen.Og så bruges der mindre energi.� Kopiark 2.12

Hæld ca. en halv liter vand i et stort bæger-

glas, der anbringes på en trefod. Anbring et

termometer midt i vandet. Termometret holdes

på plads ved hjælp af en stativklemme i et

forsøgsstativ. Tænd en bunsenbrænder, og varm

vandet op.

Læg mærke til, at der først kommer mange

små luftbobler, der langsomt stiger til vejrs

i vandet. Det er almindelig luft, der har været

opløst i vandet.

Mål temperaturen under opvarmningen.

Læg mærke til, hvad der sker i vandet ved de

forskellige temperaturer. Læg også mærke til

den lyd, der kommer fra vandet under

opvarmningen.

Fortsættes opvarmningen kan det ses, at der

ved bunden dannes nogle store bobler, der

straks igen forsvinder, når de er steget lidt op

i vandet. Boblerne klapper sammen.

Efter nogen tid vil de store bobler stige

højere op i vandet uden at klappe sammen.

Det sker, fordi trykket inden i boblerne er

blevet større ved den højere temperatur.

Ved temperaturen 100 °C stiger boblerne helt

op til overfladen. Nu koger vandet.

Kogende vandEK

SPER

IMEN

T

STOFEGENSKABER

LuftarterNår et stof er på luftform, vil det helt udfylde den beholder,det befinder sig i.

Luftarter kan normalt ikke ses. Vand, der fordamper, kanikke ses. Normalt kaldes det, der damper op fra kogende vand,for vanddamp, men det er ikke korrekt. Det man kan se, ersmå vanddråber, altså vand på væskeform. Den hvide sky påforsiden af denne bog består også af små vanddråber. Nårdisse dråber vokser sig store, kan de falde som regn eller sne.

Luften, vi indånder, har lige som faste stoffer og væsker,også en densitet. Den er bare meget lille. En kubikmeter lufthar en masse, der kun er omkring 1,2 kg. Den masse er ikkenoget, der normalt mærkes .

Atmosfærens sammensætningDen luft vi indånder, har overalt på Jorden den samme sam-mensætning. Når luften er tør, vil 78 % være nitrogen. Oxygen,der tidligere blev kaldt ilt, udgør 21 % af atmosfæren. Endeliger der ganske lidt af andre luftarter. Mængden af vanddamper meget lille, og den varierer afhængig af vejret.

TilstandsændringerDet er svært at forestille sig, at den luft vi indånder, også skul-le kunne blive til væske eller fast stof. Men når vand kan eksi-stere i alle tre tilstandsformer, skulle det vel også være muligtat få lavet luften om til en væske eller et fast stof. Vanddampbliver jo til væske ved afkøling.

På samme måde kan luften også laves om til en væske vedafkøling. Det kræver blot en meget lav temperatur, nemlig–196 °C, før luftens indhold af nitrogen bliver til væske. Kølerman yderligere ned, bliver luften lige som vand også til et faststof.

Faste stoffer kan smelte. Væsker kan fordampe. Men fastestoffer kan også fordampe. Den proces kaldes sublimation.Det er sublimation, der er årsag til, at man kan tørre vaske-tøjet udenfor selv på kolde frostdage. Det frosne vand i tøjetvil fordampe. Men det tager lang tid. Når sne om vinterenlangsomt forsvinder fra jorden, skyldes det bl.a. sublimation. � Kopiark 2.13, 2.14 og 2.15

40

Luftarten nitrogen bliver til en væske, når

den afkøles til –196 °C. Når den meget

kolde væske hældes over i en anden behol-

der, vil luften afkøles. Den damp, der kan

ses, er luftens vanddamp, der bliver til små

vanddråber. Denne kolde tåge er tungere

end luften og vil lægge sig som en hvid

tågedyne på underlaget.

Nyttige oplysningerNår luftarter afkøles, vil de omdannes

til væske.

Det kaldes sublimation, når et fast stof

omdannes direkte til en luftart.

STOFEGENSKABER

41

Kugleapparat

Et kugleapparat kan vise, hvordan molekyler bevæger sig.

Molekylerne er små. De kan kun ses i meget specielle

mikroskoper. Men et kugleapparat kan vise, hvad der sker.

I kugleapparatet er der små stålkugler i mellemrummet

mellem to glasplader. Bunden i kugleapparatet kan svinge,

så den skubber på de nederste kugler. Ved at regulere den

elektriske spænding til apparatet kan størrelsen af

bundens svingninger ændres.

Svinger bunden kun svagt, kan man se, at kuglerne

bevæger sig ganske lidt. De flytter sig kun lidt omkring

nogle faste stillinger. Det svarer til et fast stof, hvor mole-

kylerne i stoffet svinger omkring nogle faste positioner.

Lader man bunden svinge lidt kraftigere, svarer det til,

at temperaturen stiger. Molekylerne bevæger sig hurtigere,

når temperaturen er højere. Lægger man godt mærke

til kuglerne, kan man se, at toppen af kuglerne flytter sig

lidt op. Det svarer til, at stoffet udvider sig ved opvarmning.

Øges bundens bevægelse endnu mere, svarer det til en

endnu højere temperatur. På et tidspunkt ligger moleky-

lerne ikke længere på faste pladser, men bevæger sig

rundt mellem hinanden. Det svarer til, at stoffet er smeltet.

Kuglerne opfører sig nu som en væske.

Sættes til sidst ekstra drøn på kuglerne, vil man se, at de

udfylder hele mellemrummet mellem glaspladerne.

Kuglerne svarer nu til en luftart. Væsken er fordampet.

EKSP

ERIM

ENT

42

CAFE KOSMOS

ISKERNEBORINGER

I bjergområder, hvor der hele åreter så koldt, at sneen ikke smelter,vil der dannes gletsjere. I en glet-sjer glider sne og is langsomtnedad på samme måde som vandeti en flod. Hvert år kommer der nysne i toppen. Sneen dybere nedebliver presset sammen til is. Selv omisen er et fast stof, kan den allige-vel langsomt glide ud mod havet.Isen er nemlig ganske lidt elastisk. Inde midt på Grønlands indlandsis,

ISEN FORTÆLLERHISTORIEI et fryserum på Københavns Universitet gemmesisstænger med en samlet længde på flere kilometer.Hvordan kan disse stænger afsløre, hvad temperaturen var for mange tusind år siden?

� Iskerneboring på Grønland.

43

CAFE KOSMOS

mange hundrede kilometer fra kys-ten, findes der områder, hvor no-get af isen følger gletsjere mod øst-kysten og noget andet følger glet-sjere mod vestkysten. Men ligepræcis i midten flytter isen sig ikkemod kysten. Hvert år bliver der lagtet nyt lag sne på toppen. Og i bun-den bliver isen trykket mere sam-men. Denne is, på Grønlands høj-deryg, bevæger sig ikke ud til ky-sten, men trykkes blot sammen.

Borer man ned gennem indlands-isen, der er ca. tre kilometer tyk,bevæger man sig gennem den is,der er faldet som sne i flere hun-drede tusinde år. Ved at undersøgeisen kan man “se” de enkelte årsaflejringer af sne. På samme mådesom i træernes årringe, kan man seforskel på den sne, der er faldet omvinteren og om sommeren. Det erderfor muligt ret præcist at fortæl-le, fra hvilket år isen i en bestemtdybde stammer.

I toppen af indlandsisen er tyk-kelsen af et enkelt års sne omkringen meter, men går man længerened bliver de enkelt års sne tynde-re. Den sne, der faldt for 12 000 årsiden, er nu et lag med en tykkelsepå 3 centimeter. Og det 60 000 årgamle lag er kun 1 centimeter tykt.Når lagene bliver så tynde er detsvært at se “årringene”, så her stop-per den præcise datering.

Det er ikke nemt at bore ned gen-nem isen. Og det tager tid hvergang, en ”isstang” skal hentes opfra flere kilometers dybde. Derforvarer boringen ned til bunden flereår, også fordi der kun kan arbejdesi nogle få sommermåneder.

UNDERSØGELSER AF ISKERNERNE

I et kølehus på Københavns Univer-sitet gemmes mange tusinde stæn-ger af is, der stammer fra boringerned gennem indlandsisen, helt nedtil den faste klippe.

Disse stænger af is kan afsløre man-ge ting. Vulkanudbrud, der kasterstore mængder støv op i atmosfæ-ren, kan tydeligt ses på nedfaldet.

� I den 10 cm tykke iskerne sesmaterialer, der er faldet ned medsneen for mange år siden.

Det har bl.a. ført til, at historikerehar måttet justere deres tidsangi-velser.

Er en bestemt kultur gået under iforbindelse med et kraftigt vulkan-udbrud, ja så kan indlandsisensætte et ret præcist årstal på begi-venheden. Det er blandt andet sketi forbindelse med en voldsom kata-strofe på den græske ø Santorini,hvor der var et vulkanudbrud for3600 år siden. Iskerneboringer harher kunne fortælle, at vulkanenhavde sit store udbrud tæt på 1645før vor tidsregning. Arkæologernehavde tidligere troet, at udbruddetfandt sted omkring 1500 før vortidsregning.

Isstængerne indeholder også støvfra sandstorme i fortiden. I istiden,for mange tusind år siden, var dermeget kraftige storme på Jorden.Det var overraskende at findemeget støv, hvor kemiske metoderkan afsløre, at det kom fra Kina. Idag kan der undertiden findes støvfra Saharas sand i regnen her iDanmark. Men støv fra kinesiskeørkener kommer i vore dages klimaikke længere til Europa.

Indlandsisen indeholder også småluftblærer, der er rester af luft fraatmosfæren, det år sneen faldt. Der-for kan man med stor sikkerhed for-tælle, hvilke luftarter, der tidligerehar været i atmosfæren.

Isen afslører også fortidens tempe-raturer. Den fortæller, hvornår dervar istider, dvs. perioder, hvor storedele af Europa var isdækket. Af is-stængerne kan ses, hvordan tempe-raturen i denne periode steg og faldtmeget hurtigt. Klimaet i vores tider langt mere stabilt end under densidste istid.

44

DET VED DU NU OM STOFEGENSKABER

TILSTANDSFORMER

FASTE STOFFER

VÆSKER

LUFTARTER

� Alle stoffer findes i tre tilstands-former, enten som fast stof,som væske eller som gas.

� Et fast stof bevarer altid sinform. Anbringes et fast stof i enbeholder, vil det ikke få formefter beholderen.

� En væske, der hældes i enbeholder, vil lægge sig på bun-den af beholderen og have envandret overflade.

� Faste stoffer kendes ved, at deikke skifter form.

� Et stofs densitet er stoffetsmasse divideret med dets rumfang.

� Faste stoffer udvider sig vedopvarmning.

� Den temperatur, hvor et faststof ændrer tilstandsform tilvæske, kaldes smeltepunktet.

� Under smeltning ændrer temperaturen sig ikke.

� Overgangen fra flydende formtil gas kaldes fordampning.

� Det kræver varme, når et stofskal fordampe.

� Kogepunktet er den tempe-ratur, hvor en væske ændres tilen gas.

� Væsker udvider sig normalt vedopvarmning.

� Når luftarter afkøles, vil deomdannes til væske.

� Det kaldes sublimation, når etfast stof omdannes direkte tilen luftart.

� En luftart, der lukkes inde i enbeholder, vil fylde den helt ud.

� Temperaturen af et stofafhænger af molekylernes fart.

� Det absolutte nulpunkt, –273 °C, er den temperatur,hvor molekylerne ligger stille.

PRØV DIG SELV

KAN DU HUSKE? FORSTÅR DU?

UDFORDRING

� Hvilke tilstandsformer findes?

� Hvad er densitet?

� Hvordan bevæger molekylernesig i en væske?

� Hvad er massen af enkubikmeter luft?

� Hvad består skyer af?

� Hvad sker der, når en væskekoger?

� Hvad vejer mest, et kilogrambly eller et kilogram fjer?

� Hvorfor bliver det koldt, når dudrypper lidt sprit på din hånd?

� Hvorfor bliver din hånd kold,når du stikker den ud af vin-duet på en kørende bil?

� Hvad er massen af luften i ditværelse?

� Hvorfor kommer der is på bil-ruder om vinteren?

� Hvorfor sparer man energi, hvisman lægger låg på gryderne påkomfuret?

� Kan du forklare, hvorfor som-rene i Danmark ikke bliver såvarme som i Rusland?

� Hvorfor støjer vandet i enelkedel mindre, når vandetkoger, end når det opvarmes?

� Hvad er forskellen på fordamp-ning og kogning?

Tryk

og opdrift� TYNGDEKRAFT

� TRYK

� TRYK I LUFT OG VÆSKER

� OPDRIFT

� CAFE KOSMOS: TRYKKET I DIN KROP

Her på Jorden lever vi på bunden af et lufthav, der strækker sig mere end 100 kilometer op. I over 100 år har vi kunnet bevægeos gennem lufthavet i flyvemaskiner. Og i mere end 200 år harmennesker svævet gennem luften i gondoler under store balloner.Tyngdekraften trækker alt ned mod Jorden, men hvorfor kan balloner så stige op?I kapitlet fortælles om tyngdekraften, og om de tryk der er i luften og dybt nede i havet. En naturforsker afslørede for 2000 årsiden en guldsmed, der var svindler. Og samtidig med denneafsløring gav han forklaringen på, hvorfor balloner kan svævehøjt oppe i luften.

Hvad er tyngdekraft?

Hvorfor synker jern i vand, mens træ flyder?

Hvad er højtryk og lavtryk?

Hvor dybt kan man dykke?

Hvordan virker et sugerør?

47

TRYK OG OPDRIFT

TyngdekraftHer på Jorden er alt påvirket af tyngdekraften. Hænger mannoget op i en snor, vil snoren vise tyngdekraftens retning.Dens retning er overalt mod Jordens midte.

Det er ikke kun ved Jordens overflade, der er en tyngde-kraft. Tyngdekraften fra Jorden trækker også i rumskibe ogsatellitter højt oppe i deres baner rundt om Jorden. Tyngde-kraften bliver svagere, når man fjerner sig fra Jorden. Alligeveler den stærk nok til også at holde Månen i sin bane rundt omJorden.

Tyngdekraften her på Jorden skyldes Jordens masse. Solenhar en meget stor masse, så tyngdekraften fra Solen kan holdeJorden og alle de andre planeter i deres baner. Det er tyngde-kraften fra Solen, der sørger for, at Jorden bevæger sig i sinbane rundt om Solen på et år.

På Månens overflade er der også tyngdekraft. Den skyldesMånens masse. Tyngdekraften er dog seks gange mindre endtyngdekraften på Jorden, fordi Månens masse er meget min-dre end Jordens.

Tyngdekraft er noget, der virker mellem alt, der har masse.Ting, der har masse, tiltrækker altid hinanden. Men kun hvisden ene masse er stor, vil man føle tyngdekraften.

Måling af tyngdekraftHvis man skal måle tyngdekraften på en ting, fx en sten, måman bruge en kraftmåler. En kraftmåler kan være en fjeder,hvis længde øges i takt med tyngdekraften på stenen. Stårman på en gammeldags badevægt, bliver en fjeder trykketsammen. Sammentrykningen vises på skalaen som et tal medenheden kilogram.

Skalaen på en kraftmåler i et fysiklokale viser en andenenhed, nemlig newton, der forkortes N. Det er newton ogikke kilogram, der er enheden for kraft. Kilogram er enhedenfor masse.

Kraftenheden er opkaldt efter englænderen Isaac Newton,der omkring 1665 opdagede, at Jordens tyngdekraft både fiket æble til at falde ned og Månen til at bevæge sig i sin banerundt om Jorden. Derfor kaldes en kraftmåler også et newton-meter.

48

Er det rigtigt, når man siger, at kineserne

går med hovedet nedad?

Nyttige oplysningerEnheden for kraft er newton, der forkortes N.

Alt her på Jorden er påvirket af tyngdekraften.

Tyngdekraften på et kilogram er

ca. 10 newton.

Man får tyngdekraften (i newton), når man

ganger massen (i kilogram) med ti.

TRYK OG OPDRIFT

KraftmålerenHvis man hænger et lod på 1 kg i kraftmåleren, viser den ca.10 newton, der skrives 10 N. Har man en masse angivet i kilo-gram, skal man altså gange med ti for at få tyngdekraften angi-vet i newton.

Det fortælles, at Newton fik ideen til tyngdekraften, da etæble faldt ned fra hans æbletræ. Et lille æble har en masseomkring 0,1 kg, så faktoren ti er nem at huske, når man tæn-ker på Newtons æbletræ. Tyngdekraften på et æble er nemligtæt på 1 newton.

På Månen vil kraftmåleren med æblet ikke vise mere end0,17 newton. Så mens massen er konstant overalt, er tyngde-kraften og vægten afhængig af, hvor der måles.� Kopiark 3.1

49

Med en kraftmåler,

et såkaldt newton-

meter, kan man

måle tyngdekraften

på et æble.

1 Newton

Newtons fødehjem i England. Æbler fra

træet i forgrunden har været med til, at han

fik ideen til teorien om tyngdekraften.

TRYK OG OPDRIFT

VægtløshedMan kan også være helt vægtløs i korte perioder. At være vægt-løs vil sige, at den vægt, man står på, viser nul. Mange rutsje-baner er lavet, så man i korte øjeblikke svæver i forhold tilvognen. Hvis man sad på en vægt under en rutsjebanetur, villevægten nogle gange vise nul.

Der er også andre kræfterDer findes mange andre kræfter end tyngdekraften. Hvergang to genstande rører ved hinanden, opstår der kræfter. Deto genstande virker på hinanden med lige store kræfter.Kaster du en bold, er den kraft, du påvirker bolden med, præ-cis lige så stor som den kraft, bolden påvirker din hånd med.

Kører man hurtigt på cykel, mærker man en bremsendekraft. Det er luftmodstanden. Der bliver større og større, johurtigere man kører. Magneter tiltrækker eller frastøder hin-anden med kræfter.� Kopiark 3.2 og 3.3

50

NewtonIsaac Newton, engelsk fysiker og matematiker

(1642-1727).

Newton var den første, der forstod, at der

var tiltrækning mellem to genstande. Han

viste, at det var den samme type kraft, der

holder Månen i sin bane om Jorden, som

den, der får et æble til at falde mod jorden.

Hvilken vej går tyngdekraften? Svaret på overskriftens spørgsmål er, at

tyngdekraften selvfølgelig går nedad.

Men når noget bevæger sig, er det måske

en ny retning, der føles som nedad?

Brug et lille stearinlys og et syltetøjsglas.

Dryp stearin i bunden af glasset, så stearin-

lyset kan stå fast. Tænd stearinlyset.

Flammen står lodret opad. Hvad vil der

ske med flammens retning, hvis syltetøjs-

glasset får et skub? Vil flammen blive ved

med at stå lodret, vil den pege skråt

bagud, eller vil den pege skråt fremad?

Prøv, om du kan give en forklaring

på det resultat, forsøget giver. Tænk på,

hvordan du føler det, når du sidder i en

bil, der speeder op. Og husk, at flammens

retning startede med at være det

modsatte af tyngdekraftens retning.

EKSP

ERIM

ENT

TRYK OG OPDRIFT

TrykEn bog, der ligger på et bord, trykker på bordet. Man kan ogsåsige, at bogen virker på bordet med en kraft. Kraft og tryk erstørrelser, der hænger sammen, men det er forskellige ting.Tryk har noget at gøre med størrelsen af den flade, som kraf-ten virker på. Der er forskel på at holde et lod på en flad hånd,og at have loddet balancerende oven på et søm på hånden.

Den præcise definition af tryk er kraft divideret med areal.

Altså Tryk =KraftAreal

Da kræfter måles i newton og arealer i kvadratmeter, bliverenheden for tryk newton pr. kvadratmeter eller N/m2. Denneenhed har fået et særligt navn, nemlig pascal, der forkortesPa. Der findes også andre trykenheder. Luftens tryk angivesmed enheden atmosfære. Her er 1 atmosfære det samme som101.325 pascal.

Fysik med formlerI fysik og kemi benyttes formler til at beskrive sammenhænge.Kaldes trykket p, kraften F, og arealet A, er trykket

p =F

, da Tryk =Kraft

A Areal

Ganges nu på begge sider af lighedstegnet med arealet, A,findes

p · A =F

· A eller p · A = F ,A

når de to A’er på højre side er forkortet væk. Kraften på enflade er altså trykket ganget med fladens areal.� Kopiark 3.4

Hvem trykker mest?En elefant trykker kraftigt på jorden med sine fødder. Menhvad med en kvinde på høje hæle. Trykker hun lige så meget?

En elefantfod har et areal på ca. 1000 kvadratcentimetereller 0,1 kvadratmeter. Det samlede areal af elefantens firefødder bliver fire gange større, altså 0,4 kvadratmeter.

51

TRYK OG OPDRIFT

52

Nyttige oplysningerTrykket på en flade er kraften divideret med

fladens areal.

Enheden for tryk er newton pr. kvadratmeter,

N/m2, der også kaldes pascal eller Pa.

Kraften på en flade er trykket ganget med

fladens areal.

Da elefantens masse er omkring 2500 kg, bliver tyngde-kraften på elefanten 2500 · 10 = 25.000 N. Trykket er kraftendivideret med arealet. Altså er trykket under elefantens fødder25.000 N divideret med 0,40 m2, eller omkring 60.000 Pa.

En kvinde på højhælede sko har et større tryk under hælenend under det forreste af foden. I denne udregning siger vidog, at der er samme tryk overalt. Det samlede areal af detområde, hvor en højhælet sko er i kontakt med jorden, eromkring 45 cm2, eller 0,0045 m2. Med to fødder på jorden bli-ver det samlede areal af kvindens skosåler dobbelt så stort,altså 0,009 kvadratmeter.

Hvis kvinden har massen 50 kg, svarer det til en tyngde-kraft på 500 N. Trykket er kraften divideret med arealet. Altsåer trykket under skoene 500 N divideret med 0,009 m2, elleromkring 60.000 Pa.

En elefant og en kvinde med højhælede sko har altså næ-sten samme tryk under fødderne. Og under selve hælen vilkvinden have et meget højere tryk end trykket under elefan-tens fod.

EKSP

ERIM

ENTLæg en træplade oven på fire

urinposer. Pust i slangerne til de fire

poser. Pas på, at luften ikke slipper

ud af poserne. Træpladen løfter

sig lidt op. Prøv nu det samme med

en elev på pladen. Og prøv til sidst,

om I også kan puste læreren op.

Du kan puste, så der kommer et

overtryk på ca. 0,2 atmosfære eller

20 000 pascal. Ganges trykket med

posens areal, får du den kraft,

som posen bærer. Find posens areal

og regn ud, om det er fysik eller

trolderi, der løfter din lærer.

Pust din lærer op

TRYK OG OPDRIFT

Tryk i luft og væskerVi bor et sted, hvor lufttrykket er ca. 100.000 newton pr. kva-dratmeter eller 100.000 pascal.

Det er det samme som trykket fra 1 kilogram på hver kva-dratcentimeter. Vi mærker intet til det tryk i hverdagen, forditrykket inden i vores kroppe er det samme. Der er ingen tryk-forskel mellem ude og inde og derfor heller ikke nogen kraft-forskel, som vi kan føle. Men fjerner man luften, kan der mær-kes forskel!

Holder du din hånd vandret ud, vil der over hånden og optil atmosfærens top være en søjle med luft. Dens masse er over100 kilogram. Men du mærker ikke, at du bærer på 100 kilo-gram. Der er samme tryk i luften over og under din hånd. Såluften trykker med samme kraft på undersiden af din hånd.Når hånden ikke bliver mast flad, er det fordi, der er sammetryk inden i hånden. Men kunne man fjerne luften under hån-den, ville den blive trykket mod jorden af kraften fra de 100kilogram luft.

53

Magdeburgske halvkuglerFor 400 år siden blev der i den tyske by

Magdeburg udført en berømt demonstration

af kræfterne fra luftens tryk. Borgmesteren i

byen benyttede pumperne i brandsprøjterne til

at suge luften ud af en metalbeholder, der var

sat sammen af to halve kugleskaller.

Når luften var pumpet ud, kunne 16 heste

ikke trække halvkuglerne fra hinanden. Luften

inden i halvkuglerne havde et meget lavt tryk.

Det højere tryk udenpå bevirkede, at kuglerne

ikke kunne trækkes fra hinanden.

TRYK OG OPDRIFT

54

Hvor stærke er I?Brug en pumpe til

at suge luften ud af

de magdeburgske

halvkugler. Luk hanen,

så der ikke kommer

luft ind i kuglen.

Prøv, om I kan

trække halvkuglerne

fra hinanden.

Magdeburgske halvkuglerSkolens magdeburgske halvkugler har typisk en diameter på11 cm, dvs. et areal på 95 cm2. Luftens tryk svarer til kraftenfra 1 kilogram pr. kvadratcentimeter. På halvkuglen på bille-det virker luften udefra altså med en kraft, der svarer til tyng-dekraften på lidt over 90 kilogram. Kun hvis man trækkermed en kraft, der svarer til en større masse, kan halvkuglernetrækkes fra hinanden.

Kraften på håndtaget skyldes den trækkende pige. Pileneviser kræfterne på den venstre halvkugle. Alle de små kræfterskyldes luftens tryk. Da der er lufttomt i rummet mellemhalvkuglerne er der ingen trykkræfter inde fra halvkuglen.Det er trykket fra atmosfæren, der er årsag til, at man ikke kantrække de magdeburgske halvkugler fra hinanden.

LufttrykIndtil for ca. 400 år siden kunne man ikke forestille sig et luft-tomt rum. Man mente ikke, at der kunne eksistere noget, derintet indeholdt. Med et berømt forsøg udført i 1647 af italie-neren Torricelli, blev det vist, at et lufttomt rum fandtes.

EKSP

ERIM

ENT

TRYK OG OPDRIFT

Torricelli fyldte et glasrør med kviksølv. Røret var lukket iden ene ende. Han holdt fingeren for den åbne ende. Stakfingeren ned i en skål med kviksølv og fjernede fingeren.Kviksølvet i røret sank nu ned, så overfladen i røret var 76 cmover kviksølvet i skålen.

Over kviksølvet i røret er der lufttomt eller vakuum. Her ertrykket nul. Der er det samme tryk på kviksølvoverfladen iskålen og på kviksølvet i røret i samme højde. Man kan derforsige, at luften trykker lige så meget som vægten af en kvik-sølvsøjle på 76 cm.

Lufttrykket variererLuften over jordoverfladen strækker sig mange kilometer opover Jorden. Bevæger man sig op gennem atmosfæren, blivertrykket lavere. Ni kilometer oppe, på det højeste bjerg påJorden, er trykket ca. en tredjedel af trykket ved overfladen. Erman 50 kilometer oppe, er trykket næsten nul.

Trykket ved jordoverfladen er lige så stort som trykket i bun-den af en vandsøjle på 10 meter eller i bunden af en kviksølvsøj-le på 76 cm. Dette tryk er omkring 100.000 Pa. Når der er høj-tryk, er vejret ofte fint. Så kan trykket være 103.000 Pa. I megetdårligt vejr ved lavtryk kan lufttrykket blive under 100 000 Pa.

Tit bruges også trykenheden atmosfære, der forkortesatm. Trykket 1 atmosfære svarer til det normale lufttryk.

Instrumenter til måling af luftens tryk kaldes barometre. Igamle dage, inden positioner kunne bestemmes med GPS’er,brugte man barometre som højdemålere i fly.

Trykket tæt ved jordoverfladen falder ca. 12 pascal for hvermeter, man kommer højere op. Med nøjagtige barometre, erdet muligt at måle dette trykfald og dermed bestemme højdenret præcist.� Kopiark 3.5, 3.6 og 3.7

Tryk i væskerI luft falder trykket 12 pascal for hver meter, man kom højereop. Men i vand er denne trykændring meget større. For hver10 meter man kommer dybere ned i vandet, stiger trykket ca.100 000 pascal eller 1 atmosfære.

Dykker man bare et par meter ned, mærkes vandets tryk iørerne. Dykker man dybere, bliver lungerne presset sammen,

55

TrykenhederTryk angives i pascal. Nedenfor er anført

en række enheder og omsætningen mellem

disse enheder.

1 N/m2 = 1 pascal = 1 Pa.

1 atmosfære = 1 atm = 101.325 Pa.

1 atm = 760 mmHg.

Torricellis barometerEvangelista Torricelli, italiensk fysiker

(1608-1647).

Torricellis rør er et barometer, der kan vise

luftens tryk. Kviksølvet i røret laver samme

tryk som hele atmosfæren. Det er årsagen

til en ældre trykenhed, nemlig “mmHg”,

der udtales millimeter kviksølv. Luftens tryk

er 760 mmHg.

TRYK OG OPDRIFT

så de nærmest tømmes for luft. Snorkeldykning kan kun fore-gå tæt under overfladen, hvor lungerne stadig kan fungeremed luft ved atmosfæretryk.

Dykker man dybere, må man ånde gennem et specieltmundstykke, der er i forbindelse med nogle luftflasker. Påden måde får man luft ved et tryk, der er så højt, at lungerneikke klapper sammen.

Pascal og lufttrykketTrykenheden pascal er opkaldt efter franskmanden BlaisePascal, der i 1648 udførte et berømt eksperiment, med detnetop opfundne kviksølvbarometer. Pascal mente, at atmosfæ-ren vejede noget, og at trykket derfor faldt, når man bevægedesig op.

Da Pascal var svagelig, lod han sin svoger bære to barome-tre halvanden kilometer op ad en bjergside, hvor trykket blevaflæst. For at være sikker måtte svogeren fem gange op ogned. Luftens tryk var 125 mmHg lavere halvanden kilometeroppe på bjergsiden. På denne måde blev det vist, at trykketfaldt med højden, og at atmosfæren vejede noget.

56

I det moderne barometer til venstre

sidder bag skalaen en lufttom dåse som på

barometret til højre.

I billedet til højre ses et aneroidbarometer.

Det indeholder en lille dåse med bølget

overflade. Dåsen er lufttom. En kraftig fjeder

sørger for, at dåsen ikke klapper sammen.

Havde fjederen ikke været der, ville dåsen

klappe sammen. Er der højtryk, bliver dåsen

mast lidt mere sammen, end når der er

lavtryk. Den lille forskel kan få en viser til

at flytte sig, så man på skalaen kan aflæse

trykket.

TRYK OG OPDRIFT

57

Blaise Pascal, fransk fysiker og matematiker

(1623-1662).

Pascal viste i 1648, at luftens tryk blev

mindre med højden. I dag er enheden for

tryk opkaldt efter ham.

EKSP

ERIM

ENT Ballon-eksperimentet

Når man puster balloner op, vil trykket inden i ballonen

være lidt over en atmosfære. Det kan være omkring

0,1 atmosfære højere end trykket udenfor. Man kan i stedet

for at puste også bruge en ballonpumpe, men i fysiklokalet

er der andre måder, når en ballon skal blive større!

Pust en ballon ganske lidt op. Bare to eller tre “pust”.

Luk ballonen. Ballonen anbringes i en vakuumklokke.

Når vakuumklokken pumpes lufttom, vil man se, at ballonen

vokser og vokser. Til sidst, når den næsten fylder vakuum-

klokken, vil den måske gå i stykker.

Når luften fjernes uden om ballonen, vil trykforskellen

mellem luften i ballonen og luften udenfor blive større.

Luften i ballonen kan derfor udvide sig, indtil der er igen

er næsten samme trykforskel mellem ude og inde.

Når al luft er pumpet ud af vakuumklokken, og trykket er

blevet næsten nul atmosfære, vil ballonen helt fylde

klokken. Trykket er nu kun omkring 0,1 atmosfære inden

i ballonen. Der er altså stadig samme trykforskel mellem

ude og inde.

Eksperimentet kan også laves med flødeboller eller hår-

mousse.

Nyttige oplysningerTrykket ved jordoverfladen er normalt

101.325 pascal eller 1 atmosfære.

Trykket ved jordoverfladen skyldes vægten

af en luftsøjle, der strækker sig til

atmosfærens top.

Trykket i atmosfæren falder, når man

bevæger sig opad.

Trykket i vand stiger 1 atmosfære, når

man går 10 meter ned.

OpdriftFor over 2000 år siden levede på Sicilien en berømt matemati-ker og naturforsker, der hed Archimedes. Han var ven medkongen og hjalp med beregninger af kastemaskiner og andetkrigsudstyr.

En gang mente kongen, at han var blevet snydt af sin guld-smed. Kongen troede, at hans krone ikke var lavet af rentguld, men at der var blandet et billigt metal i guldet. Efter atArchimedes havde været en tur i sit badekar, løste han kon-gens problem. Det fortælles, at den uærlige guldsmed blevhenrettet, efter at Archimedes havde vist, at kongekronen ikkevar lavet af rent guld. Hvordan kunne Archimedes mon efteren tur i badekarret afsløre dette snyderi?

Lægger man sig i et badekar, stiger vandet. Kroppen for-trænger noget vand, så vandstanden øges.

Ved at se på vandoverfladen fik Archimedes den ide, atman kunne finde kronens rumfang ved at måle, hvor megetvandet steg. Har man fundet kronens rumfang, kan dens den-sitet beregnes, når også massen er målt. Archimedes kunne nusammenligne densiteten af en klump rent guld med konge-kronens densitet. Herved blev svindleren afsløret.

Opdrift i vandArchimedes fortsatte med at undersøge ting, der blev sænketned i vand. Hvorfor flyder noget, mens andet går til bunds?Archimedes fandt på et nyt begreb, der kaldes opdrift. Dettebegreb forklarer, hvorfor nogle stoffer flyder, mens andresynker.

Opdrift er en kraft, der virker opad på enhver genstand, derer nede i en væske. Archimedes’ opdagelse var, at opdriften påen genstand er lige så stor som tyngdekraften på den væske,der er fortrængt af genstanden. Den fortrængte væske er denvæske, der før var på genstandens plads.

Hvis kongekronen havde et rumfang på en halv liter, villeden fortrænge en halv liter vand, når den var i vandet. En halvliter vand har massen 0,50 kilogram. Derfor er tyngdekraften påden halve liter vand 5,0 newton. Der er altså en opdrift på kon-gekronen på 5,0 newton. Når kronen vejes i luft, vil en kraftmå-ler vise 5,0 newton mere, end når den vejes, mens den er i vandet.

TRYK OG OPDRIFT

58

TRYK OG OPDRIFT

59

VarmluftballonVarmes luft op, vil den udvide sig og dermed

fylde mere. Den varme luft vil derfor få en min-

dre densitet (massefylde) end den kolde luft.

Den varme luft vil bevæge sig opad, fordi der er

en opdrift på den.

Prøv, om du kan få en tynd plastpose til at flyve.

Brug fx en affaldspose. Lav en lille gondol under

posen. Læg et par clips i gondolen. Luften i

posen opvarmes med en bunsenbrænder. Er du

heldig, vil posen kunne bevæge sig mange

meter op.

EKSP

ERIM

ENT

Nyttige oplysningerOpdriften på en genstand er lige så stor

som tyngdekraften på den fortrængte

væske- eller luftmængde.

TivoliballonerI tivolier kan man købe såkaldte gasballo-

ner, dvs. balloner, der vil stige til vejrs, hvis

de ikke bliver holdt fast i en snor. Der er

ikke almindelig luft, men den lette gas,

helium, i disse balloner. De vil flyve til vejrs,

fordi der er en opdrift på dem, som er

større end

tyngdekraften.

Opdrift kan være svært at forstå. En korkprop og en stenmed samme størrelse har samme opdrift, når de er helt undervand. Stenen synker til bunds, fordi tyngdekraften på den erstørre end opdriften. Proppen ryger op til overfladen, fordiopdriften er større end tyngdekraften.

Mennesker har næsten samme densitet som vand. Er duhelt under vand i en svømmehal, er vægten af det fortrængtevand lige så stor som vægten af din krop. Opdriften er næstenden samme som tyngdekraften. Så under vand kan man følesig vægtløs.

Is har en densitet, der er 0,9 kilogram pr. liter, mens van-dets er 1,0 kilogram pr. liter. En isklump vil derfor flyde i over-fladen af vandet med 90 procent af sit rumfang under vand.� Kopiark 3.8, 3.9 og 3.10

Opdrift i luftOpdrift er noget, man mærker ved en tur i vandet. Skibe kanflyde på overfladen, fordi der er opdrift. Men der er også opdrifti luft. Den er bare meget mindre og mærkes kun sjældent.

60

CAFE KOSMOS

Inde i kroppen fører blodet bl.a.luftens oxygen rundt til cellerne.Når hjertet trækker sig sammen,øges trykket, så blodet pumpesrundt i kroppen. Hver gang hjertetslår, stiger trykket. Så vi har alle etlille overtryk i kroppens pulsårer.Når blodet kommer ud i de småblodkar, falder trykket, inden blo-det gennem blodårerne strømmertilbage til hjertet. Pumpeslaget frahjertet sætter igen trykket op, såblodet kan starte en ny rundtur ikroppen.

Trykket i kroppens kredsløb målesnormalt i den ældre trykenhedmmHg. Hos en sund person erblodtrykket omkring 120 mmHg.Det svarer til ca. en sjettedel af detnormale lufttryk. Hvis Hales eksper-iment var blevet udført på et men-neske, ville blodet i røret svinge itakt med hjerteslaget omkring 1,6meter oppe. Husk, at 1 atmosfæresvarer til trykket af en vandsøjle på10 meter.

Blodtrykket kan måles, ved at ensåkaldt manchet spændes rundtom overarmen. Lægen pumper luftind i manchetten. Den presser påoverarmen, så blodet stopper ogikke kan løbe ned til hånden. Nulukker lægen langsomt luften ud afmanchetten, og på et tidspunktbegynder blodet igen at løbe. Detkan lægen høre ved at lytte efterpulsslaget på patientens arm ligeunder manchetten. Det tryk, der eri manchetten, når blodet igen kankomme ned til hånden, er blod-trykket.

Læger angiver blodtrykket ved total, fx 120 og 80. Det betyder, at tryk-ket, når det er højest, lige når hjertettrækker sig sammen, er 120 mmHg.Værdien 80 angiver trykket (i mmHg)

TRYKKETI DIN KROPI 1733 udførte den engelske præst Stephen Haleset eksperiment med en hest. Et tyndt messingrør blevopereret ind i pulsåren i hestens hals. I enden afmessingrøret var et tyndt glasrør. Blodet steg næstentre meter op i røret. I glasrøret kunne Hales se blodetsoverflade bevæge sig op og ned i takt med hestenshjerteslag. Hales kunne direkte se hestens blodtryk.

61

CAFE KOSMOS

i pulsåren, når det er lavest. Er disseto tryk højere, har patienten etforhøjet blodtryk.

Ældre mennesker lider tit af forhøjetblodtryk. Det kan opstå, hvis der erfor meget modstand i kredsløbetrundt i kroppen. Hjertet presser,men blodstrømmen møder mod-stand, og så stiger trykket. Hvistrykket bliver for højt, belasteshjertemusklen, og der kan opstå åre-forkalkning, som kan skade specielthjertet, hjernen, nyrerne og benene.

Unge mennesker har sjældentforhøjet blodtryk, men er man fxnervøs, ophidset eller forelsketstiger trykket, uden at det dog erfarligt.

STETOSKOPER

Når en læge skal lytte til enpatients vejrtrækning, hjerte- ellerpulsslag bruges et stetoskop. Detbestår normalt af en lille tragt, deranbringes fx ved patientens hjerte.Med to tynde slanger er derforbindelse fra tragten til lægensører. Med et stetoskop kan lægentydeligt høre de forskelligeklaplyde fra hjertet. Nogle ste-toskoper har også elektroniskforstærkning, så svage lyde bedrekan høres.

Stetoskopet blev opfundet forsnart 200 år siden. Tidligere havdelægerne lyttet til hjerte- og lunge-lyde ved at lægge øret til patien-tens bryst eller ryg. Det fortælles,men det er nok bare en god histo-rie, at en ung læge følte sig megetgenert, da han skulle lægge øret tilen smuk kvindes bryst. Han rulledei stedet et stykke papir sammen tilet rør. Med papirrørets ene ende iøret og den anden ende på patien-

tens bryst, kunne hjertelydentydeligt høres. Ud fra denne erfa-ring udviklede lægen de første ste-toskoper af træ. Denne model bru-ges stadig af jordemødre, når deskal lytte efter fostres hjertelyd.

TRYK I STRØMMENDE VÆSKE

Når en væske strømmer i et rør,sker der noget underligt: Trykketfalder! Når farten vokser, faldertrykket endnu mere. Det sammegælder for luft, der bevæger sighurtigt. Drengen på tegningenpuster vandret frem. Det får dethængende stykke papir til hæve sigTrykket på papirets overside er

nemlig blevet lavere, fordi luftenbevæger sig.

I kapitel 2 blev vist, at der kommerdampbobler i vand, der koger. Dissedampbobler kan også dannes, nårtrykket sættes ned. Og det skernetop i en væske, der strømmerhurtigt nok. Under opvarmning afvand kan man høre, når damp-boblerne klapper sammen. Den lydkan også høres, når dampbobler ihurtigt strømmende vand klappersammen.

Presser man en vandslange sam-men, strømmer vandet hurtigere.Trykket falder derfor. Der dannesbobler, og når boblerne falder sam-men, kan høres en hvislelyd.

Når lægen foretager en blodtryks-måling, er det ikke pulsslaget, derlyttes efter. Lægen lytter efter den”hvislelyd,” der opstår, når trykketi manchetten mindskes. Lige nårdet første blod igen begynder atløbe, er der fart på. Trykket falder,der dannes dampbobler. Og nårboblerne klapper sammen, kom-mer den hvislelyd, lægen lytterefter.

62

DET VED DU NU OM TRYK OG OPDRIFT

TYNGDEKRAFT

TRYK

TRYK I LUFT OG VÆSKER

� Enheden for kraft er newton,der forkortes N.

� Alt her på Jorden er påvirket aftyngdekraften. Dens retning ermod Jordens centrum.

� Tyngdekraften på et kilogramer ca. 10 newton.

� Ganger man massen (i kilogram)med ti, får man tyngdekraften(i newton).

� Trykket på en flade er kraften divideret med fladens areal.

� Enheden for tryk er newton pr. kvadratmeter, N/m2,der også kaldes pascal eller Pa.

� Kraften på en flade er trykketganget med fladens areal.

� Trykket ved jordoverfladener normalt 101.325 pascal eller1 atmosfære.

� Trykket ved jordoverfladenskyldes vægten af en luftsøjle,der strækker sig til atmo-sfærens top.

� Trykket i atmosfæren falder,når man bevæger sig op.

� Trykket i vand stiger 1 atmo-sfære, når man går 10 meterned.

OPDRIFT

� Opdriften på en ting er lige såstor som tyngdekraften på denfortrængte væske- eller luft-mængde.

63

PRØV DIG SELV

KAN DU HUSKE? FORSTÅR DU?

� Hvad er enheden for kraft?

� Hvilke trykenheder kender du?

� Er der samme opdrift på enkubikcentimeter bly og enkubikcentimeter sten, der liggeri vand?

� Forklar forskellen på en kraftog et tryk.

� Brug begreberne kraft og tryktil at forklare, hvorfor man meden hammer kan slå søm i envæg.

� En sten hænger i en kraftmåler,der viser 3,8 newton. Stenendyppes ned i et glas med vand.Vil kraftmålerens visning ændres?

� Hvorfor kan man nemt bære enbog i hånden, men hvis denbalancerer på en blyant på hån-den, gør det ondt?

� Når du åbner døren til etkøleskab kort tid efter, at dener lukket, kan du mærke, at derskal bruges en større kraft endnormalt. Hvorfor det?

� Hvorfor flyder træ på vandet,mens sten synker til bunds?

� Hvorfor falder trykket, når manbevæger sig op i luften?

� Du har været meget dumdristigog er om vinteren gået ud påen sø, hvor politiet endnu ikkehar givet grønt lys forskøjteløb. Isen begynder atknage. Hvad skal du gøre? Ståstille? Løbe hurtigt mod land?Eller lægge dig ned på isen ogmave dig mod land?

� Hvad tror du, der sker, når enisklump anbringes i et glas medsprit? Flyder den i toppen ellerligger den på bunden?

� Hvordan virker en cykelpumpe?

UDFORDRING

Elektricitet� ELEKTRISK LADNING

� ELEKTRISK STRØM OG BATTERIER

� SPÆNDING OG RESISTANS

� ELEKTRISKE KREDSLØB

� CAFE KOSMOS: LYN OG TORDEN

Det moderne samfund bruger energi, der sendes ud til os vedhjælp af bl.a. elektrisk strøm. Radio, tv-apparat, køleskab, computer, opvaskemaskine og opladning af mobiltelefon elleriPod virker kun, når der tændes for stikkontakten. Uden elektrisk strøm ville din hverdag se helt anderledes ud. Men også i levende væsner er der elektricitet. En elektrisk ål kanblive op til to meter lang. Den lever i floder og søer i Sydamerika.Føden får den ved at dræbe eller lamme små fisk med et elektriskstød. Den elektriske ål kan lave et stød med en meget høj spæn-ding. Herved sendes en elektrisk strøm gennem byttet.

Hvad har du brugt elektrisk strøm til i dag?

Hvorfor bliver balloner elektriske, når man gnider på dem?

Hvorfor er elektrisk strøm farlig?

Hvad betyder det, at der er 230 volt i stikkontakterne?

Hvordan opstår et lyn?

Hvorfor skal batteriet i en mobiltelefon genoplades?

65

ELEKTRICITET

Elektrisk ladningHvert år, især om sommeren, er der voldsomme tordenvejr iDanmark. Lange gnister mellem himmel og jord lyser op oglaver kraftige brag. Lynene kan starte ildebrande og i sjældnetilfælde slå mennesker og dyr ihjel. I lynene løber der en elek-trisk strøm. Lynene flytter en elektrisk ladning mellem skyer-ne og jorden. Men hvad er elektrisk ladning?

Positiv og negativ ladningUndertiden oplever man mærkelige kræfter. Børster ellerreder man tørt hår, vil det stritte, som om noget trækker i det.Gnider man en ballon på blusen, kan ballonen bagefterhænge på en væg eller et loft. Begge fænomener skyldes kræf-ter mellem elektriske ladninger.

Alt stof er opbygget af meget små partikler med ladning.Der findes to slags ladning, der kaldes positiv og negativ lad-ning. Den negative ladning hører til elektronerne, der er megetsmå. Elektronerne bevæger sig omkring de større, positivtladede atomkerner, se kapitel 7. Den positive ladning i kernenhører til protonerne. Denne ladning, der kaldes elementarlad-ningen, er den mindste, der findes. I kernen findes også neu-troner, der ikke har en elektrisk ladning.

To partikler med samme negative og positive ladning vilsamlet være uden ladning. Normalt er alt stof tilsyneladendeuden ladning, fordi der er lige meget positiv og negativ lad-ning.

Mange stoffer har den egenskab, at når man gnider pådem, vil der enten tilføres eller fjernes nogle elektroner.Stoffet bliver elektrisk opladet. Det bliver negativt, hvis dertilføres elektroner. Positivt, hvis der fjernes elektroner. Så nårman børster håret eller gnider ballonen, flyttes der elektronerfra et sted til en andet.

Ladning har en interessant egenskab. To positive ladning-er frastøder hinanden, og to negative ladninger frastøder hin-anden. Men en positiv og en negativ ladning tiltrækker hin-anden. Så når håret “bliver elektrisk” og stritter, er det fordi,de enkelte hår alle har fået samme slags ladning og derfor fra-støder hinanden.� Kopiark 4.1 og 4.2

66

I et atom bevæger negative elektroner sig

omkring en kerne med positive partikler.

Samlet har hele atomet ingen ladning.

KGB4.03 Et flot lyn imargen. Udenundertekst.

ELEKTRICITET

Ladning og dens enhedLadning kan ikke ses. Ladning er en grundlæggende ting inaturen. Ladning kan hverken opstå eller forsvinde. Ladninger noget, der kan flyttes, som når batteriet i en mobiltelefonoplades. Ladning, der flyttes, kaldes elektrisk strøm.

Som alle andre fysiske størrelser har ladning også enenhed. Den hedder coulomb og forkortes C. Enheden udtales“ku-long” med tryk på anden stavelse. En ladning på 1 cou-lomb er meget stor. En gnedet ballon har fået en ladning, derer under en milliardtedel af en coulomb.

Kunne man anbringe ladningerne 1 coulomb på to bal-loner, der er 1 meter fra hinanden, ville kraften mellem demvære enorm. Den ville være som tyngdekraften på en halv mil-lion elefanter!

Elektronerne, der kredser om atomkernen har en negativladning. Den er omkring 10.000.000.000.000.000.000 (10 milli-arder milliarder) gange mindre end ladningsenheden, 1 cou-lomb. Der findes ikke ladninger, som er mindre end elektro-nens ladning.

Statisk elektricitetAlle har prøvet at få et elektrisk stød. Trækker man en bluseover hovedet, kan man tit høre, at det knitrer. Det er små gni-ster, der springer mellem blusen og kroppen. På nogle gulv-materialer bliver man også opladet bare ved at gå en kort tur.Også her kan der komme gnister, når man bagefter rører vednoget, der er forbundet med jorden, fx en bil. Det er normalthelt ufarligt, men alligevel generende.

67

Nyttige oplysningerDer findes to slags ladning, positiv

og negativ.

Enheden for ladning er coulomb,

der forkortes C.

Ladninger med samme fortegn frastøder

hinanden, og ladninger med forskellige

fortegn tiltrækker hinanden.

Elektronen har en negativ ladning,

elementarladningen.

Ladninger med ens fortegn frastøder hinan-

den, mens ladninger med modsat fortegn

tiltrækker hinanden.

ELEKTRICITET

68

Elektrisk hår

En båndgenerator eller en van de Graaff-generator er en

maskine, hvor et kørende gummibånd flytter ladning op i en

hul metalkugle. I bunden af apparatet gnider gummibåndet

på et materiale, der oplader det. Det er helt på samme måde

som ballonen, der blev opladet ved at blive gnedet mod en

bluse. I båndgeneratoren bliver det bare ved, så der samles en

meget stor ladning på metalkuglen.

Står du på en flamingoplade eller en skammel af et materiale,

som ladninger ikke kan gå gennem, og har du hånden på

båndgeneratorens kugle, bliver du opladet. Hvis vejret og dit

hår er tørt, vil du få strithår.

Hvis du prøver at røre ved noget, vil der springe korte gnister.

Det kan være ubehageligt og overraskende, men er ikke far-

ligt. Kan du ikke lide at få stød, undgås det ved, at du fx med

en nøgle i hånden rører ved noget, der er i forbindelse med

jorden. Så forsvinder ladningen, uden at du mærker noget

ubehageligt.

EKSP

ERIM

ENT

ELEKTRICITET

69

Elektrisk strøm og batterierI båndgeneratoren blev metalkuglen opladet. Men når gnistener sprunget, er hele ladningen flyttet. I batterier forsvinder lad-ningen ikke. Fra et batteri kan der fjernes ladning lidt efter lidt.Der bliver ved med at være en ladning i lang tid.

BatterierEt batteri har to poler, en positiv og en negativ. Et batteri vir-ker som et lager for ladning. Der er et overskud af positiv lad-ning ved den såkaldte pluspol. Det er forskellige kemiske stof-fer inde i batteriet, der skaber overskuddet af positiv ladningved pluspolen.

Der findes mange typer af batterier. De kemiske stoffer,der er i batterierne, er meget forskellige. Det afhænger af, hvadbatteriet skal bruges til. Bilens batteri, der hedder en akku-mulator, bruges, når motoren skal startes. Akkumulatorer ertunge, fordi de indeholder bly. I regnemaskiner sidder dermeget små batterier, der indeholder kviksølv. I mobiltelefo-nerne indeholder batteriet metallet lithium. Men fælles foralle batterier er, at der findes to poler, hvor der i lang tid er etoverskud og underskud af ladning.

Batterier indeholder kemiHvis man med en ledning forbinder pluspolen og minuspolenpå et batteri, vil ladning flytte fra den ene pol til den anden.Der løber en elektrisk strøm i ledningen. Strømmen vil bliveved med at løbe, fordi kemiske processer i batteriet hele tidensørger for, at der er et overskud af positiv ladning ved pluspo-len. Efter lang tid bliver batteriet dog “fladt”. Der er ikke læn-gere positiv ladning ved pluspolen. De kemiske stoffer i bat-teriet er blevet omdannede, og batteriet må kasseres eller gen-oplades. Husk, at brugte batterier ikke må smides væk, menskal afleveres til genbrug.

Når et batteri til en mobiltelefon bliver opladet, flyttes der3000 coulomb, som de næste dage får telefonen til at virke.Der var ufattelig store kræfter mellem to ladninger på 1 cou-lomb. Og så kan man alligevel gå rundt med 3000 coulomb ien mobiltelefon. Hvorfor mon det? � Kopiark 4.3

I et batteri vil de kemiske stoffer lave et

overskud af elektroner ved den ene pol og

et underskud ved den anden. Der er over-

skud af de negativt ladede elektroner ved

minuspolen.

Små batterier

kan se meget

forskellige

ud.

ELEKTRICITET

70

I en pære skal strømmen løbe gennem glø-

detråden, for at den kan lyse. Den ene ende

af glødetråden er i forbindelse med gevin-

det på siden af pæren. Den anden er i kon-

takt med den blanke prik i bunden af

pæren. I hvilke af de fire opstillinger vil

pæren lyse?

Elektrisk strømElektrisk strøm er ladning, der flytter sig. Det er den elektri-ske strøm, der får elpærerne til at lyse og fjernsynet til at virke.Der går også en elektrisk strøm, når gnisterne springer frabåndgeneratoren.

Der findes to slags strøm, jævnstrøm og vekselstrøm. Frastikkontakterne i væggen kommer vekselstrøm, der løber fremog tilbage i ledningerne. Fra batterier kommer jævnstrøm, derkun løber den ene vej.

På tegningen er vist et såkaldt elektrisk kredsløb med etbatteri og en pære. Strømmen løber gennem ledningen og pæ-ren. Strømmen løber fra batteriets pluspol gennem ledningenog hen til batteriets minuspol. Det er elektronerne, der bevæ-ger sig i ledningen.� Kopiark 4.4

AmpereElektrisk strøm i en ledning kan sammenlignes med vand, derbevæger sig i et vandrør. Den mængde vand, der kommer udaf en vandhane, kan findes ved at måle, hvor mange liter derkommer hvert sekund. Vandstrømmen har enheden liter pr.sekund. På samme måde fortæller den elektriske strøm, hvormeget ladning der løber gennem ledningen i et sekund.

Strømmens styrke måles i enheden ampere, der forkortesA. Strømstyrken i en ledning er den ladning, der passerer etsted i ledningen hvert sekund. Når der et sted i en ledningpasserer 1 coulomb hvert sekund, er strømstyrken 1 ampere.

I en såkaldt “60 watt pære” løber der en strøm på ca. 0,25 ampere. I en elkedel eller en kogeplade løber der en strømpå 5 til 10 ampere.

Samme strøm overalt i en ledningLøber der strøm i en ledning og gennem pærer eller elektriskeapparater, er der samme strøm overalt i ledningen. På hvertsted i ledningen passerer der samme ladning hvert sekund.Ladningen bliver ikke brugt i pæren, selv om den lyser. Derkan ikke pludselig samle sig ladning et sted i en ledning.

Det er ligesom i en haveslange med vand. Åbnes der forhanen, er der samme vandstrøm overalt i slangen. Der kom-mer ikke pludselig mere vand et bestemt sted i slangen.

Skal strømmen løbe gennem en ledning,

skal der være forbindelse til batteriets to

poler. Elektronerne bevæger sig modsat

strømmens retning.

ELEKTRICITET

71

Amperemeter og strømforsyningI fysiklokalet findes der instrumenter, der kan måle elektriskestørrelser. Et apparat, der kan måle elektrisk strømstyrke, kal-des et amperemeter. Et amperemeter skal anbringes i et elek-trisk kredsløb, så strømmen går gennem amperemetret.

På nogle amperemetre kan strømstyrken aflæses på et dis-play. På andre, lidt ældre typer, aflæser man strømstyrken vedat se på en viser. Der findes også instrumenter, der kan måleflere forskellige elektriske størrelser. De kaldes multimetre.“Multi” betyder mange. Et multimeter kan altså bruges til atmåle mange forskellige elektriske størrelser, fx den spænding etbatteri har. Multimetret kan måle både jævnstrøm og veksel-strøm. Benytter man et multimeter, skal man sørge for, at det erindstillet til måling af netop den størrelse, man er interesseret i.

I fysiklokalet findes også strømforsyninger. Det er kasser,der på forsiden har to stik, der fungerer helt som batteriets topoler. Strømforsyningen kan indstilles, så den leverer enønsket spænding mellem de to stik. På nogle strømforsyning-er findes også et amperemeter, der viser den strømstyrke, derleveres af strømforsyningen.� Kopiark 4.5 og 4.6

Elektronerne bevæger sigmod strømmens retningDa batteriet blev opfundet sidst i 1700-tallet,

vedtog man, hvad der var plus- og minus-

polen. Man besluttede, at strømmen gik fra

den positive til den negative pol. I begyn-

delsen af 1900-tallet blev det opdaget, at

det var de negativt ladede elektroner, der

bevægede sig, når der løb en strøm.

Der er et overskud af elektroner ved

minuspolen. De flytter sig i ledningen hen

til pluspolen. Elektronerne bevæger sig altså

i modsat retning af strømmen. Når elektro-

nerne går fra minuspolen til pluspolen,

betyder det, at strømmen går fra pluspolen

til minuspolen.

Strøm er ikke bare elektrisk. Man kan tale om

en strøm af cyklister. Her er ”strømstyrken”

det antal cyklister, der kører over broen hvert

sekund. Man kan også tale om den mængde

vand, der hvert sekund passerer under broen.

Det er en vandstrøm.

Elektriske måleinstrumenter aflæses enten på

en skala med en viser eller på et display.

Strømmende vand og elektrisk strømElektrisk strøm med usynlige elektroner kan være svært atforstå. Men noget lignende, nemlig strømmende vand, ernemmere at forstå. Ladning, der bevæger sig i en ledning, eren elektrisk strøm. Vand, der strømmer i et rør, kan opfattessom en vandstrøm. Båndgeneratoren er opladet, og når gni-sten springer, forsvinder al ladning. Et glas fyldt med vand erogså “opladet”. Vendes bunden i vejret på glasset, forsvinderalt vandet på én gang.

I et batteri er der hele tiden et overskud af ladning ved denene pol. Det kan sammenlignes med en beholder med vand,der er løftet et stykke op. Forbindes batteriets poler med enledning, vil der løbe ladning gennem ledningen. Der går enelektrisk strøm. Sættes en slange på vandbeholderen, vil derløbe vand gennem slangen. Der løber en vandstrøm.

Strømmen er konstantI ledningen er der overalt samme strøm. Og i vandslangen vilder hele tiden passere den samme vandmængde hvert sekund.Der er altså også samme vandstrøm overalt. Batteriet kanblive ved med at levere ladninger, så strømmen kan fortsættemed at løbe. Vandbeholderen kan blive ved med at levere vand,så vandstrømmen kan fortsætte. Til sidst bliver batteriet fladt,og strømmen stopper. Til sidst bliver vandbeholderen tom,og vandstrømmen stopper.

ELEKTRICITET

72

Nyttige oplysningerEt batteri er “et lager” for ladning.

Et batteri har en pluspol og en minuspol.

Der findes to slags strøm, jævnstrøm

og vekselstrøm

= er symbolet for jævnstrøm

~ er symbolet for vekselstrøm.

Strømstyrken er den ladning, der hvert

sekund passerer gennem en ledning.

Enheden for strømstyrke er ampere,

der skrives A.

Til venstre: Elektrisk strøm og strømmende

vand ligner på mange måder hinanden. I

slangen fra spanden strømmer der vand. Der

løber en vandstrøm. I ledningen fra batteri-

et ”strømmer” der elektroner. Der går en

elektrisk strøm.

Til højre: Pumpen fylder vand i beholderen,

og opladeren sender elektroner til batterierne.

Beholderen bliver fuld, og batterierne

bliver opladede.

ELEKTRICITET

73

Er vandbeholderen blevet tom, kan der pumpes mere vandop i spanden. Så kan strømmen igen begynde at løbe. Et bat-teri bliver til sidst fladt. Men mange batterier kan genoplades,så de igen kan levere en strøm. En genopladning flytter elek-troner ind i batteriets “depot for ladninger”.

Sættes en pære i det elektriske kredsløb, vil den lyse. Denbruger noget af energien fra den elektriske strøm. Sættes enlille propel ind i vandstrømmen, vil den rotere. Propellen bru-ger noget af energien fra vandstrømmen.

Strømmens størrelseStørrelsen af den elektriske strøm afhænger af ledningen og afde genstande, fx pærer, der sidder i ledningen. Vandstrømmenafhænger af rørets tykkelse og længde. Det giver forskelligmodstand mod vandstrømmen. Den tilsvarende elektriskestørrelse, der kaldes resistansen eller modstanden i ledningen,beskrives i næste afsnit. I nogle stoffer er det meget vanskeligtat få elektrisk strøm til at løbe. Her er resistansen stor. Detsvarer til at tømme et badekar gennem et sugerør.� Kopiark 4.7

EKSP

ERIM

ENT Hvor stor er strømmen?

Med en energisparemåler kan man måle størrelsen af den strøm, som et elektrisk

apparat bruger. Vælg en række elektriske apparater. Bestem den strøm,

der løber gennem de forskellige apparater. Hvilke apparater er ”strøm-slugere”?

Bestem fx strømstyrken i en hårtørrer, en elkedel, en mobiloplader, et tv-apparat,

en almindelig pære, en energisparepære, et strygejern, en radio

og en lyskæde.

Voltmetret viser, at spændingsfaldet

over batteriet er 4,50 volt.

ELEKTRICITET

Spænding og resistansBatterier har en elektrisk spænding. I eksemplet med vandbe-holderen og slangen kommer der mere “tryk på vandet”, nårbeholderen løftes højere op. Batteriets spænding svarer til denhøjde, beholderen er løftet. En spænding eller en spændings-forskel angives med enheden volt, der forkortes V. Spæn-dingen i et elektrisk kredsløb svarer til trykket i vandslangen.

I elektriske kredsløb kan der, på samme måde som i vand-slangen, løbe en større eller mindre strøm. Bliver trykket i slang-en større, kan der løbe en større vandstrøm. Størrelsen af strøm-styrken afhænger af batteriet og af de materialer, strømmenløber gennem. For at beskrive batteriet, bruges dets spænding. � Kopiark 4.8

SpændingsforskelPå batterier er angivet spændingsforskellen mellem plus- ogminuspolen. Nogle har spændingsforskellen 1,5 volt andrehar 4,5 volt. I mobiltelefonens batteri er spændingsforskellen3,7 volt. Spændingsforskellen har noget at gøre med den ener-gi, batteriet kan aflevere.

I almindelige stikkontakter er der en spændingsforskel på230 volt.

Spændingsforskelle kan måles med et voltmeter. Skal manmåle et batteris spænding med et voltmeter, skal de to led-ninger gå fra voltmetrets stik til hver pol på batteriet.

74

Du er selv et batteriI kroppen er der også elektriske spændinger.

Kemiske stoffer i cellerne laver spændings-

forskelle på omkring 0,1 volt. Der er altså

små batterier i cellerne.

Gennem nerverne, der som ledninger for-

binder kroppens dele, sendes elektriske sig-

naler. Disse signaler kan gå fra øjet til hjer-

nen. På den måde kan hjernen danne et bil-

lede af det, som øjet ser. Signalerne kan også

gå fra hjernen til en muskel, der på den

måde får besked om at trække sig sammen.

Det er også elektriske signaler, der får

hjertet til at slå. Nogle patienter med hjerte-

problemer har fået opereret en pacemaker

ind i kroppen. Den sørger for at sende et

elektrisk signal til hjertet. Omkring en tien-

dedel af den mad, som du spiser, bruges til

at holde gang i dit indre elektricitetsværk.

ELEKTRICITET

De første batterierFrølår er en lækker ret i Sydeuropa. Den italienske læge LuigiGalvanis kone blev en dag i 1786 meget forskrækket. Da hunskar benene af en død frø, så hun, at benet spjættede, når hunrørte det med en køkkenkniv. Det fik Galvani til at arbejdevidere med frølår. Han opdagede, at frølåret spjættede kraf-tigt, når han berørte nerven til musklen med to tråde af mes-sing og jern.

Galvani havde uden at vide det lavet et batteri, hvis spæn-ding fik det døde lår til at bevæge sig. Han kaldte kraften foranimalsk elektricitet (dvs. dyrisk elektricitet), fordi han troede,at virkningen kun forekom i dyr.

Få år senere kunne italieneren Alessandro Volta vise, at deropstår en elektrisk spændingsforskel, når to forskellige metallerer i kontakt med hinanden gennem en væske. Volta konstrue-rede de første batterier med plader af zink og kobber i en salt-opløsning. Enheden for spænding, volt, er opkaldt efter Ales-sandro Volta.� Kopiark 4.9 og 4.10

75

Når batterier anbringes i serie, dvs. efter

hinanden, bliver den samlede spænding større.

Inden i mange batterier sidder der flere seriefor-

bundne, mindre batterier. Et fladt lommebatteri

på 4,5 volt indeholder tre mindre batterier.

Voltas batteriAlessandro Volta, italiensk fysiker

(1745-1827).

Volta lavede det første batteri, en såkaldt

voltasøjle. Batteriet bestod af skiver af to

metaller. Mellem skiverne var der papstykker,

der havde været vædet i en saltopløsning.

ELEKTRICITET

Ledere og isolatorer Elektrisk strøm bevæger sig nemt gennem metaller, mens derikke kan løbe strøm gennem mange andre stoffer. Stoffer ind-deles derfor i ledere og isolatorer. En isolator kan ikke ledeelektrisk strøm og bruges fx til at isolere ledninger. Omkringde fleste ledninger er et lag af plastic, der sørger for, at der ikkeer andre ting, der rører selve ledningen.

ResistansFor at kunne fortælle, hvor godt eller dårligt et stof leder denelektriske strøm, har man indført begrebet resistans. Tidligerehed denne størrelse modstand. I daglig tale bruger mange sta-dig betegnelsen modstand.

Har man en bestemt spændingsforskel i sit batteri, vil enlille resistans i ledningen mellem polerne betyde, at der løberen stor strøm. Omvendt vil en stor resistans betyde, at strøm-men bliver lille.

Enheden for resistans kaldes ohm. Enheden forkortes meddet græske bogstav Ω, der hedder omega. I en “60 watt pære”er resistansen 900 ohm. � Kopiark 4.11 og 4.12

Ohms lovDer er en sammenhæng mellem resistans, spændingsforskelog strømstyrke. Der gælder, at

Resistans = Spænding

Strømstyrke

Denne ligning, der er lavet af den tyske fysiker Georg Ohm,kaldes Ohms lov.

Med Ohms lov kan man beregne strømstyrken i fx enpære, når man kender spændingsforskellen og resistansen.Loven kan også bruges til at bestemme resistansen, når strøm-styrken og spændingsforskellen er kendte. � Kopiark 4.13

DiagrammerI stedet for at tegne et elektrisk kredsløb som på figuren, kanman også lave et diagram. I et diagram er der bestemte sym-boler for de enkelte dele i kredsløbet. På figuren er symboler-

76

Elektrisk ålI ryggen på den elektriske ål, der lever i flo-

der og søer i Sydamerika, sidder der mange

små ”batterier”, hvert med en spændings-

forskel på 0,1 volt. Men batterierne sidder

efter hinanden. Det kaldes, at de sidder i

serie. På den måde kan den elektriske ål

pludselig åbne for et langt batteri med en

spændingsforskel, der kan blive omkring

500 volt. Det er nok til at lamme eller

dræbe byttet, som den elektriske ål derefter

æder.

Resistansen i en lille pæreI et kredsløb lyser pæren, når den tilsluttes

et batteri med spændingen 4,5 volt.

Amperemetret viser en strømstyrke på

0,11 ampere. Ohms lov kan nu bruges til

at bestemme resistansen i pæren.

Ohms lov giver, at

Resistans =Spænding

Strømstyrke

Resistansen bliver altså

4,5 volt

0,11 ampere = 41 ohm

Nyttige oplysningerEnheden for spændingsforskel er volt,

der skrives V.

Et batteri kan levere en spændingsforskel.

Enheden for resistans (modstand) er ohm,

der skrives Ω.

Metaller er normalt gode ledere for

elektrisk strøm, mens de fleste andre stoffer

er isolatorer.

ELEKTRICITET

77

ne vist. Et batteri vises med to parallelle streger, en kort og enlang. Den lange streg svarer til batteriets pluspol.

Amperemetret kan kun måle strømstyrken i kredsløbet,hvis strømmen løber gennem det. Det skal derfor anbringes,så den strøm, der løber gennem pæren, også vil løbe gennemamperemetret. Man siger, at det er anbragt i serie med pæren.

Voltmetret skal måle den spændingsforskel, som batteriethar. Derfor skal de to ledninger til voltmetret gå til batterietspoler. Voltmetret måler batteriets spændingsforskel, men dergår næsten ingen strøm gennem voltmetret, fordi dets resi-stans er meget stor.� Kopiark 4.14

ELEKTRICITET

78

Resistansen i en ledning er ikke konstant, men afhænger

af temperaturen.

En forlygtepære fra en bil forbindes med en strøm-

forsyning, der sender strøm gennem pæren. Et ampere-

meter måler strømstyrken og et voltmeter måler den

spændingsforskel, der er over pæren. Skru nu forsigtigt

op for strømforsyningen, så der løber 1,0 ampere

gennem pæren. Mål spændingsforskellen over pæren.

Find resistansen i pæren ved hjælp af Ohms lov.

Resistansog temperatur

Gentag forsøget, idet strømstyrken øges i spring på

1,0 ampere. Stop målingerne, når pæren begynder at

lyse meget kraftigt.

Benyttes i stedet en lommelygtepære, skal strømstyrken

starte med at være 0,1 ampere.

Er pærens resistans konstant? Hvad sker med

resistansen, når temperaturen stiger?

EKSP

ERIM

ENT

ELEKTRICITET

Elektriske kredsløbDer findes mange elektriske kredsløb i dine omgivelser. Defleste er meget store og komplicerede, men de er alle opbyggetud fra nogle simple kredsløb. Et tv-apparat kan se komplice-ret ud, når man fjerner bagklædningen (den plastskærm, dersidder på apparatets bagside). Men alt i apparatet er bygget opomkring få og ret simple kredsløb.

SerieforbindelseI elektriske kredsløb er der flere forskellige slags komponen-ter. En type, der er med i alle kredsløb, er en såkaldt resistor,der tidligere hed en modstand. På en resistor er angivet, hvil-ken resistans der er mellem dens to ben, dvs. mellem de to led-ninger, der stikker ud fra den.

Anbringes to resistorer efter hinanden, dvs. i serie, vilstrømmen møde en større modstand på sin vej. Resistansen erblevet større. Anbringes to ens pærer i serie, løber der kunhalvt så meget strøm, som hvis der kun var én pære i kredslø-bet. Den samlede resistans af de to pærer er dobbelt så storsom resistansen af en enkelt pære. Det gælder, at resistansen afen serieforbindelse er summen af de enkelte resistanser. En serie-forbindelse af to resistorer med resistanser på 33 Ω og 22 Ω haraltså en samlet resistans på 33 Ω + 22 Ω = 55 Ω.� Kopiark 4.15

Er elektrisk strøm farlig?Elektrisk strøm er farlig. Hvert år dræber elektrisk strømomkring fem mennesker i Danmark. De fleste ulykker ram-mer personer, der arbejder som elektrikere eller lignende. Menhvert år er der et eller to dødsfald, der skyldes uforsigtigopførsel eller defekte ledninger.

Det er strømmen, der dræber. Løber der en tiendedelampere gennem kroppen i nogle sekunder, vil hjertet bliveforstyrret, så man kan dø. I båndgeneratoren er der en megethøj spænding, mange tusind volt. Men strømstyrken i gni-sterne er lille, og de varer så kort tid, at der ikke er fare påfærde.

Kommer man til at røre ved stikkontaktens 230 volt, giverdet en alvorlig forskrækkelse og måske også brandsår. Man

79

Resistansen i en resistor bliver vist med

de farvede ringe.

ELEKTRICITET

bliver ikke slået ihjel af et kortvarigt stød, men det er en megetubehagelig oplevelse. For at få et stød, skal strømmen løbegennem kroppen. Særlig farligt er det, hvis strømmen løberfra den ene hånd til den anden og undervejs passerer hjertet.Kan man ikke slippe ledningerne eller standse strømmen, er230 volt en livsfarlig spændingsforskel.

Almindelige batterier er ikke farlige. Skolens strømforsy-ninger, som du bruger ved øvelser, er heller ikke farlige. Køre-ledninger til tog er ekstremt farlige. S-togene i Københavnbenytter 1500 volt. På jernbaner med elektrisk drevne lokomo-tiver benyttes en spændingsforskel på 25 000 volt.

Kortslutning og sikringerHvis et batteri forbindes med en ledning direkte fra den enepol til den anden, er resistansen (modstanden) i kredsløbetmeget lille. Ohms lov viser, at der vil løbe en meget stor strøm.Batteriet er kortsluttet.

Når et batteri kortsluttes, vil den store strøm hurtigt afla-de batteriet og desuden afgive så meget varme, at der kan skeulykker. Det er altså vigtigt, at man ikke kortslutter batteriereller stikkontakter.

Uheld kan imidlertid ske. Har man gamle ledninger, hvorisolationen er slidt. Har man anbragt et tungt møbel på enledning, så isolationen er gået i stykker. Har man pillet vednogle ledninger, så de ikke er monteret korrekt. Har man slåeten ledning op på væggen med et søm. I den slags tilfælde og imange andre situationer, kan der opstå en farlig kortslutning.

For at undgå at den store strøm ved en kortslutning ska-der personer eller starter en brand, er der i huse, biler, tv-appa-rater og mange andre steder anbragt sikringer. En sikringindeholder en tynd metaltråd, der opvarmes og smelter, såsnart strømmen gennem den bliver for høj. På den mådeafbrydes strømmen, inden der opstår farlige situationer.� Kopiark 4.16

Elektrisk effekt Når elektrisk strøm går gennem en pære, bliver pæren varmog lyser. Strømmen møder modstand i pæren. Derfor stigertemperaturen, når strømmen går gennem glødetråden. Blivertemperaturen høj nok, kommer der også lys.

80

I sikringerne er der en tynd tråd, der smelter,

når strømstyrken bliver for stor.

Kravler man ud over rækværket, risikerer

man at blive slået ihjel. Der er 25.000 volt

mellem broen og køreledningen. Rører man

køreledningen med benene, mens man holder

fat i broen, vil en dræbende strøm løbe

gennem kroppen.

ELEKTRICITET

Når pæren varmer og lyser, bruges der energi. Den energi,der bruges pr. sekund, kaldes effekten. Det er en størrelse, derstår på de fleste pærer og elektriske apparater.

Effekt måles i watt, der forkortes W. Man kan måle effek-ten ved at gange strømmen målt i ampere med spændingsfor-skellen målt i volt. Almindelige pærer kan være på 40 eller 60watt, men andre værdier findes også. En ovn i et elkomfur kanbruge fx 2000 watt, der også kan skrives som 2 kW.

Elektrisk energiNår man skal betale for strømmen til ovnen, er det naturlig-vis også af betydning, hvor længe man har haft tændt for den.Har ovnen været tændt i 1 time, og hele tiden brugt 2 kW,siger man, at der er brugt 2 kilo-watt-timer. En kilo-watt-timeforkortes kWh.

Den elektriske energi findes altså ved at gange effektenmålt i kilowatt med tiden målt i timer. Det er kilo-watt-timer-ne, altså energien, man betaler for. I 2007 kostede en kilo-watt-time omkring 1,80 krone.� Kopiark 4.17

81

Nyttige oplysningerDen samlede resistans af en serieforbindelse

er summen af de enkelte resistanser.

En strøm på en tiendedel ampere gennem

kroppen i nogle sekunder er livsfarlig.

For at undgå ulykker er der sikringer i alle

boliger og i de fleste elektriske apparater.

Elektrisk energi måles i kilo-watt-timer.

Størrelsen af den elektriske energi findes

som effekten i watt ganget med tiden

i timer.

Lyskæder

I en lyskæde til et juletræ sidder der en masse små pærer på en lang ledning.

Pærerne får strøm fra en transformator, der skal tilsluttes en stikkontakt. I skal dog ikke

bruge transformatoren, men en strømforsyning. Forbind lyskæden til strømforsyningen.

Skru op for spændingen, til lyskæden lyser normalt.

Hvor stor er spændingen? Mål også strømstyrken gennem lyskæden.

Ganges spændingen målt i volt med strømmen målt i ampere, bliver resultatet den effekt,

som lyskæden bruger. Resultatet har enheden watt. Hvilken effekt bruger lyskæden?

Hvilken effekt bruger en af pærerne i lyskæden? Hvilken effekt bruger en almindelig pære?

Lyser de andre pærer, når en enkelt pære tages ud af lyskæden? Prøv at måle den

spændingsforskel, der er mellem de to ledninger i fatningen. Lav et diagram,

der viser ledningerne og pærerne i lyskæden.

EKSP

ERIM

ENT

82

CAFE KOSMOS

Ordet “torden” betyder “Thors drøn”.Ordet kommer fra gamle dage. Den-gang troede man, at der kom tor-den, når den nordiske gud Thor i sinvogn kørte over himlen og svingedemed sin hammer. Men den forkla-ring tror ingen længere på.

den. Til jorden i hele Danmark lø-ber under 0,1 ampere. Og til heleJorden er strømmen fra himlen knap2000 ampere.

I et elektrisk kredsløb kan man ikkehave en strøm, uden at der er etbatteri. Strøm skal løbe rundt i etkredsløb. Så et sted i luften overJorden må der være et batteri. Hvorer det himmelske batteri? Svaret er,at tordenvejr er batterier, der flyt-ter ladning højt op i atmosfæren.

TORDENVEJR

Tordenvejr kræver varme, fugt ogluft i kraftig bevægelse. Det er der-for, at næsten alle tordenvejr i Dan-mark opstår om sommeren. Når luftbliver varm, vil den udvide sig ogstige til vejrs. Går bevægelsen hur-tigt, vil gnidning på vanddråberne ifugtig luft flytte ladninger påsamme måde som en ballon, derbliver gnedet mod en bluse. De la-dede dråber stiger til vejrs med denvarme luft, så der opstår storespændingsforskelle i skyen og mel-lem skyen og jordoverfladen.

En gnist kan springe en meter i luft,når der er en spændingsforskel påomkring en halv million volt. I entordensky kommer der hurtigt såstore spændingsforskelle, at der kandannes gnister, dvs. lyn.

Et rigtigt lyn kan være mere end enkilometer langt. Men det er startetsom en lille gnist. Et sted er derkommet en spændingsforskel, så engnist kan springe måske 25 meter.Der, hvor gnisten har løbet, er luf-ten varmet kraftigt op. Det bevir-ker, at den i et snævert ”luftrør” erblevet til en elektrisk leder. Det ersom om, der pludselig er kommeten elektrisk ledning i skyen.

LYN OG TORDEN

� Den amerikanske fysiker og statsmand Benjamin Franklin udførte i 1752 et

farligt eksperiment. Han sendte en drage op i en tordensky og så, at der kom

gnister fra dragesnoren. Han opfandt også lynaflederen, der er en metalstang på

taget af et hus. Stangen er med en kraftig ledning forbundet til jorden. Lyn slår tit

ned i ting, der rager op, så på den måde beskyttes selve huset mod at blive ramt.

Hvert år, især om sommeren, er der voldsomme tordenvejr i Danmark. Hvad sker i et tordenvejr, hvorforlyner det, og hvad har det med elektricitet at gøre?

ELEKTRISK STRØM I ATMOSFÆREN

Luft er ikke en perfekt isolator. Luftkan lede strøm. Med følsomme in-strumenter kan man måle, at derhele tiden går en meget lille strømfra himlen og ned til jordoverfla-

83

CAFE KOSMOS

Gennem denne ”ledning” løberstraks efter endnu en gnist, derdenne gang måske bliver 25 meterlængere. På denne måde kan derpå mindre end en tiendedel sekundlaves en lang “ledning” fra skyentil jorden. Og så kommer det rigti-ge lyn. Tit løber der flere lyn ligeefter hinanden i samme varme”ledning”.

I et lyn kan der være en strømstyrkepå op mod 100.000 ampere. Tempe-raturen kan blive meget høj, over30.000 °C. Det kan ikke overraske,at lynnedslag kan starte ildebrande.

Den høje temperatur får ”lynhur-tigt” luften til at udvide sig, så derkommer et kraftigt brag. Da lydenbevæger sig ca. 330 meter pr. se-kund, kan du finde afstanden til ettordenvejr. Det tager ca. tre sekun-der for lyden at bevæge sig en kilo-meter. Har du talt langsomt til ni, fradu så lynet, til du hørte braget, ertordenvejret 3 kilometer væk.

Meteorologiske Institut med seksstationer rundt i landet. På denmåde kan man præcist kortlæggealle lyn.

SIKKERHED I TORDENVEJR

Er du udenfor i tordenvejr, må duikke stille dig på en bakketop ellerunder et højt træ. Lynene slår titned i ting, der rager op. Sidder duinde i en bil, er du i sikkerhed. Lynkan nemlig ikke komme ind i luk-kede metalbeholdere. Mærker du,at hårene rejser sig på dit hoved, ersituationen farlig. Så skal du strakssætte dig ned på hug med bagde-len mod hælene. I den stilling errisikoen mindst. Leg aldrig meddrager i tordenvejr. Den våde dra-gesnor er en perfekt leder for lynetfra himlen og ned gennem dig.

� Lynmålestation

BATTERIET I SKYEN

Det er tordenvejrene, som indehol-der det batteri, der sørger for, atder er et elektrisk kredsløb i luften.Mens du læser denne linje, er derca. 2000 tordenvejr i gang forskelli-ge steder på Jorden. Lynene herfrasender ladning højt op i atmosfæ-ren. Der går en elektrisk strøm opadi tordenskyerne. Tordenvejrene eren del af et meget stort elektriskkredsløb. På resten af Jorden, hvorder ikke er tordenvejr, vil der så gåen meget lille strøm gennem luftenden modsatte vej. Ned til overfla-den. Tordenvejret er batteriet, derleverer denne strøm og lynene eropladningen af batteriet.

I Danmark slår der hvert år omkring25.000 lyn ned. Det måler Danmarks

84

DET VED DU NU OM ELEKTRICITET

ELEKTRISK LADNING

STRØM, SPÆNDING OG RESISTANS

ELEKTRISK STRØM OG LADNINGER

� Der findes to slags ladning,positiv og negativ.

� Enheden for ladning ercoulomb, der forkortes C.

� Ladninger med samme fortegnfrastøder hinanden, og lad-ninger med forskellige fortegntiltrækker hinanden.

� Elektronen har en negativladning, elementarladningen.

� Et batteri er “et lager“ forladning.

� Et batteri har en pluspol og enminuspol.

� Strømstyrken er den ladning,der passerer gennem en led-ning pr. sekund.

� Enheden for strømstyrke erampere, der skrives A.

ELEKTRISKE KREDSLØB

� Den samlede resistans af enserieforbindelse er summen afde enkelte resistanser.

� En strøm på en tiendedelampere gennem kroppen inogle sekunder er livsfarlig.

� For at undgå ulykker er dersikringer i alle boliger og i defleste elektriske apparater.

� Elektrisk energi måles ikilo-watt-timer. Størrelsen afden elektriske energi findessom effekten angivet i wattganget med tiden angivet itimer.

� Enheden for resistans (mod-stand) er ohm, der skrives Ω.

� Metaller er normalt godeledere for elektrisk strøm, mensde fleste andre stoffer er isola-torer.

� Enheden for spændingsforskeler volt, der skrives V.

� Et batteri kan levere en spæn-dingsforskel.

PRØV DIG SELV

KAN DU HUSKE? UDFORDRING

� Tiltrækker eller frastøder topositive ladninger hinanden?

� Hvor stor er spændings-forskellen i en stikkontakt?

� Hvad måler man med etamperemeter?

� Hvilken enhed bruges forresistans?

� Hvad betyder kWh?

� Kan du vise, at Ohms lov ogsåsiger, at

Strømstyrke =SpændingResistans

� Hvorfor er risikoen for farligeelektriske stød større i bade-værelset end i stuen?

� Et batteri til en mobiltelefonfår ved opladningen tilført enladning på 3000 C.Opladningen varer tre timer.Hvilken strøm løber til batterietunder opladningen?

� Hvorfor kan fugle sidde på enhøjspændingsledning uden atfå et elektrisk stød?

� Hvorfor stritter dit hår, når dubliver opladet?

� Hvorfor må man ikke lege meddrager tæt ved højspændings-ledninger?

� Hvorfor er der samme strøm-styrke i ledningen før og efteren elektrisk pære?

� Hvad sker der i et tordenvejr?

FORSTÅR DU?

Start på kemi

� HVAD ER KEMI?

� EGENSKABER FOR KEMISKE STOFFER – SPECIELT GLAS

� UDSTYR TIL KEMI

� SIKKERHED I FYSIK/KEMI-LOKALET

� CAFE KOSMOS: DET SKØRE GLAS KAN VÆRE BRUDSIKKERT

Kemi er et meget spændende område med mange interessante

eksperimenter. Men kemi kan være farligt, hvis man ikke ved,

hvad man foretager sig. Det vil dette kapitel afsløre for dig.

Når du har læst kapitlet, vil du kende navnene på mange forskellige

kemiske apparater. Du har også lært, hvad disse apparater skal

bruges til. Og vigtigst; når du har arbejdet med de tilhørende

eksperimenter, ved du, hvordan du skal bruge apparaterne på en

sikker måde, så hverken du selv eller andre kommer til skade.

Du vil også lære noget kemi, som du kan bruge uden for skolen.

Hvad vil du svare, hvis du bliver spurgt om, hvad kemi er?

Er der kemi hjemme hos dig?

Kender du nogle apparater, som man bruger til kemi?

Hvilken rolle spiller vores sanser i kemi?

Er det farligt at arbejde med kemi?

Kender du noget sikkerhedsudstyr?

87

Harry Potter og De Vises StenBøgerne om Harry Potter begynder med

“Harry Potter og De Vises Sten”. I bogen er

Harry Potter på Hogwarts, en skole for trold-

dom. Her opbevares De Vises Sten, som de

onde magter vil stjæle, men det lykkes for

Harry Potter at hindre tyveriet.

Ifølge Harry Potter er stenen et stof med

en forbløffende kraft. Stenen kan lave andre

metaller om til guld, og man kan bruge den

til en trylledrik, som vil gøre den, der drikker

trylledrikken, udødelig.

Myten om ”De Vises Sten” kendes næsten

over hele verden, og mange har i tidens løb

forsøgt at få fat i noget af denne sten eller

fremstille det stof, som den skulle bestå af.

Det er selvfølgelig aldrig lykkedes.

Lakrids, vingummi, bolsjer og andet slik

indeholder mange forskellige stoffer.

Flere af dem kan man læse om i denne og

de næste bøger.

START PÅ KEMI

Hvad er kemi?Kemi er den videnskab, der beskæftiger sig med stoffer. Detkan være faste stoffer, væsker og luftarter. Kemikerne under-søger dem for at finde ud af, hvilke stoffer de er opbygget af,og hvilke egenskaber de har. Man laver forsøg for at finde udaf, hvorfor stofferne reagerer, som de gør. Kemikerne under-søger, hvordan man kan udvinde stoffer fra jorden, havet ogluften. Det er også kemikerne, der laver nye stoffer, som ernyttige for os.

Kemien er overaltMan kan stille mange spørgsmål om, hvad kemi er, men tilalle spørgsmål kan man give ét svar:

Kemi er studiet af de stoffer, som verden er opbygget af. Det gælderdøde ting som sten og vand, og levende som planter, dyr og mennesker.

Hvis nogen derfor spørger, hvad hverdagen har at gøre medkemi, behøver de blot at kigge sig omkring. Kemien er overalt.

88

START PÅ KEMI

StofferAlle virkelige ting er opbygget af kemiske stoffer. Hele Univer-set er opbygget af kemiske stoffer. Stjernerne, Solen, planeter-ne, Månen og Jorden. Alt på Jorden er opbygget af stoffer. Detgælder luft, hav og jord. Ikke kun døde ting, som sten ogvand, men alt levende er også opbygget af forskellige stoffer.De kaldes kemiske stoffer, fordi de eksisterer. Spiderman ogSuperman, spøgelser og hekse, varulve og orker er ikke opbyg-get af stof. Dem kan kemi ikke fortælle noget om. Kemi beskæf-tiger sig med det virkelige.

Der findes utrolig mange forskellige kemiske stoffer. Kemi-kerne har fundet og beskrevet mere end 10 millioner forskel-lige kemiske stoffer. Mange af disse stoffer er blevet nyttigefor os. Vores moderne samfund kunne ikke eksistere udendisse stoffer. I jorden, i havet og i luften er der mange stoffer,som vi udnytter. Men kemikerne har også opfundet nye stof-fer, som ikke kan findes nogen steder. Fx eksisterede plasticikke for 100 år siden.� Kopiark 5.1 og 5.2

89

Vi har fem sanserSyns-, høre-, smags-,

føle- og lugtesansen.

Sanserne fortæller

os noget om stofferne

i vores omverden.

Nyttige oplysningerSanserne: Vi har fem sanser: syns-, høre-,

smags-, føle- og lugtesansen.

Smeltning: Navnet på den proces, der sker,

når et fast stof ved opvarmning skifter til-

standsform til en væske, fx når is smelter til

vand.

Magnetisk: Stoffer, der er magnetiske, kan

tiltrække mindre jerngenstande. En jernstang

kan selv magnetiseres til en permanent

magnet. De to metaller cobolt og nikkel kan

også gøres magnetiske.

Lede elektricitet: Metaller er gode til at lede

elektricitet, og de bruges derfor til lednin-

ger. Stoffer, der ikke kan lede elektricitet,

kaldes isolatorer. Det er fx plastic og keramik.

Bundfald: Dannelsen af et fast stof i en

væske eller opløsning. Man siger, at der er

dannet bundfald, selv om det faste stof endnu

ikke er sunket ned på bunden.

I et moderne kemisk laboratorium arbejdes

der med mange forskellige stoffer og avan-

cerede apparater. Sikkerheden skal også

være i orden. Der bruges beskyttelsesbriller

og handsker.

START PÅ KEMI

Vore sanser fortæller om stofferneNår vi møder et stof, er det vores sanser, der først fortæller osnoget om stoffet. Vi ser på stoffet, vi lugter til det, vi føler pådet, og hvis vi ved, at stoffet er ufarligt, fx noget mad, kan vismage på det.

Hver dag spiser og drikker vi mange kemiske stoffer, fx ost,leverpostej, sodavand og måske medicin. Her har producen-ten ansvaret for, at vi ikke kommer til skade. Men man skalikke smage på kemiske stoffer, som man ikke kender. Der skerfor tit ulykker, hvor små børn spiser noget, som de får fat i. Fxer det livsfarligt, hvis et lille barn spiser en cigaret.� Kopiark 5.3

Eksperimenter fortæller om stofferneVores sanser kan dog ikke fortælle os nok. Vi kan fx slet ikkeafgøre, om et stof er farligt ved at se på det, føle på det ellerlugte til det. Men vi kan lære mere om et stof ved at udføreforsøg med det.

Vi kan bl.a. undersøge, om stoffet• er hårdt eller blødt• smelter ved opvarmning• er magnetisk• kan brænde• kan lede elektricitet.

90

Hvor længe går det godt?Forestil dig, at der på bordet står en række

glas. I hvert glas er der et hvidt stof.

Navnene på stofferne står nedenunder. Der

smages på stofferne. I starten går det fint,

men …

1. Salt

2. Sukker

3. Mel

4. Ris

5. Gryn

6. Kridt

7. Opvaskepulver

8. Rottegift

START PÅ KEMI

Kemisk analyseHvis man vil have mere at vide om et stof, må man foretageflere undersøgelser. En undersøgelse, hvor man leder efter enbestemt egenskab ved stoffet, kaldes en analyse. Den kan manlave ved at lade stoffet komme i kontakt med andre stoffer forat se, om det kan reagere med dem.

Herved kan der ske overraskende ting. Der kan dannesluftarter, der opstår varme, stoffet skifter farve, der kommeren lugt, som kan være behagelig eller andre gange ubehagelig.Kemikerne har ved at eksperimentere lært meget om, hvordanstoffer reagerer med hinanden. Sådanne eksperimenter kanudføres på mange måder.

Vi kan bl.a. undersøge:• om der dannes en luftart• om der i en opløsning dannes et fast stof, et bundfald• om der sker et farveskift• om et fast stof kan gå i opløsning i en væske• om der dannes varme• om stofferne er sure.

91

Vi fylder præcis 50 mL vand i et 100 mL

måleglas. Derefter fylder vi præcis 50 mL sprit

i et andet 100 mL måleglas.

Hvor stort er det samlede rumfang af vand

og sprit?

Nu hælder vi langsomt og samtidigt vandet

og spritten over i et 250 mL bægerglas, og

efter et øjeblik hælder vi blandingen af sprit

og vand tilbage i et af måleglassene.

Hvordan er det gået med det samlede

rumfang?

Rumfanget af sprit og vand er ikke 100 mL,

men er faldet til ca. 96 mL. I kemi kan vi derfor

ikke stole på, at rumfanget er bevaret.

Hvordan kan man undersøge, om massen af

sprit og vand er bevaret? Dvs., at den samlede

masse af sprit og vand efter sammenblandingen

er den samme som før sammenblandingen.

EKSP

ERIM

ENT I kemi bliver man ofte overrasket

START PÅ KEMI

Egenskaber for kemiskestoffer – specielt glasNår man skal fremstille et stykke værktøj eller et redskab, skalman vælge hvilket materiale, man vil bruge. Når man beslut-ter at bruge ét bestemt stof frem for andre, skyldes det, atdette stof giver en fordel i forhold til andre stoffer. Dette stofhar en bestemt egenskab. � Kopiark 5.4 og 5.5

Råstoffer og fremstillede stofferNogle stoffer kan hentes direkte i naturen; de kaldes råstoffer.De fleste råstoffer graves op, fx sten, grus og sand. I havet erder mange råstoffer. Fx kan man mange steder af havvandudvinde salt til madlavning. Af luften udvinder man luftartenoxygen, som under navnet ilt fyldes på trykflasker. Ilten bru-ges bl.a. som hjælp ved vejrtrækningen hos syge mennesker.

92

I den store grusgrav hentes sten, grus og sand.

Stenene kan bl.a. bruges til beton og gruset

bruges i mørtel, der anvendes af mureren

til at binde mursten sammen med. Sandet kan

bruges til at fremstille glas.

START PÅ KEMI

Af metallerne kan man i naturen finde rent guld og sølv.Dem kan man ofte grave direkte op af jorden, men de flesteandre metaller, som fx kobber, kan man ikke finde som rentstof. Disse metaller skal udvindes af de stenarter, som de fin-des i. Mange andre stoffer kan vi dog ikke finde i naturen.Dem har vi lært at fremstille ud fra råstofferne. Det er fx glas.

Glas fremstilles ved at opvarme en blanding af bl.a. sandog kalk. Ved ca. 1500 °C smelter det hele sammen, og når detstørkner, får man det klare glas. Det har nogle helt specielleegenskaber, som sand og kalk ikke har.

Glas har ikke noget smeltepunktDe fleste faste stoffer har et smeltepunkt. Opvarmer manstoffet, begynder det at smelte, når temperaturen er nået oppå smeltepunktet. Sådan opfører glas sig ikke. Når manopvarmer glas, bliver det ikke flydende ved en bestemt tempe-ratur. Glasset bliver bare mere og mere blødt, og det er derforlet at forme. Man kan bøje det, trække det og forme det til for-skellige beholdere.

Egenskaber for glasGlas har mange forskellige egenskaber. Når man bruger glastil vinduer, udnytter man følgende egenskaber ved glasset:

• det er hårdt• det er gennemsigtigt• det reagerer ikke med regnvand.

Kemiske egenskaber for glasNår man skal vælge et stof, der skal bruges til et bestemt for-mål, må man finde stoffet med de bedste egenskaber. Jern ogtræ er ikke velegnede til beholdere for kemiske stoffer, for jernog træ reagerer ofte med de kemiske stoffer. Glas er derimodvelegnet. Glas har nemlig yderligere nogle egenskaber:

• det kan ikke brænde• det tåler opvarmning• det reagerer ikke med kemikalier.

� Kopiark 5.6 og 5.7

93

Det varme glas sidder på en jernstang.

Glasmageren drejer glasbeholderen rundt ved

med venstre hånd at rulle jernstangen frem og

tilbage. Med højre hånd presser han med et

stykke jern åbningen i glasset større og lige.

Nyttige oplysningerSmeltepunkt: De fleste faste stoffer vil ved

opvarmning smelte og blive til en væske.

For et bestemt stof vil det ske ved en

bestemt temperatur. Denne temperatur kal-

des stoffets smeltepunkt. Fx er smeltepunk-

tet for is 0 °C.

Densitet: Densiteten (massefylden) af et stof

kan måles som massen af 1 cm3. Fx har jern

en densitet på 7,8 g pr. cm3. Dvs. en terning

af jern på 1 cm3 har en masse på 7,8 g.

Kalk: Fællesbetegnelse for en række kemiske

stoffer. Et af dem er kridt.

START PÅ KEMI

ReagensglassetDet mest brugte glas til eksperimenter er reagensglasset. Deter en rørformet glasbeholder med rund bund og lille krave.Den mest anvendte type er ca. 20 cm lang og ca. 2 cm i diameter.Et reagensglas bruges til at lave forsøg med små mængder stof.

Reagensglasset tåler kraftig opvarmningEt reagensglas kan holde til at blive sat ind i en flamme.Reagensglas er nemlig ikke lavet af almindeligt glas, men af englastype der især anvendes til glasvarer i laboratorier.Almindeligt glas vil ved opvarmning udvide sig, og der vil der-for opstå spændinger i glasset, som kan få glasset til at revne.Det sker ikke med den type glas, der hedder Pyrex.

Hvis en glasbeholder skal kunne holde til en kraftig oghurtig opvarmning, som fx at få hældt kogende vand ned i sig,skal glasset have samme tykkelse overalt. Det har reagensglas-set.

I køkkenet bruger man også glasbeholdere, der har sammetykkelse overalt, og som er lavet af en type glas, der bedre kantåle at bliver hurtigt opvarmet eller afkølet.

94

Reagensglas

i stativ

START PÅ KEMI

95

Vi undersøger et stof.Er det klart som glas?

Vi tager nogle krystaller af et stof, der

hedder natriumthiosulfat. Krystallerne er

helt klare og gennemsigtige.

Vi vil nu knuse dem til et fint pulver.

Det gør vi ved hjælp af en morter

og en pistil.

Det er stadig det samme stof,

men stoffet har skiftet egenskab.

Det er ikke længere klart

og gennemsigtigt. Nu er det

hvidt og uigennemsigtigt.

En stor krystal har derfor

andre egenskaber

end et fint pulver.

EKSP

ERIM

ENT

Glassene til venstre i billedet kan ikke tåle

kogende vand. Det kan glassene til højre.

Kaffekolber og ildfaste fade, der kan opvarmes

i en ovn, er lavet af en særlig slags glas.

Udstyr til kemiNår man arbejder med kemi, skal man lave forsøg, og til detskal der bruges forskelligt udstyr. Her er vist det mestalmindelige til brug i 7. klasse. På denne og de følgende siderkan du læse, hvad man bruger udstyret til. Der er meget mereudstyr. Det vil du møde efterhånden.� Kopiark 5.8, 5.9, 5.10, 5.11 og 5.12

START PÅ KEMI

96

Glasbeholdere og stativudstyr

Konisk kolbe

Reagensglas

Klemme

Ring

Muffe

Forsøgsstativ

Her er vist de vigtigste glasbeholdere

til arbejde med kemi. I forsøgsstativet

kan man fastgøre reagensglasset,

kolben eller bægerglasset.

START PÅ KEMI

97

Udstyr til opvarmning

Keramiknet

Digel

Porcelænsskål

Træklemme

Trefod

Til opvarmning sættes bunsenbrænderen

under trefoden. Når keramiknettet lægges

ovenpå, kan man sætte et bægerglas på det.

Med træklemmen kan man holde et

reagensglas.

START PÅ KEMI

98

Sprøjteflasken indeholder helt rent vand.

Med dråbepipetten kan man afmåle

få dråber. Med spatlen kan man tage små

mængder af fast stof. Med en pistil kan

man i en morter knuse større klumper

til mindre.

Andet udstyr

START PÅ KEMI

99

I et kemilaboratorium skal der være det

viste sikkerhedsudstyr. Brandtæppe,

brandslukker og øjenskylleflaske bruges,

når uheldet er sket. Sikkerhedsbrillerne skal

bruges, når der er risiko for, at stof kan

sprøjte op i øjet.

SikkerhedsudstyrSikkerhedi fysik/kemi-lokaletI kemi vil du lære, hvordan man skal omgås farlige stoffer. Ogfarlige stoffer findes også i hverdagen; de kan godt komme frasupermarkedet. Hvis man ikke ved, hvordan man skal behand-le kemikalier, kan der ske uheld.

Måske kan du hindre en ulykke i at ske, ved at lære omkemi. I kemilokalet er der forskelligt sikkerhedsudstyr. Detskal bruges, hvis der er sket et uheld. Men det er mere vigtigtat undgå, at der sker uheld.

Uheld med bunsenbrænderenNår bunsenbrænderen bruges, skal man undgå at blive brændt.Man bliver kun forbrændt, når man er uforsigtig. Derfor:

• Bunsenbrænderen skal stå sikkert. Den må ikke vælte, såflammen kan ramme tøjet.

• Man må ikke række armen hen over brænderen for at nå eteller andet.

• Man må ikke have langt hår eller et tørklæde hængende løst.Det går der nemt ild i.

Det kan lyde underligt, men de fleste uheld sker ved, at manbrænder sig på bunsenbrænderen, selv om den er slukket. Detsker, når man er færdig med et forsøg og skal sætte det brugteudstyr på plads. Så glemmer man, at brænderen er varm, langtid efter den er slukket.� Kopiark 5.13

Brænderen skal brænde rigtigtNår bunsenbrænderen er tændt, er der kun ild oven over røret.Men det kan ske, at flammen ved antændelsen af gassen erslået ned i røret, så gassen brænder helt nede ved lufthullet.Det opdager man ofte ved, at man kan høre en fløjtende lydfra brænderen. Brænderen skal slukkes helt og tændes på ny.Hvis man ikke opdager, at flammen brænder nede i røret, bli-ver hele bunsenbrænderen meget varm, og man kan derforbrænde sig, når bunsenbrænderen skal sættes på plads.

Beskyttelsesbriller

Brandtæppe

Øjenskylleflaske

StødkogningNår et reagensglas skal opvarmes i en gasflamme, holdesreagensglasset med en træklemme, så man ikke brænder fing-rene. Samtidig er det vigtigt, at man altid holder åbningen afreagensglasset ind mod væggen og aldrig hen mod andre per-soner. Det kan nemlig ske, at indholdet sprøjter ud af reagens-glasset. Dette fænomen kaldes stødkogning, og det er selvføl-gelig farligt, for væskens temperatur er høj, og stoffet kanvære skadeligt for huden. Derfor skal man altid bruge beskyt-telsesbriller ved opvarmning af væsker.

Hvis der på et tidspunkt skulle sprøjte noget af glassets ind-hold ud i luften, må det gerne ramme væggen, men reagens-glasset må aldrig holdes, så åbningen peger hen mod andre.

Pimpsten modvirker stødkogningVed at tilsætte nogle kogesten til væsken, der skal opvarmes,kan man mindske risikoen for stødkogning. De mest alminde-lige kogesten er pimpsten. De dannes ved vulkanudbrud frabestemte typer vulkaner, som fx dem på Island. Pimpsten erfyldt med lufthuller, og derfor kan pimpsten blive så lette, atde kan flyde på vand. Når man tilsætter pimpsten til en væske,der skal opvarmes og evt. koge, vil pimpstenen hele tiden afgi-ve små luftbobler, der mindsker risikoen for, at væsken stød-koger.� Kopiark 5.14, 5.15 og 5.16

100

START PÅ KEMI

Nyttige oplysningermL: forkortelse for milliliter. 1 mL er en

tusindedel af en liter.

Konisk: kegleformet. Fx er en konisk kolbe

bred forneden og smal foroven.

Cylinder: rørformet genstand.

Keramisk: opbygget af keramisk materiale,

fx brændt ler. Porcelæn er et keramisk

materiale. Et keramiknet indeholder et

keramisk materiale. En flamme kan ikke

gå gennem det keramiske materiale. Men

det bliver så varmt, at det kan opvarme

glas, der stilles ovenpå.

Porøst: fyldt med små huller. Kaffefiltre og

tefiltre er porøse. Hullerne i et tefilter er

større end hullerne i et kaffefilter. Teblade

er nemlig langt større end det fine pulver,

som kaffen er malet ned til.

De fleste pletter af kemikalier på væggen kom-

mer fra elever, der har husket, hvordan man

skal opvarme reagensglasset.

START PÅ KEMI

101

Hvordan man lugter til kemiske stoffer

Lidt kaffepulver, lidt sukker og lidt ammoniumcarbonat hældes

i hvert sit reagensglas. Hvert glas pakkes ind i papir, der tapes sammen,

så glassets åbning er fri. Glassene sættes i et bægerglas.

Nu sendes bægerglasset ud i klassen, hvor eleverne ved at lugte

til reagensglassene skal afgøre, hvilket stof der er i hvilket glas.

Når man skal lugte til et ukendt stof, gøres det

ikke ved at sætte næsen ned til glasset.

Man skal i stedet med hånden vifte

lidt af luften over glasset hen

under næsen. Efterhånden kan man

tage glasset tættere på næsen.

EKSP

ERIM

ENT

Vi knækker glasrør – lige over

Vi vil knække et langt glasrør over til to mindre

stykker.

Man saver med en lille glassav eller filer med en

fil en lille revne i ydersiden af glasrøret. Revnen

skal gå halvt rundt om glasset.

Derefter lægger man fx et viskestykke omkring

glasset. Man holder om glasset med begge

hænder og tommelfingrene tæt sammen.

Revnen i glasset skal være mellem pegefingrene.

Ved at presse frem med tommelfingrene og

bukke røret tilbage med de andre fingre knæk-

kes røret lige over.

Kanterne kan være skarpe. I en elevøvelse skal

I selv gøre sådanne skarpe kanter bløde og

runde. I skal også bøje glasrør.

EKSP

ERIM

ENT

102

CAFE KOSMOS

DET SKØRE GLASKAN VÆREBRUDSIKKERT Som det sidste land i Europa får Danmark nu en pansretstatsmandsvogn, som kan beskytte statsministeren oghans gæster mod terrorangreb af forskellig art. Bilen eren stor Mercedes, der skal kunne modstå håndgranaterog projektiler fra militærvåben, som har langt større kraftend pistolskud. Bilen er derfor pansret i taget, siderneog bunden. Vinduerne er lavet af skudsikkert glas.

� Amerikansk politi på arbejde i New York.

SKUDSIKKERT GLAS

Før i tiden var skudsikkert glas heltop til 9 cm tykt. I dag er det megettyndere. Det består af flere lag afskiftevis glas og plastic. Når et pro-jektil rammer en skudsikker rude,bremses det af de skiftende hårdeog bløde lag.

MODERNE SKUDSIKKERT GLAS

I USA har man opfundet en ny typeskudsikkert glas, som man nubegynder at sætte i politibilerne.Glasset stopper selvfølgelig projek-tiler, der affyres af forbrydere modpolitifolkene inde i bilen, men detnye er, at politifolkene indefra kan

skyde ud gennem ruden mod for-bryderne. Endnu smartere er det,at glasset af sig selv ”reparerer”skudhullerne.

Glasset har yderst et lag af plastic(acryl). Det bliver meget stærkt, nårdet trykkes sammen. På indersidener en anden plastictype (polycarbo-nat), der er meget elastisk. Når etprojektil rammer ydersiden afruden, presses acrylplasten sam-men. Den bliver meget hård ogstopper projektilet. Slaget fra pro-jektilet vil bøje ruden kraftigt, mendet indre lag af plastic strækkes, såruden ikke revner.

Når man skyder indefra og ud, skerdet omvendte. Projektilet går nemtgennem det bløde elastiske plasticpå indersiden af glasset.

Når ruden af projektilet pressesudad, strækkes det yderste lag afacrylplast. Det bliver derfor ikkehårdt, og projektilet går derfor ligegennem dette lag. Når projektiletgår gennem glasset, opvarmes det,og varmen får hullet til at lukke sigigen.

Når politibilerne senere sendes tilophugning, vil man fjerne vinduer-ne først, så narkotikahandlere ogandre forbrydere ikke kan få fat ide skudsikre vinduer og sætte demi deres biler.

GLAS I GAMLE DAGE

Glas har været kendt i mere endfire tusind år, men først for lidtmere end hundrede år siden blevglas almindeligt i alle hjem. Tidlige-re havde kun velhavende familierråd til at have ting af glas. Næstenalle brugte derfor drikkebægrelavet af metal, keramik eller træ.

103

CAFE KOSMOS

HAN VIDSTE FOR MEGET

For to tusind år siden levede denromerske kejser Tiberius. Han varkejser fra år 14 til år 37. Kejser Tibe-rius havde i kejserpaladset en storog værdifuld samling af glas, bådekunst- og brugs-genstande.

Tiberius havde fået at vide, at dervar en glasmager, der havde opfun-det en særlig type glas, som ikke sånemt gik i stykker. Der blev sendtbud til glasmageren, der blev bedtom at møde op på paladset for atfortælle om sin opfindelse.

Da glasmageren kom op til palad-set, havde han medbragt en smukglasvase. Stående foran kejserenlod han vasen falde ned på mar-morgulvet og til alles forbløffelsegik vasen ikke i stykker. Alle varimponerede. Kejser Tiberius spurg-te glasmageren, hvilke stoffer hanhavde brugt, og hvordan han havdefremstillet glasset. Det fortalteglasmageren. Derefter spurgte Tibe-rius ham, om der var andre endham, som vidste, hvordan man

fremstillede glasset. Glasmagerensvarede stolt, at det var der ikke.Det var ham alene, der havde fun-det på det; han var opfinderen ogingen andre kendte til metoden.

Kejser Tiberius gav derefter ordretil, at glasmageren øjeblikkeligtskulle henrettes, og der blev sendtsoldater af sted, der ødelagde hansværksted og bopæl. Kejseren villeikke risikere, at alle fremoverkunne købe det brudsikre glas, forherved ville kejserens store samlingaf glas falde i værdi. Samtidig villeværdien af alle metaller falde, ogguld ville ikke være mere værd endmudder.

PYREXGLASSET OPFINDES

Først i 1880 opfandt man – ellerrettere genopfandt man – dennetype holdbart glas, der fik navnetPyrexglas, og i dag er stort set alleglasgenstande, der bruges i et kemi-laboratorium, lavet af Pyrexglas.Almindeligt glas bliver til Pyrexglasved tilsætning af et stof, der hed-der boraks.

� Kun et projektil affyret indefra trænger gennem bilruden. � Sølvmønt med billede af kejser

Tiberius. Mønten hed ”denar”.

Sådan en mønt har Jesus holdt i

hånden.

� Portlandvasen er den mest

berømte glasgenstand i verden.

Den opbevares på British Museum i

London. Vasen er over to tusind år

gammel, og den er ca. 25 cm høj.

Den er fremstillet af mørkeblåt glas,

som derefter har fået et lag hvidt

glas udenpå. I dette lag har man sle-

bet billederne frem.

Skud mod bilrude

Skud inde fra bil

1 2 3

1 2 3

104

DET VED DU NU OM START PÅ KEMI

HVAD ER KEMI?

EGENSKABER FOR KEMISKE STOFFER – SPECIELT GLAS

UDSTYR TIL KEMI

� Alt er opbygget af stof.

� Ved hjælp af kemi finder manud af, hvordan stoffer er opbyg-get, og hvad de kan bruges til.

� I kemi lærer man om, hvordanstoffer udvindes eller fremstilles.

� Stoffer har både fysiske ogkemiske egenskaber.

� Råstoffer fremstilles ikke. De hentes i naturen.

� Glas er ikke et råstof. Det erfremstillet af bl.a. sand og kalk.

� Glas har ikke nogetsmeltepunkt.

� Glasudstyr til brug i kemilokaleter ofte af den glastype, derhedder Pyrex.

� Kemikerne har undersøgt ogbeskrevet mere end 10 millionerstoffer.

� Når man vil vide mere om etstof, foretager man en kemiskanalyse.

� Et reagensglas er det mestbrugte glas i et kemilokale.

� En konisk kolbe er smal forovenog bred forneden.

� I kemilokalet er gasbrænderenofte en bunsenbrænder.

� En spatel bruges til at tage småmængder af et fast stof.

� Et filtrerpapir skal foldes, indendet sættes ned i en tragt.

SIKKERHED I FYSIK/KEMI-LOKALET

� Beskyttelsesbriller skal altidbruges, når der er risiko forskader på øjnene.

� En bunsenbrænder må ikkefløjte.

� Ved opvarmning af et stof i etreagensglas, skal reagensglassetholdes med en træklemme.

� Man kan aldrig være sikker på,at en væske, der opvarmes i etreagensglas, ikke vil stødkoge.

� Ved at tilsætte pimpsten mind-skes risikoen for stødkogning.

105

PRØV DIG SELV

KAN DU HUSKE? FORSTÅR DU?

� Hvilken af dine sanser må duikke bruge, når du undersøgeret stof?

� Er et stofs smeltepunkt enkemisk egenskab?

� Hvilken egenskab har glas, somsand ikke har?

� Hvorfor hedder det en koniskkolbe?

� Hvad bruges en træklemme til?

� Hvorfor er sand et råstof?

� Hvordan opdager man, at glasikke har noget smeltepunkt?

� Hvad er fordelen ved at brugePyrexglas i stedet for almin-deligt glas til glasbeholdere,der bruges i fysik/kemi-lokalet?

� Hvad er årsagen til, at enbunsenbrænder ”fløjter”?

� Hvad er forklaringen på,at pimpsten modvirkerstødkogning?

UDFORDRING

� Nævn nogle farlige situationer,som kan opstå ved brug af enbunsenbrænder. Hvordan kanman sikre sig mod, at deopstår?

� Undersøg, hvilke kemiskestoffer der er i dit hjem.Hvad bruges de til?

Stofferi hverdagen

� VAND ER FORUDSÆTNINGEN FOR LIV

� OPLØSELIGHED

� KRYSTALLER

� ADSKILLELSE AF STOFFER

� CAFE KOSMOS: VERDENS MEST SOLGTE LÆSKEDRIK

Alt liv styres af kemiske reaktioner, og alle disse reaktioner

foregår i vand. Derfor er viden om, hvordan stoffer opløses i

vand vigtigt for os alle. Læger og biokemikere studerer de stoffer,

der er opløst i kroppen. Geologer undersøger, hvordan stoffer

opløses i regnvand, i floder, i søer og i havet. Ved mange tekniske

anvendelser er det også vigtigt at vide, hvordan forskellige

stoffer reagerer ved kontakt med vand. I dette kapitel forklares

nogle vigtige begreber om stoffers opløsning i vand.

Hvilke flasker fra supermarkedet indeholder vand?

Går jorden og bjergene i opløsning, når det regner?

Hvor meget sukker kan der opløses i en kop te?

Hvad er en krystal?

Er der farlige stoffer i sodavand?

107

STOFFER I HVERDAGEN

Vand er forudsætningen for livVand er livsnødvendigt for alt levende, for i alle levende orga-nismer sker de biologiske processer i vand. I vores krop er derca. 70 % vand. I hver eneste levende celle i vores krop er dervand. 90 % af blodet er vand, og ca. 75 % af musklerne er vand.Ja selv knoglerne indeholder vand; over 20 % af deres masse ervand. Vi indeholder derfor mere flydende stof end fast stof.Sådan er det for alt levende. En kartoffel indeholder ca. 80 %vand og en tomat helt op til 95 %.

Vores behov for vandFor levende væsener er vand det vigtigste stof. Vi kan undværeføde i ugevis, men hvis vi ikke får vand, dør vi i løbet af få dage.

Hver dag mister kroppen meget vand. Omkring 2,5 litertabes i form af urin og ved fordampning. Fra huden mister vivanddamp, og hver gang vi ånder ud, er luften fra lungernefyldt op med vanddamp, som kommer fra kroppen. Disse ca.2,5 liter skal vi have igen hver dag. Halvdelen drikker vi, ogresten får vi ved det vandindhold, der er i maden. Ved særligthårdt arbejde eller ved kraftige sportspræstationer, som fxcykelløb og maratonløb, kan væsketabet være helt oppe på2,5 liter i timen. Ved mindre anstrengende sportsgrene er væ-sketabet omkring en liter i timen.

OpløsningerEt dyr kan løbe rundt og finde føde forskellige steder, men enplante må normalt blive stående, hvor den vokser op. Planterkan derfor kun overleve, hvis de kan få næringsstoffer fra jor-den. Planten trækker vand fra jorden ind i roden, videre opgennem stænglen og helt ud i bladene, hvor det meste for-damper. Planten skal bruge mange forskellige stoffer, fx kalkog jern. Disse stoffer findes i vandet i en såkaldt opløsning.De kan kun komme ind i planten ved hjælp af vandet i jorden.De stoffer, der er opløst i vandet, bliver i planten, og de brugestil at opbygge nyt plantevæv, så planten kan gro.

Normalt er der ikke ret meget stof opløst i vand, og derforhar en stor plante eller et træ brug for meget vand. I haver er

108

Kængururotter lever i ørkenen. De har lige

så meget vand i kroppen som andre dyr,

men kængururotter behøver ikke at drikke.

Når de ved fordøjelsen nedbryder føden,

dannes der tilstrækkeligt vand til at holde

dem i live.

STOFFER I HVERDAGEN

det sjældent godt at have et blomsterbed under et træ, for træ-erne trækker så meget vand ud af jorden, at der bliver for lidttil blomsterne; de kan dø af tørst. På en varm sommerdag kanet stort træ miste flere hundrede liter vand ved fordampning.� Kopiark 6.1 og 6.2

Vand transporterer stofVandet i kroppen transporterer de livsvigtige stoffer. Vi har bl.a.brug for salt og sukker, og alle stoffer, som vores krop er op-bygget af, har på et tidspunkt været opløst i vand. Stoffer, derikke kan opløses i vand, kan vores krop ikke optage.

Når vi spiser mad, nedbrydes det meste af maden til for-skellige stoffer, der kan opløses i vand. Herved kan nærings-stofferne i føden transporteres ud til alle organer og hvereneste celle i kroppen. I cellerne sker der kemiske processer,der giver os varme og energi, så vi kan bevæge os.

Ved de kemiske processer i kroppen dannes der affalds-stoffer. De opløses i vand og transporteres ud af kroppen vedhjælp af vand. Affaldsstofferne ender som afføring og urin.� Kopiark 6.3

109

Den søde smagCoca-Cola, Fanta, Sprite og mange andre

sodavand indeholder meget sukker.

En 1 liter Coca-Cola indeholder, hvad der

svarer til mere end 30 stk. hugget sukker.

Hvis man drikker en liter vand med den

samme mængde sukker i, smager det mere

sødt end colaen. Hvad er forklaringen?

I colaen er der tilsat phosphorsyre, og den

sure smag dæmper oplevelsen af det søde.

Endelig drikkes colaen ofte afkølet, og jo

koldere en drik er, jo svagere er smagen.

EKSP

ERIM

ENT Sukkerindholdet i Coca-Cola

To lige store dåser, en med almindelig Coca-

Cola og en med Coca-Cola light, lægges ned i et

kar med vand, og vi ser, at den ene går til

bunds.

En almindelig dåse Coca-Cola er tungere end

vand, mens en dåse Coca-Cola light er lettere

end vand. Forskellen skyldes det sukker, som er

opløst i den almindelige cola. Coca-Cola light

indeholder ikke sukker, men et sødemiddel.

Sødemidler er så stærkt smagende, at der kun

bruges ganske lidt.

Man kan veje de to dåser. Forskellen i massen

skyldes sukkerindholdet i den almindelige cola.

Man skal selvfølgelig være helt sikker på,

at der er lige meget væske i de to dåser.

Hvordan kan man kontrollere det?

STOFFER I HVERDAGEN

OpløselighedMange faste stoffer opløses let i vand. Vi bruger sukker i teeller kaffe, og vi kommer salt i vandet, når vi skal koge kartof-ler. I supermarkedet er indholdet i forskellige flasker ofte far-vet ved hjælp af farvestoffer, og mange drikkevarer indeholdersmagsstoffer og aromastoffer, der er opløst i vandet. Det erikke altid sikkert, at der står på varedeklarationen, hvor megetaf stofferne, der er opløst i vandet.

Vand som opløsningsmiddelKaffe er en opløsning af nogle stoffer i vand. Sodavand er enopløsning af bl.a. sukker i vand, og saltvand er en opløsningaf salt i vand. Vand kan opløse sukker, sæbe, salt, kunstgød-ning og mange andre stoffer. Disse opløsninger kaldes vandigeopløsninger, fordi vand er opløsningsmidlet.

Det er ikke kun faste stoffer, der kan opløses i vand. I øl erder opløst ca. 50 mL alkohol pr. liter vand. I en liter rom kander være opløst op til 800 mL alkohol. Spiritus er altså en opløs-ning af alkohol i vand.� Kopiark 6.4

Benzin som opløsningsmiddel Der er andre opløsningsmidler end vand, men vand er detmest almindelige. Vand kan dog ikke opløse stoffer som olie,fedt og blæk fra en kuglepen. Disse stoffer kan opløses i fxbenzin.

Når tøj bliver afleveret på et renseri, ønsker man ved “rens-ning” at få fjernet pletter og snavs, som ikke kan fjernes medvand og sæbe. På vaskeriet “vaskes” tøjet i en benzinlignendevæske. Også derhjemme kan vi fjerne pletter af fedt på tøj vedat duppe pletten med en klud med lidt benzin. Herved oplø-ses fedtet i benzinen, og det trækkes over i kluden.

Letopløselige, tungtopløselige og uopløselige stofferDer kan opløses meget sukker i vand, og derfor er sukker etletopløseligt stof. I 1 liter vand kan der opløses mere end 2 kgsukker. I tabellen kan du se opløseligheden af nogle andrestoffer.

110

Opløselighed i vandOpløselighed af forskellige stoffer i 100 mL

vand ved stuetemperatur, 20 °C.

Stof Opløselighed

Sukker 211 g

Kridt 0,0065 g

Sand 0 g

Mange steder under Danmark ligger der et tykt

lag kridt. Nogle steder, som fx ved Møns Klint,

stikker kridtlaget frem. Klinten ligger der endnu,

for kridt er tungtopløseligt i vand. Hver gang

det regner, opløses der kun ganske lidt af kridtet.

STOFFER I HVERDAGEN

111

Hvordan kan man få et stofopløst hurtigt?

Vi fylder to bægerglas halvt med vand.

I hvert glas lader vi en krystal af stoffet kalium-

permanganat falde ned i vandet. Vi lader det

ene glas stå, mens vi rører rundt med en spatel

i det andet. I hvilket glas opløses krystallen

hurtigst?

Vi gentager forsøget, men denne gang

pulveriserer vi den ene krystal. Den hele krystal

og pulveret hældes samtidig i de to glas.

I hvilket glas opløses stoffet hurtigst?

Vi fylder to reagensglas med lidt vand og gen-

tager forsøget. Det ene reagensglas opvarmes

med bunsenbrænderen. I hvilket glas opløses

stoffet hurtigst?

Af forsøgene ser vi, at omrøring og opvarmning

fik stoffet til at opløses hurtigere. Når stoffet

pulveriseres, opløses det også hurtigere, fordi

det med en større overflade får mere kontakt

med vandet.

EKSP

ERIM

ENT

Af tabellen kan man se, at der kan opløses meget sukker ivand. Når der kan opløses så meget, kaldes stoffet letopløseligt,og sukker er derfor letopløseligt i vand.

Når der derimod kun kan opløses ganske lidt af et stof,som fx kridt, kaldes stoffet tungtopløseligt. Tungtopløseligestoffer kan der altså kun opløses ganske lidt af.

Nogle stoffer kan man slet ikke opløse i vand. Hæld lidtsand i en kop vand og rør rundt i en uge; der opløses ikkenoget af sandet. Det er uopløseligt. Uopløselige stoffer kan altsåslet ikke opløses.

Normalt siger man, at et stof er letopløseligt, hvis der kanopløses mere end et gram af stoffet i 100 mL vand. Kan derkun opløses mindre end et gram pr. 100 mL vand, er stoffettungtopløseligt.

STOFFER I HVERDAGEN

Mættet og umættet opløsningSkal du have et, to eller tre stykker sukker i en kop te? De oplø-ses fint, når du rører rundt, men hvad med 100 stykker? Såmange kan ikke opløses. Jo mere sukker der opløses, jo merekoncentreret bliver opløsningen, men man kan ikke blive ved.Der er en grænse for, hvor meget sukker der kan opløses.

Når man tilsætter sukker, og det lægger sig på bundenuden at blive opløst, kaldes opløsningen mættet. Sukkeret påbunden opløses ikke, uanset hvor meget man rører rundt, oguanset hvor lang tid der går.

Man har altså en mættet opløsning, når der på bunden lig-ger lidt uopløst stof, der ikke vil gå i opløsning. Kan der oplø-ses mere stof i en opløsning, kaldes opløsningen for umættet.

Fortyndet og koncentreret opløsningNår man opløser noget stof i vand, bliver opløsningen førstumættet. I en umættet opløsning kan der opløses mere stof.En umættet opløsning kaldes også en fortyndet opløsning.

Bliver man ved med at tilsætte stof, vil opløsningen på ettidspunkt blive mættet. I en mættet opløsning kan der ikkeopløses mere stof. En mættet opløsning kaldes også for enkoncentreret opløsning.

Saltet i havvandI farvandene omkring Danmark er saltindholdet mellem ca. 1og ca. 3 %. Havvand er derfor en fortyndet opløsning af salt.Men der er alligevel meget salt i havet. Hvis man kunneudvinde alt salt i verdenshavene, kunne man lægge et 150 mtykt lag salt på alt land på jordkloden.� Kopiark 6.5 og 6.6

Nogle stoffer opløses bedst i varmt vandDe fleste stoffer opløses bedre i varmt end i koldt vand, ogderfor kan man opløse mere sukker i varm kaffe end i koldkaffe. Sådan er det for de fleste stoffer. Jo varmere opløs-ningsmidlet er, jo mere kan der opløses i det.

Ved en række forsøg har man fundet ud af, hvor megetsukker der ved forskellige temperaturer kan opløses i 100 mLvand. I tabellen ses resultaterne.� Kopiark 6.7

112

Det Døde Hav i Israel er et populært turistmål.

Vandet indeholder op til 25 % salt. Derfor kan

man ikke rigtig svømme i det. Man flyder som

en prop på grund af vandets store densitet

(massefylde).

Nyttige oplysningerVaredeklaration: I Danmark skal alle fødeva-

rer have en varedeklaration på indpaknin-

gen. Varedeklarationen fortæller, hvilke stof-

fer der er i føden. Stofferne skal skrives, så

det, der er mest af, står først, og det, der er

mindst af, står sidst.

Sødemiddel: Et stof, der smager sødt, uden

at være sukker. Det mest kendte sødemiddel

til læskedrikke hedder aspartam.

Køkkensalt: Det almindelige navn for spise-

salt. Ordet ”salt” betegner også andre stof-

fer end køkkensalt.

STOFFER I HVERDAGEN

Opløselighedskurve for sukkerTallene fra tabellen kan tegnes som en graf, der viser, hvormeget stof der kan opløses ved forskellige temperaturer.Grafen kaldes en opløselighedskurve. Se figur 1.

Grafen viser, hvor meget sukker der kan opløses i 100 mLvand ved forskellige temperaturer. Vi kan tydeligt se på grafensform, at der kan opløses mere sukker i varmt end i koldt vand.

Hvis sukkeropløsningen ved en bestemt temperatur inde-holder netop så meget opløst sukker, som kurven viser, er op-løsningen mættet. Der kan ikke opløses mere. Se figur 2.

Hvis man derimod har en opløsning ved en bestemt tem-peratur, og der er opløst mindre, end kurven viser, er opløs-ningen umættet. Der kan opløses mere sukker.

Opløselighedskurve for saltFor de fleste stoffer kan man opløse væsentligt mere stof vedhøjere temperaturer, dvs. kurven stiger (fra venstre mod højre),men for køkkensalt er det anderledes. Efter en række forsøgmed hvor meget køkkensalt der kan opløses i vand, kan mantegne en opløselighedskurve for køkkensalt. Af kurven kan manse, at der stort set kan opløses lige meget salt i vand, uanset omvandet er varmt eller koldt. Opløseligheden af køkkensalt ivand er altså næsten uafhængig af temperaturen. Se figur 3.� Kopiark 6.8

113

Opløselighed af sukkerOpløselighed af sukker i 100 mL vand

ved forskellige temperaturer.

Temperatur Opløselighed

10 °C 192 g

20 °C 208 g

30 °C 220 g

40 °C 240 g

50 °C 265 g

60 °C 290 g

70 °C 320 g

80 °C 360 g

Figur 1Antal gram sukker der kanopløses i 100 g vandgram400

300

200

100

10 20 30 40 50 60 70 80 °C

Figur 2Antal gram sukker der kanopløses i 100 g vandgram400

300

200

100

10 20 30 40 50 60 70 80 °C

Umættet opløsning

Mættet opløsning

Figur 3Antal gram salt der kanopløses i 100 g vandgram

40

30

20

10

10 20 30 40 50 60 70 80 °C

Stalagmitter og stalaktitterDrypsten vokser i huler under jorden. Når

vandet siver ned gennem jorden, opløses

kalk i vandet. Når det kalkmættede vand

kommer ud gennem loftet af en hule, kan

vandet fordampe, men de opløste stoffer

bliver hængende på loftet, hvor de bliver

til en lille kalkspids.

Der er to slags drypsten. Stalaktitter hæn-

ger ned fra loftet. Stalagmitter vokser op fra

gulvet. Stalagmitter vokser lige under en

stalaktit, for stalagmitterne dannes af de

vanddråber, der drypper ned fra stalaktitten.

Drypstenene vokser omkring 1 mm på 10 år.

STOFFER I HVERDAGEN

KrystallerMange faste stoffer er blevet dannet efter først at have væretopløst i vand. I drypstenshuler er drypstenene dannet, ved atvandet er fordampet, og det opløste stof blevet tilbage. Mangealmindelige sten, som fx flintesten, og endda nogle ædelsten,har været opløst i vand, inden de blev dannet. Der er ogsåmange dagligdags stoffer, der er dannet ved, at krystaller ervokset ud af en opløsning.

Krystaller dannes, når opløsningsmidlet fordamperLader vi en sukkeropløsning stå i længere tid, vil vandet for-dampe lidt efter lidt, og på et tidspunkt vil opløsningen blivemættet. Hvis vandet stadig får lov at fordampe, vil der begyn-de at vokse sukkerkrystaller ud af opløsningen. Krystallernevil vokse i takt med, at vandet fordamper. Til sidst vil alt van-

114

STOFFER I HVERDAGEN

det være fordampet, og sukkeret vil ligge på bunden af behol-deren. Sådan vil det gå for alle opløsninger, når opløsnings-midlet fordamper.� Kopiark 6.9 og 6.10

Krystaller dannes ved afkøling af en opløsningMan kan fremstille krystaller ved at lade opløsningsmidletfordampe, men for et stof, der opløses bedre i varmt end ikoldt vand, kan man også fremstille krystaller ved at afkøle envarm opløsning. Ved afkølingen falder opløsningens tempe-ratur, men opløsningen indeholder stadig samme mængdestof. Det kan dog ikke forblive opløst, for ved den lavere tem-peratur kan der ikke være så meget stof opløst. Der vil danneskrystaller i opløsningen, og de vil falde til bunds som et bund-fald. Kemikerne siger, at stoffet udfældes.

115

I mange lande med et varmt klima udvinder

man salt af havvand. Man leder havvandet ind

på et lavvandet område. I den kraftige varme

fordamper vandet, og saltet bliver tilbage. Det

kan derefter skovles op, pakkes og sælges som

havsalt til forbrugerne. I Danmark udvindes

havsalt kun ét sted. På Læsø i Kattegat.

Kakaopulver fremstilles ved fordampningKakaopulver, pulverkaffe og vaskepulver

fremstilles ved en metode, der kaldes spray-

tørring. Når man skal fremstille kakaopulver,

laver man en koncentreret opløsning af

kakao og sukker i vand. Opløsningen sprøj-

tes ud som små dråber i toppen af en høj

beholder, hvor man blæser varm og tør luft

ind forneden. Mens dråberne falder,

fordamper vandet, og der dannes krystaller

af kakaopulver. Det lander på bunden af

beholderen, glider ud gennem en tragt og

pakkes.

STOFFER I HVERDAGEN

Figur 4Antal gram sukker der kanopløses i 100 g vandgram400

300

200

100

10 20 30 40 50 60 70 80 °C

Figur 5Antal gram sukker der kanopløses i 100 g vandgram400

300

200

100

10 20 30 40 50 60 70 80 °C

Figur 6Antal gram sukker der kanopløses i 100 g vandgram400

300

200

100

10 20 30 40 50 60 70 80 °C

Bundfald af sukkerEn sukkeropløsning indeholder 220 g sukker opløst i 100 mLvand, og temperaturen er 50 °C. På opløselighedskurven forsukker kan vi se, at punktet for denne opløsning ligger underkurven. Opløsningen er altså umættet. Se figur 4.

Hvis man afkøler opløsningen, falder temperaturen, mender er stadig samme mængde opløst stof. Ved afkølingen vilvores punkt derfor bevæge sig til venstre, til punktet ligger påselve kurven. Det sker, når temperaturen er faldet til 30 °C.Ved denne temperatur er opløsningen mættet. Se figur 5.

Hvis man nu afkøler opløsningen yderligere, viser kurven,at opløsningen ikke kan have så meget stof opløst ved en lave-re temperatur. Der vil derfor udfældes netop så meget stof, atvores punkt vil følge opløselighedskurven mod venstre. Vi harstadig en mættet opløsning, men fordi temperaturen er min-dre, er der mindre opløst stof. Der er sket en udfældning afsmå krystaller; der er dannet et bundfald. Se figur 6.

En overmættet opløsningAf opløselighedskurven for sukker kan man se, at hvis manafkøler en mættet sukkeropløsning fra 70 til 40 °C, kan opløs-ningen ikke længere indeholde 320 gram, men kun 240 gram.Der må derfor udfældes sukkerkrystaller. Det sker normaltogså, men nogle gange sker der ingen udfældning. Se figur 7.

116

STOFFER I HVERDAGEN

En sådan opløsning kaldes overmættet, og det er en ustabiltilstand, for en overmættet opløsning indeholder for megetsukker. Der er mere sukker opløst, end der er i den mættedeopløsning. Se figur 8.

Før eller senere vil der derfor udfældes sukker. Der viludfældes netop så meget, at opløsningen ikke længere er over-mættet, men kun mættet. Når udfældningen sker, vil der altsåudfældes 80 gram sukker.� Kopiark 6.11

En kæmpemæssig krystallisationSukkerfabrikkerne i Danmark står tomme ni måneder omåret. Kun i årets sidste måneder arbejdes der. Om efterårettager landmændene sukkerroerne op af jorden; de indeholderop til 20 % sukker.

Roerne køres til fabrikken, hvor de vaskes og snittes. Deoverhældes med varmt vand, og på mindre end to timer ersukkeret trukket ud af roen og opløst i vandet. Roesnitternefiltreres fra, og sukkersaften renses og inddampes, dvs. manfordamper en masse vand, så man får en overmættet sukker-opløsning.

Nu skal krystalliseringen af sukkeret startes. Man strørpulveriseret sukker (flormelis) ud over sukkeropløsningen,der nu hurtigt krystalliserer omkring de små sukkerkrystallerfra flormelisen. Det kaldes podning.

117

Figur 7Antal gram sukker der kanopløses i 100 g vandgram400

300

200

100

10 20 30 40 50 60 70 80 °C

Figur 8Antal gram sukker der kanopløses i 100 g vand

Overmættet opløsning

Umættet opløsning

gram400

300

200

100

10 20 30 40 50 60 70 80 °C

Mættet opløsning

I Danmark får vi hovedparten af vores

sukker fra sukkerroer. Sukkerroerne tages

op fra markerne i årets tre sidste måneder.

I disse tre intense arbejdsmåneder kører

sukkerfabrikken i døgndrift, og ved nytår er

alle sukkerroer blevet behandlet.

STOFFER I HVERDAGEN

Krystaller vokser ud afen overmættet opløsning

Fyld en 250 mL konisk kolbe ca. halvt op med

natriumacetat. Tilsæt ca. 40 mL vand. Sæt kolben

op i et forsøgsstativ. Varm forsigtigt kolben op

med flammen fra en bunsenbrænder, idet brænde-

ren hele tiden bevæges, så flammen ikke

rammer kolben på samme sted i for lang tid.

Når alt natriumacetat er blevet flydende,

fortsættes opvarmningen yderligere et par

minutter, men det må ikke koge. Sluk bunsen-

brænderen og læg et stykke alufolie over

kolbens åbning. Lad kolben stå, til den næsten

har stuetemperatur igen. Mærk med hånden,

hvor varm kolben er.

Lad én lille krystal af natriumacetat falde ned

i opløsningen.

Hvad ser man, og hvad sker der med

temperaturen af opløsningen?

Ved opvarmningen opløses krystallerne i vandet.

Ved afkøling dannes en overmættet opløsning.

Når en krystal af stoffet kommer ned i den kolde

opløsning, starter krystallisationen. Krystaller vokser

ud fra den lille krystal, og i løbet af få sekunder

er hele kolben fyldt med krystaller.

Ved krystallisationen udvikles der varme.

Fremstilling af en overmættet opløsningEn overmættet opløsning laves ofte således: Man laver enmættet opløsning i varmt vand og afkøler derefter opløsning-en. Nu kan den ikke have så meget stof opløst. Opløsningenbliver overmættet, og normalt vil noget af stoffet straksudfældes som bundfald, så opløsningen ved den lavere tem-peratur kun er mættet. Det sker dog ikke altid.

I nogle opløsninger sker udfældningen ikke; det bliver enovermættet opløsning. Den er ustabil, og før eller senere vilnoget af stoffet udfældes. Man kan ofte få det til at ske ved atlade en lille krystal af det stof, der er opløst, falde ned i denovermættede opløsning. Straks udfældes der stof på krystal-len; den vokser, og ofte kan man direkte se, hvordan krystal-ler vokser ud i opløsningen.

118

HonningI honning er der meget sukker, men også

mange andre stoffer. Faktisk er honning

en overmættet opløsning af sukker i vand.

Man skal altid sætte låg på honningen,

for ellers vil noget af vandet fordampe, og

der vil dannes sukkerkrystaller. Honningen

kommer så til at smage for meget af sukker

og for lidt af honning.

EKSP

ERIM

ENT

STOFFER I HVERDAGEN

119

Vi skiller en blanding af savsmuld og sand

I et 250 mL bægerglas hælder vi 4 skefulde savsmuld

og fire skefulde sand. Det hele røres godt rundt.

Hvordan kan man nu skille savsmuld og sand fra hinanden?

Hvilken egenskab hos de to stoffer skal vi udnytte?

Vi fylder vand i glasset næsten op til kanten og rører roligt rundt

med en spatel. Vi ser, hvordan savsmuldet stiger op, mens sandet

forbliver på bunden.

De to stoffer adskilles, fordi de har forskellig densitet.

Sandet er tungere end savsmuldet.

EKSP

ERIM

ENT

Adskillelse af stofferAt kunne skille stoffer fra hinanden er en af de vigtigste opga-ver i kemi. Ofte består en blanding af et eller flere stoffer, derer opløst i vand. Disse stoffer kan man skille både fra hinan-den og fra vandet ved at udnytte, at stofferne har forskelligeegenskaber. Fx kan nogle stoffer skilles fra vandet, fordi de eruopløselige i vand. På de følgende sider kan du læse om nogleaf de vigtigste metoder til at trække et stof ud af en blanding.

SedimenteringHælder man noget jord op i et glas vand og rører rundt, vilnogle stofferne fra jorden opløses i vandet, mens andre stofferikke kan opløses. Man får en opslæmning. En opslæmningbestår af faste partikler, der er uopløselige i vand. Man kansamle det faste stof, sten, grus og sand ved at lade glasset stå,til alle de faste partikler er sunket ned på bunden. Først syn-ker de store partikler ned, derefter de mindre. Det kaldes ensedimentering.

DekanteringNår det faste stof i en opslæmning er sedimenteret, kan manskille det faste stof fra vandet. Man kan forsigtigt hælde van-det med de opløste stoffer over i et andet glas, mens de fastestoffer bliver liggende tilbage. Det kaldes en dekantering.

Genbrug af plasticInden plastic kan genbruges, skal de forskel-

lige former for plastic skilles fra hinanden.

Genbrugsplasten bliver derfor hakket i små

stykker, der hældes ud i et kar med en

væske. De tunge former for plastic går til

bunds, mens de lettere flyder ovenpå.

STOFFER I HVERDAGEN

CentrifugeringDet er tyngdekraften, der virker ved sedimentering. Man kanfremskynde sedimenteringen ved at centrifugere blandingen.Det fungerer på samme måde, som når man kører i karrusel.Når karrusellen drejer, føler man en kraft, der presser udad.Denne “karrusel-kraft” kan man benytte til at skille blandin-ger ad. Under centrifugeringen udsættes blandingen for enstørre “tyngdekraft”, der hurtigt får faste partikler til at samlesig på bunden af glasset.

Opslæmningen hældes i fire reagensglas, der sættes ned icentrifugen. Når reagensglassene slynges rundt af centrifu-gen, vipper glassene, til de ligger vandret med åbningen indmod midten af centrifugen. Ved centrifugeringen synker detungeste partikler ned i bunden af glassene, og efter centrifu-geringen kan man dekantere væsken fra det faste bundfald.

Hvis man lader råmælk, der lige er malket fra koen, stånogle dage, vil der øverst i mælken lægge sig et lag fløde. Flødebestår af små fedtkugler. De er lettere end resten af mælken,og fløden vil derfor lægge sig øverst. På mejerierne centrifuge-res mælken. På denne måde kan man i løbet af få minutterfjerne fløden fra råmælken. Når fløden fjernes, kaldes restenaf mælken for skummetmælk. Skummetmælk består mest afvand. Fløden bruger man til at lave bl.a. smør.

KalkvandEn opslæmning af kalk i vand. Når man

hælder kalk i vand, opløses kun en lille smule

kalk i vandet. Resten svæver rundt i vandet

som små partikler. Derfor er væsken uigen-

nemsigtig.

Når kalkpartiklerne er sunket til bunds, er

væsken klar. Kalkpartiklerne er sedimenteret.

I den klare væske er der lidt kalk opløst.

Opløsningen af kalk i vand kaldes kalkvand.

Man kan forsigtigt hælde kalkvandet fra –

uden at få bundfaldet med. Det kaldes at

dekantere. Nu har man en klar opløsning af

kalkvand.

120

Nyttige oplysningerCentrifuge: En almindelig centrifuge til brug

i kemilaboratoriet har et omdrejningstal på

60 gange i sekundet.

Fløde har et fedtindhold på næsten 40 %.

Sødmælk har et fedtindhold på mindst 3,5 %.

Skummetmælk har et fedtindhold på 0,5 %.

STOFFER I HVERDAGEN

121

FiltreringVed en filtrering kan man fjerne uopløste stoffer fra en opløs-ning. Et filtrerpapir foldes og anbringes i tragten, der sættesned i en kolbe eller et bægerglas.

Ved filtreringen hældes opløsningen ned på filtrerpapiret.Væsken løber gennem papiret, men alle partikler, der er stør-re end porerne i papiret, vil blive stoppet af filtrerpapiret.

I kolben opsamles filtratet. Det kaldes den klare opløsning,der nu er blevet befriet for de faste partikler, der svævede rundti opløsningen.

Ved at filtrere er man sikker på, at man får fjernet de fastestoffer fra en opslæmning. Samtidig sparer man tid; man skalikke vente på, at opløsningen sedimenterer.

I køkkenet laver man ofte filtreringer. Når man bryggerkaffe, hælder man det varme vand ned på kaffepulver i et kaf-fefilter. Fra kaffen opløses der forskellige farve- og smagsstof-fer i vandet. Det løber lige gennem filteret, mens resterne afpulveret holdes tilbage af kaffefilteret. Ligeledes filtrerer man,når man laver te. Bruger man en tepose, holdes tebladene til-bage af posens papir.

InddampningEt stof, der er opløst i vand, kan man ikke få fat i ved en fil-trering. Vandet og det opløste stof løber lige gennem filtrer-papiret. Men ved en inddampning kan man få fat i stoffet.Man koger opløsningen, og når vandet er fordampet, vil stof-fet, der var opløst i vandet, være tilbage som et fast stof.

Hvis man fx inddamper en saltvandsopløsning, vil vandetlidt efter lidt fordampe. Opløsningen bliver mere og merekoncentreret, og til sidst – når alt vand er fordampet – harman fået inddampet saltet i vandet.

Ved inddampninger i skolen vil man typisk hælde opløs-ningen op i en porcelænsskål og varme den op med en bunsen-brænder. Man bruger ikke en glasbeholder ved inddampning,for glasset risikerer at revne ved den kraftige opvarmning.

Ved Mariager Fjord ligger Danmarks eneste fabrik, der pro-ducerer salt. Det hentes op af jorden fra en dybde på 1,5 km.Man inddamper 600 000 ton salt om året. I undergrunden vedMariager er der salt til mange tusinde års forbrug.� Kopiark 6.12 og 6.13

Det meste drikkevand iDanmark er filtreret i jordenNår regndråber falder ned gennem luften,

opløses røg og støv i dråberne. Når regnvan-

det senere siver ned gennem jorden, opløses

der flere stoffer i vandet.

Vi henter det meste af vores drikkevand

fra grundvandet, og vores drikkevand er

ofte meget rent uden alle disse forurenende

stoffer. Fx indeholder vores drikkevand stort

set ikke bakterier og andre mikroorganis-

mer. De bliver filtreret fra, når regnvandet

siver ned gennem jordlagene. Under næsten

hele Danmark er der er et tykt lag kridt, og

det fungerer som et stort filtrerpapir med så

små åbninger, at slampartikler og bakterier

filtreres fra. Derfor er vandkvaliteten i

Danmark ofte meget fin.

En blåhval lever af filtreringEn blåhval er det største dyr, der nogen-

sinde har levet på Jorden. Som voksen vejer

den mere end 30 elefanter. Blåhvalen har

ingen tænder, men barder, der er store bør-

ster.

Når hvalen åbner munden, strømmer hav-

vandet ind med dets indhold af smådyr som

fx rejer. Herefter lukker hvalen munden og

presser med tungen vandet ud gennem bør-

sterne. Alle smådyrene bliver tilbage, fanget

af børsterne. Det er en gigantisk filtrering,

der kan give op til 50 kg føde ad gangen.

122

CAFE KOSMOS

VERDENS MESTSOLGTE LÆSKEDRIKI dag sælges der Coca-Cola i mere end 200 lande, og hver eneste dag bliver der drukket mere end en milliard flasker og dåser af de forskellige typer Coca-Cola. Firmaet laver i USA en koncentreret opløsning, der kaldes 7X. Den sendes ud i verden fx til Danmark. Her tilsætter man vand og luftarten carbondioxid, der danner kulsyre i colaen. Opskriften på 7X er hemmelig.

COCA-COLA OPFINDES

Historien om Coca-Cola begyndte ibyen Atlanta i staten Georgia i USA.Apoteker John S. Pemberton frem-stillede i 1886 den første Coca-Cola.Oprindelig var drikken tænkt som enalmindelig styrkende drik, som ogsåskulle hjælpe på bl.a. hovedpine.

Drikken blev først solgt fra apote-ket, men inden længe også frabarer og restauranter. En medvir-kende årsag var, at byrådet iAtlanta havde indført, at der ikkemåtte sælges alkohol i byen. Daforbudet blev hævet, inden der vargået et år, viste det sig, at salget afCoca-Cola fortsatte.

INDHOLDET I COCA-COLA

Coca-Cola hævder, at der på cola-flasken står, hvilke stoffer der er icolaen. Blandingsforholdet er dogen hemmelighed, og man kan hellerikke læse, hvilke aromastoffer der ertilsat. Mange har undersøgt indhol-det i Coca-Cola, for at finde opskrif-ten, og på internettet kan man læseflere forskellige opskrifter.

Firmaet Coca-Cola hævder selvføl-gelig, at alle offentliggjorte op-skrifter for sammensætningen afCoca-Cola er forkerte. Ved hjælp afmoderne videnskab har man dogfundet ud af, hvilke stoffer der er icola. Der er sukker, koffein, kara-mel, phosphorsyre, lime og vanilje.Phosphorsyre giver den syrlige smag.Der er yderligere flere forskelligearomastoffer.

KOFFEIN I COCA-COLA

Pemberton skrev selv, at Coca-Colaindeholder udtræk af den vidun-derlige coca-plante og den berømte

123

CAFE KOSMOS

cola-nød. Det har givet navnetCoca-Cola. Coca-planten indeholderkokain, der er et vanedannende,euforiserende stof, og cola-nødder-ne indeholder koffein.

I dag har en Coca-Cola aldrig væreti forbindelse med en coca-planteeller en cola-nød. Der er dog stadigkoffein i Coca-Cola, men koffeinenudtrækkes af kaffebønner. Der erogså koffein i andre læskedrikke,som fx Pepsi-Cola. Koffein virkeropkvikkende, og en iskold cola kanvære dejlig en varm sommerdag.Koffein har mange gode egenska-ber. Det bruges bl.a. som smertestil-lende medicin og mod astma.

I en dåse med Coca-Cola Classic erder 34 mg koffein. Til sammenligninger der ca. det samme i en kop te,mens der i en almindelig kop kaffe er50 -100 mg. Unge mennesker får kof-fein fra cola, mens mange voksne fårdet fra te og kaffe. Skandinavernehar verdens største forbrug af koffein,nemlig ca. 400 mg pr. dag.

KOFFEIN OG DOPING

Udøvere af konkurrencesport skalvide, at koffein er et af stofferne pådopinglisten. Ved en urinprøve måmængden af koffein ikke overskri-de 1,2 mg i 100 mL. Skakspillere hartidligere fået at vide, at de risikereren dom ved dopingkontrol, hvis dehar drukket mere end seks kopperkaffe. Den tilladte mængde over-skrides dog ikke ved at drikke encola, for det meste koffein nedbry-des i kroppen.

En dødelig dosis af koffein er heltoppe på 5000 mg. Det svarer til atdrikke 80 kopper kaffe. Men mankan dø af at spise for mange koffein-piller.

Hvis man spiser og drikker formeget af fede og sukkerholdigemadvarer, bliver man overvægtig.Herved forøges risikoen for at fåsukkersyge, for højt blodtryk, blod-propper og hjerteanfald. Huller itænderne får man også lettere. Hvisman fx drikker lidt af en cola hvert10. minut, får tænderne hele tidensukker på overfladen. Det er næringfor bakterier, der omdanner sukke-ret til syre, der giver huller i tæn-derne. Det er altså bedre at drikkecolaen hurtigt end at gå og nippetil den. Det gælder selvfølgelig ogsåalle andre sukkerholdige drikkeva-rer, som sodavand og saftevand.

� Indholdet af tilsatte stoffer i colaen står i rækkefølge.

Det, der er mest af, står først.

SUKKER I COCA-COLA

Den almindelige dåse med Coca-Cola indeholder ca. 40 g sukker, ogPepsi-Cola indeholder endnu mere.Det svarer ca. til at spise 10 teske-fulde rent sukker.

Hvis man slukker sin tørst i cola ellerandre sukkerholdige læskedrikke,får man ikke nok af vand, frugtjui-ce eller mælk. Herved får man ikkede stoffer, som kroppen skal brugetil at vokse og udvikle organerne.Fx vil man mangle calcium, der skalbruges til at opbygge knoglerne.

124

DET VED DU NU OM STOFFER I HVERDAGEN

VAND OG LIV OPLØSELIGHED ADSKILLELSE AF STOFFER

� Vand er en forudsætning for liv.

� Vandindholdet i kroppen eromkring 70 %.

� Næringsstoffer transporteresrundt i kroppen af vand.

� Fra kroppen mister vi hver dag2 1/2 liter vand.

� I læskedrikke er der ud overvand normalt mest sukker.

KRYSTALLER

� Krystaller dannes i en opløs-ning, når opløsningsmidlet for-damper.

� Krystaller dannes ofte, når enmættet opløsning afkøles.

� En overmættet opløsning erustabil. Den indeholder merestof end en mættet opløsning.

� Sukker dannes ved krystallisa-tion af en overmættet sukker-opløsning.

� En overmættet opløsning lavesved at opløse et stof i varmtvand og derefter afkøle vandet.

� Et stof opløses hurtigere, hvisdet er findelt, og der omrøres.Ofte hjælper opvarmning også.

� Et stof er letopløseligt i vand,hvis der kan opløses mere end 1 g stof i 100 mL vand.

� Et stof er tungtopløseligt ivand, hvis der kan opløses min-dre end 1 g stof i 100 mL vand.

� I en umættet opløsning kan deropløses mere stof.

� I en mættet opløsning kan derikke opløses mere stof.

� En opløselighedskurve viser,hvor meget stof der kan opløsesved forskellige temperaturer.

� Når en opslæmning får lov atstå, sedimenterer detuopløselige stof.

� Ved en dekantering hældesvæsken forsigtigt fra, uden atbundfaldet følger med.

� Ved en filtrering af en opløs-ning fanges større partikler i fil-teret. Væsken løber lige igen-nem.

� Et opløst stof kan udvindes afen opløsning ved en inddamp-ning, hvor vandet koges væk.

125

PRØV DIG SELV

KAN DU HUSKE?

FORSTÅR DU?

UDFORDRING

� Hvad forstås ved en mættetopløsning?

� Hvad er et tungtopløseligt stof?

� Hvad er en opløselighedskurve?

� Hvad er en inddampning?

� Hvorfor indeholder regnvandikke salt lige som havene?

� Hvorfor indeholder Det DødeHav så meget salt?

� Saftkoncentrat skal fortyndes,før det drikkes. Forklar detteved hjælp af ordet koncentra-tion.

� Får man en mættet opløsning,når man opløser en teskefuldsukker i en kop te?

� Hvordan kan der dannes kry-staller i en opløsning?

� Hvordan kan man undersøge –uden at smage på det – om etglas indeholder koncentrereteller fortyndet frugtsaft?Forklar den metode, du vilbruge.

� Hvorfor bør mindre børn ikkedrikke kaffe eller cola?

� Hvilke opløsninger findes i dithjem? Kan de være farlige?

Grundstoffer og kemiske

forbindelser

� ATOMER

� GRUNDSTOFFER

� KEMISKE FORBINDELSER OG MOLEKYLER

� KROMATOGRAFI

� CAFE KOSMOS: DIAMANTER OG FODBOLDMOLEKYLET

Et stykke hugget sukker er opbygget af nogle helt utrolig små

sukkerdele. De kaldes molekyler. Hvis man kunne tage alle

sukkermolekylerne i sukkeret på billedet og lægge dem

i forlængelse af hinanden, ville sukkerkæden række her fra

Jorden langt ud forbi Månen. Faktisk helt ud til planeten Jupiter.

Det er en afstand, som et rumskib ville være ca. halvandet år

om at tilbagelægge. Denne sammenligning fortæller, at der må

være utrolig mange sukkermolekyler i bare ét stykke hugget

sukker. Og når der er så mange, så må de være utrolig små.

Hvad er atomer, molekyler og grundstoffer?

Hvor lille en del af et stof, som fx jern, kan eksistere alene?

Hvor stor er den mindste del af vand, som stadig er vand?

Kan der være flere farver i slik, end dem man ser?

Hvor lille kan en fodbold være?

127

GRUNDSTOFFER OG KEMISKE FORBINDELSER

AtomerPå samme måde som modellen af Amalienborg i LEGOLANDer opbygget af LEGO klodser, er alt stof opbygget af mindredele, som kaldes atomer. Atomer er således naturens mindstebyggesten.

En sten, et stykke værktøj, et fjernsyn, luft, vand, jord, Jor-den, Solen, planeterne, alle stjernerne og hvert eneste levendevæsen, bl.a. dig selv, er opbygget af atomer. Hvis vi derfor vilvide noget om den verden, som vi er en del af, må vi vide nogetom atomer.

DemokritIdeen om, at alt er opbygget af atomer, kommer fra den græ-ske filosof Demokrit, der levede omkring 400 år f.v.t. Demokritsagde, at nok har ting en farve, og nok smager ting sødt ellerbittert, men i virkeligheden består alt af atomer. Oplevelsen affarve og smag kommer fra bestemte atomer.

Demokrit spekulerede over, hvad der ville ske med en gen-stand, hvis man skar den midt over. Hvis man derefter tog denene halvdel og skar den midt over. Og tog fjerdedelen og skarden over. Hvor længe ville man kunne blive ved med at få min-dre og mindre dele?

For Demokrit var det klart, at det ville man ikke kunneblive ved med i det uendelige. På et tidspunkt måtte man nåtil en mindste størrelse, der ikke kunne deles yderligere.Denne mindste del blev kaldt et atom, for på græsk betyderordet atom udelelig.

LEGO klodser er derfor en god model for atomer. For ligesom Demokrits atomer kan de enkelte LEGO klodser ikke delesyderligere op; de er de mindste byggesten, når man bygger medLEGO klodser.

Atomernes størrelseDet tynde alufolie, som man i køkkenet bruger til at pakkemad ind i, består af metallet aluminium. Folien er opbygget afaluminium-atomer. Vi kan bruge alufolien til at illustrereDemokrits ide.

Man tager et stykke alufolie på størrelse med en hånd. Detklippes midt over med en saks. Man tager det ene stykke og

128

I LEGOLAND er der en model af Amalienborg.

Der er brugt næsten en million klodser til

modellen.

Demokrits teori om atomerDemokrit, græsk filosof

(ca. 460 til ca. 400 f.v.t.).

Demokrit udtænkte den første teori om

atomers eksistens. Når atomerne klumpede

sig sammen, dannede de kosmos, dvs.

verden. Atomerne var evige, men kosmos

var ikke.

GRUNDSTOFFER OG KEMISKE FORBINDELSER

klipper det midt over, og man bliver ved med at halvere pådenne måde. Til sidst har man et stykke på måske 1 mm gange1 mm.

Nu er det svært at fortsætte med at halvere, men lad osforestille os, at det kan lade sig gøre, til man ender med etstykke alufolie på størrelse med et punktum. Selv med dettelille, tynde stykke er der stadig langt ned til at have et enkeltaluminium-atom. Antallet af atomer i det punktum-storestykke alufolie er nemlig større end antallet af sandkorn påoverfladen af samtlige strande i Danmark. Derfor må atomer-ne være meget små.

MikroskopI et almindeligt mikroskop kan man ikke se et atom. Man kanse genstande, der kun er 1/1000 mm (en tusindedel af en mil-limeter), men det svarer til mere end en million atomer lagt iforlængelse af hinanden.� Kopiark 7.1

Partikler i atometDemokrit mente, at atomet var den mindste del, der eksistere-de. I dag ved vi, at atomerne er opbygget af nogle endnu min-dre dele, så i dag bruges en lidt anden definition på et atom.

Et atom er den mindste mængde af stof, der kan eksistere alene.

Atomerne er opbygget af tre forskellige slags partikler: proto-ner, neutroner og elektroner. Disse partikler kaldes for ele-mentarpartikler. Det betyder, at de er de mindste partikler,der eksisterer. Protoner, neutroner og elektroner kan dog kuneksistere alene i kort tid. Når de rammer et andet atom, vil deoptages i dette. Derfor er et atom den mindste mængde afstof, der kan eksistere alene.

Elementarpartiklerne fik deres navn, fordi de var de mind-ste partikler, som man kendte. Nu ved man dog, at elemen-tarpartiklerne er opbygget af nogle endnu mindre dele, derkaldes kvarker.

Kvarkerne er således de nye elementarpartikler. Protonerog neutroner er opbygget af hver tre kvarker, mens en elektronikke er opbygget af mindre dele.

129

I køkkenet bruges meget alufolie, fx til

indpakning af madvarer. Alufolie er helt

rent aluminium med en tykkelse på

ca. en hundrededel millimeter. Det svarer

til 10 millioner aluminium-atomer, der ligger

i række efter hinanden.

Hvert aluminium-atom har en atomkerne

med 13 protoner og 14 neutroner. Der er

også 13 elektroner. De sidder i tre elektron-

skaller. Der er to elektroner i den inderste

skal, 8 i anden skal og tre elektroner i

yderste skal.

Aluminium-atomet

GRUNDSTOFFER OG KEMISKE FORBINDELSER

Elementarpartiklernes elektriske ladningEn elektron har en elektrisk ladning, og det er den mindsteelektriske ladning, der eksisterer. Det er ikke muligt at findeen mindre elektrisk ladning. Derfor kaldes størrelsen af enelektrons elektriske ladning for en elementarladning, derbetegnes med bogstavsymbolet e. En elektrons ladning skrivesderfor som –e. Elektronens elektriske ladning er negativ.

En proton har også en elektrisk ladning, men protonen erpositivt ladet. Protonens ladning har dog samme størrelsesom elektronens ladning, blot er protonens ladning positiv,hvor elektronens ladning er negativ. For at vise den positiveladning skrives protonens ladning ofte som +e.

En neutron har ingen elektrisk ladning; den er elektriskneutral. Neutronen har fået sit navn netop efter denne egen-skab – at neutronen er elektrisk neutral.

Atomets opbygningI en god model for atomets opbygning har atomet en atom-kerne. Her findes protonerne og neutronerne pakket tæt sam-men. Atomkernen er positivt ladet, da protonerne findes iatomkernen. Uden om atomkernen findes elektronerne. Mankan opfatte dem som partikler, der i bestemte baner kredser omatomkernen.

Elektronerne holdes på plads af den elektriske tiltrækningmellem den positive atomkerne og elektronernes negative lad-ning.

Et atom er elektrisk neutralt, for i hvert atom er der ligemange protoner og elektroner. Og da protonens og elektro-nens ladning er lige stor – blot positiv og negativ – vil et atommed lige mange protoner og elektroner være elektrisk neutralt.

Atomernes masseDa atomerne er så små, er deres masse også helt utrolig lille.Det mindste atom vejer lidt mere end 0,.000.000.000.000.000.000.000 001 g.

130

Ladning af elementarpartikler

Elementarpartikel Proton Neutron Elektron

Ladning e Ingen –e

Nyttige oplysningerf.v.t.: er en forkortelse for før vor tidsreg-

ning. 400 f.v.t. er altså for ca. 2400 år siden.

Atom: Den mindste del af et stof, der kan

eksistere alene.

Proton: Ordet kommer fra græsk, og kan

oversættes med den første.

Elektron: Den engelske fysiker J.J. Thomson

opdagede elektronen i 1897. Han gav den

navnet elektron, opkaldt efter det græske

ord for rav.

Elektronens masse: er i teksten angivet som

1/2000 af protonens masse. 1/2000 er et

nemt tal at huske, men tallet er helt korrekt

1/1836 af protonens masse.

Elementarpartikel: Betegnelse for protoner,

neutroner og elektroner.

Elementarladning: En protons elektriske

ladning, der er den mindste ladning, der

eksisterer.

GRUNDSTOFFER OG KEMISKE FORBINDELSER

Dette lille tal er besværligt at skrive, og derfor har man i ste-det for masseenheden gram indført en masseenhed for ato-mer. Atomers masse måles i enheden u, hvor u er en forkor-telse af det engelske ord unit, der betyder enhed.

En proton og en neutron er næsten lige tunge. De har enmasse, der er tæt på 1 u. En elektron er meget lettere. Densmasse er kun ca. 1/2000 af protonens masse. Der skal altsånæsten 2000 elektroner til, for at de har samme masse som enproton eller en neutron. Da elektronen er så let, findes næstenhele atomets masse inde i atomkernen.� Kopiark 7.2 og 7.3

131

Elementarpartiklernes masse

Proton ca. 1 u

Neutron ca. 1 u

Elektron ca. 1/2000 u

Vi blander 2 g jernpulver og 1 g svovlpul-

ver sammen og hælder det i et reagens-

glas. Vi sætter en ballon fast over reagens-

glassets åbning.

Reagensglasset med ballon og indhold vejes.

Reagensglasset opspændes skråt i forsøgs-

stativet, der stilles bag sikkerhedsskærmen.

Reagensglasset opvarmes kraftigt i bunden.

Når blandingen begynder at gløde, slukkes

bunsenbrænderen.

Når det hele er afkølet, vejes reagensglas

med ballon og indhold igen.

Selv om der er sket en voldsom reaktion

vejer reagensglasset m.m. det samme.

Der er nemlig det samme antal atomer

i glasset. Ingen er forsvundet, og ingen

er kommet til.

Når de to grundstoffer, jern og svovl,

reagerer med hinanden, dannes der et helt

nyt stof med egenskaber, der er meget

forskellige fra jern og svovl. Det er fx ikke

magnetisk som jern, og det er ikke gult

som svovl. Det nye stof hedder jernsulfid.

Atomer af jern og svovlEK

SPER

IMEN

T

GRUNDSTOFFER OG KEMISKE FORBINDELSER

GrundstofferFor at få en oversigt over de forskellige LEGO klodser, kan mananbringe dem i rækkefølge, således at den mindste kommerførst og de forskellige klodser derefter bliver større og større.På samme måde som LEGO klodserne kan lægges i rækkefølgekan man anbringe de forskellige atomer i rækkefølge.

AtomnumreHvis man lægger de forskellige atomer i rækkefølge, kommerrækken af forskellige atomer til at gå fra nr. 1 til nr. 115. Disse115 forskellige atomer får atomnummer fra nr. 1 til 115.

Et atom får det atomnummer, der svarer til antallet af pro-toner i atomkernen. Et atom med atomnummer “1” har der-for netop en proton i atomkernen. Atomer med 115 protoneri atomkernen har atomnummer 115.

Atomer og grundstofferDe 115 forskellige atomer kaldes grundstoffer, og alt i verdener opbygget af disse. De kaldes “grundstoffer”, fordi alle stof-fer er opbygget af atomerne af grundstoffer og ikke af mindredele. I naturen kan vi dog ikke finde 115 grundstoffer, menkun 92, for de sidste 23 har forskerne fremstillet i laboratoriet.Uanset hvor vi kigger ud i Universet, finder vi kun disse grund-stoffer.

Grundstof nr. 1 er hydrogen. Og det betyder, at hydrogen-atomer kun har én proton i atomkernen. Alle atomer medkun én proton er altså hydrogen-atomer. Grundstof nr. 2 erhelium. Og alle atomer med netop to protoner i kernen eraltså helium-atomer.

Det største atom indeholder 115 protoner i atomkernen.Det er ikke lykkedes at fremstille eller finde atomer med 116eller flere protoner i kernen.

Af de 92 grundstoffer, som vi kan finde i naturen, er de 70metaller. De fleste mennesker kender slet ikke alle disse metal-ler, og almindelige mennesker har måske kun set ca. 16 afdem. De mest kendte er nok: aluminium, jern, tin, kobber,chrom, platin, guld, sølv og zink.

Hvert af disse grundstoffer har sit eget atomnummer. Fxhar guld nr. 79.

132

Massen af et hydrogen-atomDet letteste atom, der findes, er grundstof

nr. 1, hydrogen. Atomet består af kun en

proton og en elektron. Massen er

0,000 000 000 000 000 000 000 001 67 g

(der kan skrives som 1,67 · 10–24 g).

GRUNDSTOFFER OG KEMISKE FORBINDELSER

Grundstofferne i jordenDer er stor forskel på, hvor meget der er af de forskellige grund-stoffer. I Jordens skorpe, ned til 30 kilometers dybde, består90 % af alle atomer af kun tre grundstoffer. Det er grundstoffer-ne oxygen, silicium og aluminium.

Der er mest af oxygen. Det er grundstof nr. 8. Oxygen er enluftart og findes i den atmosfæriske luft, men oxygen findesogså som en del af mange faste stoffer.

Der er næstmest af grundstof nr. 14, silicium. Fx bestårsand af netop silicium og oxygen.

Nr. 3 på listen over de hyppigst forekommende grundstof-fer er metallet aluminium. Aluminium er grundstof nr. 13.

Hvis man medregner vandet i havene kommer grundstofnr. 1, hydrogen, ind på en fjerdeplads, for vand er opbygget afgrundstofferne oxygen og hydrogen.

Atomerne af de syv hyppigst forekommende grundstoffer,der er vist i skemaet, udgør tilsammen 99 % af alle atomer iJordens skorpe.

Der er altså ikke meget af de andre grundstoffer. Det mestsjældne grundstof på Jorden er nok grundstof nr. 85, astat. Derer formentlig kun 0,03 g astat i hele Jorden. � Kopiark 7.4

Grundstoffer i kroppenVores krop består også af grundstoffer. Nogle indeholder vimeget af, andre kun ganske lidt, og mange har vi slet ikkebrug for. I skemaet ses en oversigt over de tre hyppigst fore-kommende grundstoffer i vores krop.

Der er meget oxygen i vores krop, og der er også megethydrogen, for vores krop indeholder ca. 70 % vand, og vand ernetop opbygget af grundstofferne oxygen og hydrogen. De treviste grundstoffer udgør 95 % af vores krop.

GrundstofsymbolerDet var englænderen John Dalton, der omkring år 1800 somden første fik opstillet en liste over de dengang kendte grund-stoffer.

Daltons symboler for grundstofferne var ikke lette at læseog heller ikke lette at skrive, så i 1811 blev de udskiftet medden svenske kemiker Berzelius’ system, som stadig bruges.

133

Danske grundstofnavneFlere grundstoffer kaldes ofte ved deres

ældre danske navne:

Grundstof nr. 1, hydrogen, kaldes brint.

Grundstof nr. 6, carbon, kaldes kul.

Grundstof nr. 7, nitrogen, kaldes kvælstof.

Grundstof nr. 8, oxygen, kaldes ilt.

TOP 7 over de hyppigst forekommende grundstofferi Jordens skorpeGrundstof nr. 8, oxygen 62 %

Grundstof nr. 14, silicium 21 %

Grundstof nr. 13, aluminium 7 %

Grundstof nr. 1, hydrogen 3 %

Grundstof nr. 20, calcium 3 %

Grundstof nr. 26, jern 2 %

Grundstof nr. 12, magnesium 2 %

HydrogenI Universet er der mest af grundstoffet

hydrogen. Ni ud af ti atomer er hydrogen.

Vores egen Sol består også mest af

hydrogen.

TOP 3 over de hyppigst forekommende grundstofferi kroppenGrundstof nr. 8, oxygen 67 %

Grundstof nr. 6, carbon 18 %

Grundstof nr. 1, hydrogen 10 %

GRUNDSTOFFER OG KEMISKE FORBINDELSER

I dag benytter vi som symbol for grundstofferne et eller tobogstaver. Symbolet er derfor en kortere skrivemåde i stedetfor navnet. � Kopiark 7.5

De første 14 grundstoffers symboler og navne1. H hydrogen 8. O oxygen2. He helium 9. F fluor3. Li lithium 10. Ne neon4. Be beryllium 11. Na natrium5. B bor 12. Mg magnesium6. C carbon 13. Al aluminium7. N nitrogen 14. Si silicium

Som grundstofsymbol bruger man normalt det første eller deto første bogstaver i grundstoffets latinske navn. I Danmarkbruges dog danske navne for nogle grundstoffer. Fx kaldesgrundstof nr. 26 jern, men da det latinske navn for grund-stoffet er ferrum, har jern grundstofsymbolet Fe.

Det er en stor fordel at bruge symbolerne for grundstof-ferne, for uanset hvilket land man kommer fra og uanset hvil-ket sprog, man skriver på, så bruger alle i hele verden de vistesymboler for grundstofferne.

Danskere kan ikke læse den almindelige tekst i kemibøgerfra fx Kina, Japan, Rusland og arabiske lande. Disse lande bru-ger andre skrifttegn end vores bogstaver. Alligevel kan vi oftese, hvad teksten i bogen drejer sig om, for alle grundstofsym-boler er skrevet med vores bogstaver (det latinske alfabet). Detbetyder, at når skoleelever i fx Kina skal lære kemi, må de førstlære det latinske alfabet.

Et grundstof opdaget i DanmarkGrundstof nr. 13, aluminium, har grundstofsymbolet Al. Deter et metal, og det blev fremstillet for første gang i Danmark i1825 af den internationalt kendte fysiker og kemiker HansChristian Ørsted. Han havde et laboratorium i et lille hus iKøbenhavn.

Aluminium bruges til flyvemaskiner, gryder og pander,alufolie, husfacader, vinduesrammer og højspændingsled-ninger. Det er et letmetal. Det er ikke så dyrt, og det ødelæg-

134

Daltons grundstoflisteJohn Dalton, engelsk kemiker og fysiker

(1766-1844).

Hans største opdagelse var at vise, at ato-

mer faktisk eksisterer. Han indførte den før-

ste liste over grundstofferne.

GrundstofsymboletSymbolet Fe kan være et symbol for et enkelt

atom, men det kan også bare være et udtryk

for grundstoffet jern.

Grundstoffernes periodiske systemI det skema, der hedder grundstoffernes

periodiske system, findes en oversigt over

alle grundstofferne. Grundstoffernes

periodiske system findes bagest i bogen.

1 atom

Jernstang

Fe

GRUNDSTOFFER OG KEMISKE FORBINDELSER

ges ikke af luft og vand. Det kan let rulles ud i tynde lag, heltned til en tykkelse på 0,004 mm.

Et grundstof opkaldt efter KøbenhavnGrundstof nr. 72, hafnium, har grundstofsymbolet Hf. Det eret metal, og det blev fundet for første gang i København. Denhollandske fysiker Coster og den ungarnske kemiker Heveseyarbejdede i København hos den danske fysiker Niels Bohr.Coster og Hevesey cyklede hen til Geologisk Museum i Køben-havn for at låne nogle mineraler. I dem fandt de grundstof nr.72. Det blev besluttet, at opkalde det nye grundstof efterKøbenhavn, der på latin hedder Hafnium. Der fremstilles kunomkring 4 kubikmeter af hafnium om året. Det meste brugesi kernekraftværker.

Et grundstof opkaldt efter en danskerGrundstof nr. 107, bohrium, har grundstofsymbolet Bh. Deter et metal, der ikke findes i naturen. Det er kunstigt frem-stillet ved at skyde grundstof nr. 24 ind i grundstof nr. 83. Deter meget vanskeligt, og derfor har man kun kunnet fremstilleganske få atomer af grundstof nr. 107. Det er opkaldt efterden internationalt berømte fysiker Niels Bohr, der fik Nobel-prisen i 1922 for sin teori om atomets opbygning.

135

Berzelius’ opdagelseBerzelius, Jöns Jacob, svensk kemiker

(1779-1848).

Professor ved Karolinska Institutet

i Stockholm. Mest kendt for det kemiske

tegnsprog, der benyttes over hele verden.

Opdagede grundstofferne selen, thorium

og cerium.

To atomeraf grundstoffet iodEn krystal af iod slippes ned i en tør rundbun-

det kolbe.

Vi opvarmer forsigtigt kolben over bunsen-

brænderen.

Vi ser, hvordan kolben fyldes med violette

dampe.

Iod er et grundstof. Ved stuetemperatur er det

et fast stof, men ved opvarmning sublimerer

det. Det vil sige, at det ikke smelter, men for-

damper.

I det faste iod sidder atomerne tæt sammen.

Den violette damp består derimod af iod-ato-

mer, der er bundet sammen to og to.

EKSP

ERIM

ENT

GRUNDSTOFFER OG KEMISKE FORBINDELSER

Kemiske forbindelser og molekylerMan kan bygge forskellige modeller ved at sætte forskelligeLEGO klodser sammen. På samme måde kan atomerne af deforskellige grundstoffer binde sig til hinanden til en såkaldtkemisk forbindelse. Der er millioner af kemiske forbindelser.De indeholder to eller flere grundstoffer af de 115 forskelligegrundstoffer.

Daltons atommodelDalton forestillede sig atomerne som kugler. For et bestemtgrundstof var alle atomerne kugler med samme masse og sam-me størrelse. Atomer af andre grundstoffer var kugler med enanden størrelse og en anden masse. Derfor var der lige så man-ge forskellige atomer, som der var grundstoffer.

Når man i dag tegner atomer, bruger vi Daltons idé omatomerne som kugler. For at man kan skelne mellem atomeraf de forskellige grundstoffer, kan man skrive grundstofsym-bolet på kuglen.

I byggesæt med kugler som model af atomer for forskelli-ge grundstoffer har man givet kuglerne forskellig farve.Hydrogen-atomer er altid hvide, carbon-atomer altid sorte,mens oxygen-atomer altid er røde.

Der var mange, der ikke troede på Daltons atommodel.Atomerne er jo alt for små, til at man kan se dem i et mikro-skop. Først nu – efter to hundrede år – kan man ved hjælp afforskellige apparater få tegnet et tre-dimensionalt billede afatomer. Disse billeder viser, at Daltons atommodel er godnok. Atomerne eksisterer.

Kemisk forbindelseDalton beskrev, hvordan grundstoffer er opbygget af et megetstort antal ens atomer. Men man kendte jo mange forskelligestoffer. Derfor måtte mange af disse være en kemisk forbin-delse af flere grundstoffer. Dalton forklarede, hvordan enkemisk forbindelse dannes ved, at et eller flere atomer af etgrundstof bindes til et eller flere atomer af andre grundstoffer.� Kopiark 7.6

136

Daltons atommodel1. Atomer er udelelige.

2. Atomer kan ikke forsvinde.

3. Der er lige så mange forskellige atomer,

som der er grundstoffer.

4. Alle atomer af et bestemt grundstof er

lige store og har samme masse.

Tre-dimensionalt billede af guldatomer.

Molekyle-byggesæt.

GRUNDSTOFFER OG KEMISKE FORBINDELSER

137

BlandingerHvis et stof kun består af én slags atomer, er stoffet et grund-stof. En klump svovl indeholder kun svovl-atomer, og en jern-klods indeholder kun jern-atomer. Derfor er svovl og jerngrundstoffer.

I en blanding af jern og svovl er atomerne ikke bundet tilhinanden. De er bare blandet sammen. Og der er ikke et bestemtforhold mellem antallet af jern-atomer og svovl-atomer.

Kemiske forbindelser og molekylerHvis et stof derimod er opbygget af flere forskellige grund-stoffer, hvor de forskellige atomer er bundet til hinanden, erdet en kemisk forbindelse. Sand indeholder både silicium-ato-mer og oxygen-atomer, og silicium-atomerne er bundet tiloxygen-atomerne. Sand er derfor en kemisk forbindelse, ikkeen blanding.

I eksperimentet på side 131 opvarmede vi en blanding afjern og svovl. På et tidspunkt begyndte blandingen at glødekraftigt. Ved den høje temperatur bandt et jern-atom sig til etsvovl-atom. Forbindelsen mellem et jern-atom og et svovl-atom kaldes en kemisk forbindelse. Således kan atomer framange forskellige grundstoffer forbinde sig med hinanden, såder dannes kemiske forbindelser. En kemisk forbindelse beståraltså af forskellige atomer.

➝ ➝+

Billedet viser, hvordan jern og svovl kan blandes sammen. Hvis blandingen af jern og svovl opvarmes,

reagerer de to stoffer med hinanden. Efter reaktionen har vi ikke længere frie jern- og svovl-atomer.

Der er dannet et nyt stof; en kemisk forbindelse mellem jern og svovl. Stoffet hedder jernsulfid.

Jernpulver Svovlpulver Blanding Kemisk forbindelse

De to grundstoffer hydrogen og oxygen kan også reageremed hinanden. Den kemiske forbindelse, der dannes, er vand.

Det var Dalton, der fandt ud af, at vand er en kemisk for-bindelse. Vand er opbygget af de to grundstoffer, hydrogen ogoxygen.

Dalton troede, at der i den kemiske forbindelse, vand, kunvar ét hydrogen-atom og ét oxygen-atom, men der tog hanfejl. I dag ved vi, at der er to hydrogen-atomer for hvert oxy-gen-atom. Denne mindste mængde af vand, som har vandetsegenskaber, kaldes et vandmolekyle, og formlen for vandmo-lekylet skrives H2O.

Kemiske formlerVed opskrivning af formler skal man kunne se, hvor mangeatomer der er i et molekyle. Den kemiske formel for et vand-molekyle skrives H2O. 2-tallet, der står lige efter H, fortæller,at der i molekylet er to hydrogen-atomer. 2-tallet er sænket lidti forhold til linjen.

Et tal, der står inde i en formel, fortæller, hvor mange atomer der er af det grundstof, der står lige før tallet.

Da der ikke står et tal bagved symbolet for oxygen, O, er derkun et oxygen-atom i vandmolekylet. Faktisk burde man skri-ve formlen for vand som H2O1, men man udelader 1-taller fornemheds skyld. Dvs. der er i alt tre atomer i vandmolekylet, tohydrogen-atomer og et oxygen-atom.

Ofte skriver man formlen for sand, som SiO2 (der betyderSi1O2). I formlen er der et silicium-atom og to oxygen-atomer.I sand er der altså dobbelt så meget oxygen som silicium.

GRUNDSTOFFER OG KEMISKE FORBINDELSER

138

Tegningen viser, hvordan atomerne af jern

og svovl kan blandes sammen. I blandingen

ligger jern-atomerne og svovl-atomerne

blandet mellem hinanden. I den kemiske

forbindelse har hvert jern-atom reageret

med netop ét svovl-atom. Det nye stof har

formlen FeS.

Atomer har ingen farve, men når vi tegner

atomer som kugler, bruger vi ofte de viste

farver. Det gør det lettere for os hurtigt at

genkende atomerne. Det bliver endnu lette-

re, hvis man skriver grundstofsymbolet på

kuglen.

GRUNDSTOFFER OG KEMISKE FORBINDELSER

139

Når grundstoffet nitrogen reagerer med hydrogen, danneset nyt stof, der hedder ammoniak. Det har formlen NH3 (derbetyder N1H3). Denne formel viser, at der i ammoniak forhvert nitrogen-atom er tre hydrogen-atomer.

Størstedelen af naturgas er stoffet methan, der har denkemiske formel, CH4 . Formlen viser, at der for hvert carbon-atom er fire hydrogen-atomer.

Slik, der smager af lakrids, kan indeholde stoffet ammoni-umchlorid. Det har formlen NH4Cl. Stoffet indeholder de tregrundstoffer nitrogen, hydrogen og chlor, men der er ikke ligemange atomer af hvert grundstof. For hvert nitrogen-atom erder også et chlor-atom, men der er fire hydrogen-atomer.

Kulsyre er et meget kendt stof. Det danner luftarten, derbruser i en sodavand. Kulsyre har den kemiske formel H2CO3.

I formlen indgår tre symboler for grundstoffer, H, C og O.Det er grundstofferne hydrogen, carbon og oxygen.

Tallene i formlen viser, at der i kulsyre er• to hydrogen-atomer• kun et carbon-atom• tre oxygen-atomer

� Kopiark 7.7 og 7.8

En kemisk forbindelsemellem kobber og svovl

Vi hælder svovlpulver i et reagensglas, til det

fylder ca. 1 cm. Reagensglasset spændes fast

næsten vandret i et forsøgsstativ, der stilles bag

sikkerhedsskærmen.

Bøj et stykke kobberfolie og anbring det midt i

reagensglasset. Sæt en tot glasuld i reagensglas-

sets åbning.

Med bunsenbrænderen opvarmer vi først kob-

beret kraftigt, derefter flyttes flammen til svov-

let, der opvarmes, til det koger.

Vi ser, hvordan farven på overfladen af kobbe-

ret ændrer sig. Der dannes kemiske forbindelser

mellem kobberet og svovlet. De er sorte.

EKSP

ERIM

ENT

VandH2O

MethanCH4

AmmoniakNH3

GRUNDSTOFFER OG KEMISKE FORBINDELSER

KromatografiOrdet kromatografi kommer fra græsk og betyder “at skrivemed farve”. Kromatografi er en meget vigtig kemisk metode,for ved hjælp af kromatografi kan man adskille blandinger afmolekyler. Selv om man kun har ganske lidt af det stof, der skalundersøges, kan det lade sig gøre ved hjælp af kromatografi.

Papirkromatografiens virkemådeVed hjælp af kromatografi kan man fx undersøge, hvilke far-ver der er i en bestemt slags blåt blæk. En lille plet af blækketafsættes nær bunden af kromatografipapiret. Det sættes ned ivand, og vandet begynder at trække op gennem papiret. Farve-stofferne, som den blå farve er opbygget af, vil blive trukketmed vandet op gennem papiret. De forskellige farvestoffer vilbinde sig mere eller mindre kraftigt til papiret, og de vil der-for bevæge sig med forskellig fart op ad papiret.

Efter et stykke tid vil man kunne se, hvordan den blå plethar delt sig i flere pletter. Papiret med de adskilte farver kal-des et kromatogram. Ved et bestemt forsøg var der to pletter.En, der var svagt blå, og en, der var violet. I det tilfælde var detblå blæk altså lavet af to farvestoffer. � Kopiark 7.9

140

PapirkromatografienopdagesEn dag sad den engelske professor i biokemi

John Martin og drak kaffe med nogle kolle-

ger. For at forklare noget tegnede Martin

med blæk en skitse på en serviet, men da han

lagde den fra sig, kom det ene hjørne af

servietten til at ligge nede i underkoppen,

hvor der var spildt lidt kaffe.

Da kaffepausen var forbi, opdagede

Martin, at servietten havde suget kaffen op,

så det meste af servietten var blevet våd.

Blækket på servietten var fulgt med kaffen

gennem servietten, men Martin så, at blæk-

ket var blevet opdelt i forskellige farver. Ved

hjælp af kaffen, der løb på langs gennem

servietten, var der sket en adskillelse af de

stoffer, som var i blækket. Det var begyndel-

sen på den teknik, som kaldes papirkromato-

grafi. Metoden kan netop bruges til at

adskille stoffer i en blanding.

Nyttige oplysninger Kroma: Afledt fra græsk, betyder farve.

Graf: Afledt fra græsk, betyder at skrive.

Kromatogram: Græsk, kan oversættes til

“skrevet med farver”.

Nobelprisen: En hæderspris, der hvert år

uddeles til videnskabsmænd på svenskeren

Alfred Nobels dødsdag, den 10. december.

Kromatogram af blæk. Man ser, at blækprøven

er sammensat af farve 1 og farve 2, men ikke

farve 3.

GRUNDSTOFFER OG KEMISKE FORBINDELSER

Papirkromatografisk metodeVed hjælp af papirkromatografi kan man skille farvestofferfra hinanden. Hvis noget blåt blæk er sammensat af to farver,og man vil vide, hvilke farvestoffer der er tale om, må mansammenligne med allerede kendte farvestoffer, fx med trebestemte farvestoffer. Derfor afsætter man tre prikker nederstpå kromatografipapiret. En af blækprøven, og en for hvert afde fire kendte farvestoffer, der er mulighed for. Hvis en prik afet bestemt farvestof løber lige så hurtigt op ad papiret, som enaf farverne i blækprøven, så ved vi nu, at blækket indeholdernetop dette farvestof.

Ved hjælp af denne metode kan man undersøge, hvilke far-vestoffer der er i sodavand, i farveblyanter og i slik, som fxM&M’s.� Kopiark 7.10 og 7.11

141

Kromatografi af grønne bladeForskellige slags blade, både grønne og

farvede, snittes fint og rives med lidt sand i

en morter. Bladene hældes over i et bægerglas,

og der hældes 50 mL sprit i. Det hele får lov at

stå lidt, så stofferne i bladene kan opløses af

spritten.

Et tykt stykke tegnekridt – ikke skolekridt –

sættes ned i spritten. Kridtet holdes, så det står

lodret.

Spritten vil nu trække op gennem kridtet og

trække forskellige farvestoffer fra bladene med.

Efter et stykke tid ser man, hvordan farverne

sidder som farvebånd på tværs af kridtet.

Når spritten er trukket næsten op til den øverste

kant, tages kridtet op.

Der findes flere forskellige farvestoffer i et

blad. Et af farvestofferne er grønt. Det hedder

klorofyl. Det er det farvestof, der fanger Solens

lys, når bladene skal lave fotosyntese. Der er

også røde og gule farvestoffer (carotenoider).

Disse farvestoffer har andre funktioner i bladet.

EKSP

ERIM

ENT

Kromatogram af farvestoffet i to spritpenne.

142

CAFE KOSMOS

DIAMANTEROG FODBOLD-MOLEKYLETFor nogle år siden opdagede man fodboldmolekylet. Dethar form som en fodbold, og det indeholder kun atomeraf grundstoffet carbon. Diamanter består også kun afcarbon-atomer og et tredje stof, grafit, består også ude-lukkende af carbon-atomer. Grafit koster stort set ingen-ting. Fodboldmolekylet er derimod meget dyrere enddiamanter.

� Den mest kendte slibning af diamanter hedder brillant. Diamanten får slebet

58 flader (facetter).

DIAMANTER

Diamanter er verdens bedste stoftil at splitte sollyset op i farver. Nården glasklare diamant rammes aflys, kommer lyset ud igen i alleregnbuens farver. Ingen andre stof-fer udsender så flotte farver.

Diamanter er verdens hårdestestof. På en hårdhedsskala fra 1-10ligger diamanten på et 10-tal. Alleandre stoffer kan ridses af diaman-ter, men ingen andre stoffer kanridse en diamant. Derfor vil en dia-mants blanke overflade altid skin-ne. Intet kan ødelægge overfladen.

På grund af disse to egenskaber erdiamanter blevet så eftertragtedesom smykkesten.

Da diamant er verdens hårdestestof, kan man kun slibe en diamantmed andre diamanter. Når en dia-mantsliber skal slibe en stor dia-mant, presser han diamanten nedmod en roterende metalskive. Nedi overfladen på metalskiven harman presset mange bittesmå dia-manter. De sliber den store dia-mant.

BILLIGE SMYKKER OG ÆDELSTEN

Hvis man har købt et smykke meden flot sten billigt, så skal man ikkeforvente, at man har købt en ædel-sten. Stenen vil med tiden blivemere og mere ridset. Den vil misteden blanke overflade og dermedden flotte glans.

Årsagen er sand, for der findes gan-ske små sandskorn overalt, og der-for vil alle smykker komme i kon-takt med sand. Det vil ridse i over-fladen af smykkestenen. Det skerikke med ædelsten.

143

CAFE KOSMOS

videnskab, der hedder nanotekno-logi. Her arbejder man med stoffer,der er opbygget af kun et lille antalatomer. I de kommende år vil vi semange nye stoffer, der er lavet vedhjælp af nanoteknologi.

EN NOBELPRIS I FODBOLD?

Hvis der var en Nobelpris for frem-stilling af fodbolde, skulle den til-falde den danske fodboldmålmandEigil Nielsen. Han spillede 28 lands-kampe og var med på fodboldhol-det, der vandt bronze ved OL iLondon i 1948.

Dengang var fodbolde ofte lidt skæ-ve og derfor ude af balance. EigilNielsen interesserede sig for at gøreboldene bedre, og han opfandt denmoderne fodbold, som fodboldmo-lekylet er opkaldt efter. Fodboldener syet sammen af i alt 32 stykker:20 sekskanter og 12 femkanter. Pådenne måde får man den mest run-de fodbold.

Eigil Nielsen grundlagde sportsfir-maet Select, der fremstiller fodbol-de til hele verden.

� Alt lys, der udefra kommer ind i diamanten, vil blive kastet frem og tilbage

mellem de indvendige sider af diamantens facetter. Til sidst vil lyset komme ud af

diamantens facetter. Lyset er nu opdelt i alle regnbuens farver.

� Molekylmodel af fodboldmolekylet og en moderne fodbold.

De fire mest kendte ædelsten erdiamant, rubin, safir og smaragd.Rubiner er røde, safirer er blå,mens smaragder er grønne. De eralle så hårde, at de ikke ridses afsand. En ædelsten er derfor et stof,der er hårdere end sand.

GRAFIT

Det andet stof, der kun indeholdergrundstoffet carbon, er grafit. Detsidder i din blyant. Stiften i blyan-ten er nemlig lavet af en blandingaf ler og grafit, og grafit er ligesomdiamanter rent carbon. Grafit er såblødt, at når du skriver, rives dergrafit fra blyanten ned på papiret.De sorte tal og bogstaver på papi-ret er grundstoffet carbon i form afgrafit.

Grafit er så blødt, fordi atomernesidder langt fra hinanden. I dia-mant sidder atomerne tættere påhinanden, og derfor bliver diamantså hårdt. Derfor kan man ved atpresse grafit hårdt sammen frem-stille kunstige diamanter. Trykketskal dog være så stort, at det næ-sten skal ske i en eksplosion. Pådenne måde fremstilles der i dagflere kunstige diamanter end der

graves naturlige diamanter op afjorden.

FODBOLDMOLEKYLET

I 1996 blev Nobelprisen i kemi givetfor opdagelsen af et helt usædvan-ligt molekyle – fodboldmolekylet.Opdagerne fik en medalje af ægteguld og et kontant beløb på fleremillioner kroner. Fodboldmolekyleter opbygget af 60 carbon-atomer,der sidder i sekskanter og femkan-ter som på en fodbold. Opdagelsenaf fodboldmolekylet startede den

144

DET VED DU NU OM GRUNDSTOFFER OG KEMISKE FORBINDELSER

ATOMER GRUNDSTOFFER KROMATOGRAFI

� Atomet er den mindste del, derkan eksistere alene.

� Atomer er så små, at de ikkekan ses.

� Atomer består af en atomkernemed elektroner udenom.

� Atomkernen indeholder pro-toner og neutroner.

� Elektronerne er negativt ladede.

� Protonerne er positivt ladede.

� Neutronerne er ikke elektriskladede.

� Der er 115 grundstoffer.

� Et grundstofs atomnummer erdet antal protoner, atomet har ikernen.

� I naturen findes 92 grundstoffer.

� Hydrogen er grundstof nr. 1.

� I Jordens øverste lag er dermest af grundstoffet oxygen.

� Grundstofsymbolet er ofte detførste eller de to førstebogstaver i grundstoffetslatinske navn.

� Grundstofsymbolerne er inter-nationale. Grundstofnavnene erikke.

KEMISKE FORBINDELSER OG MOLEKYLER

� En kemisk forbindelse inde-holder atomer af forskelligegrundstoffer.

� Vand er en kemisk forbindelse.

� Vand har den kemiske formelH2O.

� I vandmolekylet er der treatomer. To hydrogen-atomerog et oxygen-atom.

� Et tal inde i en formel fortæller,hvor mange atomer der er afdet grundstof, der står lige førtallet.

� Ved hjælp af kromatografi kanman adskille forskelligemolekyler.

� Ved papirkromatografi skillesen sammensat farve i de far-vestoffer, den er lavet af.

� Et kromatogram er papiret medde adskilte farver.

� Ved papirkromatografi kanman fx undersøge farver i slik.

145

PRØV DIG SELV

KAN DU HUSKE?

� Hvad er et atom?

� Hvor mange grundstoffer erder?

� Hvad hedder grundstoffet, derer opkaldt efter København?

� Hvad er en kemisk forbindelse?

� Hvad betyder ordet kro-matografi?

FORSTÅR DU?

� Forklar, hvorfor guld er grund-stof nr. 79.

� Forklar, hvorfor vand er enkemisk forbindelse.

� Hvor mange atomer er der i etsukkermolekyle med formlenC12H22O11?

� Hvorfor løber farverne op adpapiret ved papirkromatografi?

� Hvorfor kan forskelligemolekyler adskilles vedpapirkromatografi?

UDFORDRING

� Her er et punktum. Giv et bud på, hvor mangeatomer der kan være i det sorte farvestof, der harlavet punktummet?

� Hvordan kunne man forestille sig, at man kunnefremstille grundstof nr. 120?

� Hvordan kan man ved papirkromatografi undersøge,om noget slik indeholder et farligt farvestof?

ILD� STOFFER BRÆNDER

� ILD OG FLAMMER

� TÆNDE ILD

� ILDEBRAND

� CAFE KOSMOS: PIGEN I BRINTBILEN

Sankthansaften tændes der bål over hele landet. Det er

spændende at se de flotte flammer, og vi nyder den kraftige

varme fra bålet. Men det er også lidt skræmmende, for vi ved,

at ild er farlig, at den kan føre til voldsomme brande

og mange døde. Vi har respekt for ilden.

Det er træ, der brænder. Denne aften kan vi nyde oplevelsen

af et brændstof, som mennesket har benyttet i tusindvis af år.

I dagligdagen er vi omgivet af forskellige stoffer, der brænder,

men ofte kan vi ikke se forbrændingen. Den sker bl.a. i motorer,

der driver biler, skibe og flyvemaskiner. For at de kan

fungere bedst muligt, må vi vide noget om brændstoffer.

Hvad er en flamme?

Hvorfor er nogle brændstoffer særlig farlige?

Kan en diamant brænde?

Hvordan slukker man en brand?

Hvorfor kan det være farligt at bruge produkter

som deodorant og hårmousse?

147

ILD

Stoffer brænderVi ved, at forskellige stoffer kan brænde. Men hvad sker deregentlig ved en forbrænding? Hvilken rolle spiller luften, oghvilke nye stoffer dannes der? Hvilke grundstoffer indeholderde stoffer, som kan brænde?

En forbrænding er en kemisk reaktionNår et stof brænder, foregår der en kemisk reaktion mellemstoffet og luftarten oxygen. Der er masser af oxygen i den atmo-sfæriske luft; ca. en femtedel af luften er oxygen. Oxygen i luf-ten findes som molekylet O2. To atomer oxygen er bundet sam-men i et molekyle.

Oxygen er nødvendigt ved en forbrænding, fordi et stofkun kan brænde, når temperaturen er høj nok, og når grund-stoffet oxygen er til stede. Oxygen er nødvendigt, fordi en for-brænding er en kemisk reaktion, hvor luftens oxygen bindestil det brændende stof. Der dannes en kemisk forbindelsemellem stoffet og oxygen.

Grundstoffet carbon kan brændeEn diamant er lavet af rent carbon, og selv om en diamant erverdens hårdeste stof, kan den sagtens brænde.

De fleste stoffer, der kan brænde, indeholder grundstoffetcarbon og et eller flere andre grundstoffer. Når stoffet bræn-der, er det carbon, der reagerer med luftens oxygen. Ved for-brændingen dannes den kemiske forbindelse carbondioxid,CO2. Det er et molekyle, der er opbygget af et carbonatom ogto oxygenatomer.

Carbondioxid er også en luftart. Den findes i forvejen i denatmosfæriske luft, men der er kun ganske lidt af den, megetmindre end af oxygen.

Den kemiske reaktion for forbrænding af carbon skrives:

C + O2 ➝ CO2

Reaktionen læses således: carbon reagerer med oxygen og dan-ner carbondioxid.

� Kopiark 8.1

148

Oxygen kaldes også iltIlt er et næsten to hundrede år gammelt

dansk navn for luftarten oxygen. Oxygen

er det moderne internationalt brugte navn

for luftarten.

CarbonGrundstoffet carbon blev tidligere kaldt kul.

Men det er et uheldigt navn, for kul er nav-

net på et stof, som indeholder mange andre

stoffer end grundstoffet. Der er flere former

for kul, fx stenkul og brunkul.

CarbondioxidDen kemiske forbindelse CO2 har det kemi-

ske navn carbondioxid, men stoffet bliver

ofte i fx aviser, radio og fjernsyn omtalt som

kuldioxid. Det er imidlertid et navn, som vil

blive mindre og mindre brugt, for kul er

ikke navnet på grundstoffet med symbolet

C. Det hedder carbon.

C + O2 ➝ CO2

➝+

ILD

149

Regler for opskrivning afen kemisk reaktionDe kemiske stoffer, der reagerer med hinan-

den, kaldes reaktanter. Reaktanterne skal

stå til venstre for pilen.

De kemiske stoffer, der dannes ved reaktio-

nen, kaldes produkter. Produkterne skal stå

til højre for pilen.

Ved en reaktion må der ikke forsvinde ato-

mer, og der må ikke komme flere til. Dvs. de

atomer, der findes før reaktionen, skal også

være til stede efter reaktionen. Derfor skal

antallet af atomer af et grundstof være det

samme til venstre for pilen, som til højre

for pilen. I reaktionen: C + O2 ➝ CO2, er der

ét carbon-atom før reaktionen, og det er der

også efter reaktionen. Der er to oxygen-

atomer før reaktionen, og der er to efter.

CH4 + 2 O2 ➝ CO2 + 2 H2O

2 H2 + O2 ➝ 2 H2O

➝+

➝+

+

Grundstoffet hydrogen kan brændeHydrogen er grundstof nr. 1. Det er en luftart, der findes sommolekylet H2. Når hydrogen brænder, sker det ved en kemiskreaktion med luftens oxygenmolekyler. Der dannes vand,H2O, som på grund af den høje temperatur er på dampform.

Den kemiske reaktion skrives:

2 H2 + O2 ➝ 2 H2O

Reaktionen læses således: hydrogen reagerer med oxygen ogdanner vand.

Man kan læse reaktionen mere præcist: to molekylerhydrogen reagerer med ét molekyle oxygen og danner to vand-molekyler.

Naturgas kan brændeHovedparten af den naturgas, som benyttes til boligopvarm-ning i Danmark, er methan. Den kemiske formel er CH4.Molekylet består af et carbonatom og fire hydrogenatomer.Methan indeholder, ligesom de fleste stoffer der kan brænde,både carbon og hydrogen.

Ved en forbrænding reagerer luftens oxygen med både car-bon og hydrogen. Derfor dannes der ved forbrænding afnaturgas både carbondioxid, CO2, og vanddamp, H2O.Reaktionen for forbrænding af naturgas kan skrives således:

CH4 + 2 O2 ➝ CO2 + 2 H2O

Reaktionen læses: ét molekyle methan reagerer med to mole-kyler oxygen og danner ét molekyle carbondioxid og to mole-kyler vand.

Ofte ser man hvide streger på himlen efter et

fly. De hvide streger består af små dråber vand.

Det kommer fra den vanddamp, der dannes ved

forbrændingen af flybrændstoffet. Hvis flyet

flyver lavt, kommer der ingen striber. Kun i stor

højde er temperaturen så lav, at vanddampen

straks fortætter til vanddråber.

Trækul til grill brænder uden flamme, det

gløder. Trækul er lavet af træ, hvor man har

fjernet alle de brændbare væsker i træet.

ILD

FlaskegasTil camping kan man købe små metalbeholdere med gas. Dekan bruges til madlavning eller til belysning. Gassen er oftestoffet propan, der har den kemiske formel C3H8.

Reaktionen for forbrænding af propan er:

C3H8 + 5 O2 ➝ 3 CO2 + 4 H2O

Reaktionen læses: propan reagerer med oxygen og danner car-bondioxid og vand. Eller: ét molekyle propan reagerer med femmolekyler oxygen og danner tre molekyler carbondioxid og firemolekyler vand.

BenzinBenzin er en blanding af flere stoffer. Et af dem er heptan, derhar den kemiske formel C7H16.

Reaktionen for forbrænding af heptan er:

C7H16 + 11 O2 ➝ 7 CO2 + 8 H2O

Reaktionen læses: heptan reagerer med oxygen og danner car-bondioxid og vand. Eller: ét molekyle heptan reagerer med 11molekyler oxygen og danner syv molekyler carbondioxid ogotte molekyler vand.

Træ og trækul Når træ brænder, kommer der flammer. Det er i virkelighedennogle gasser, der brænder. Inde i træet er der forskellige brænd-bare væsker, fx træsprit.

Når træet bliver varmt, fordamper disse væsker, og nårdampene trænger ud af træet, bryder de i brand som flammer.Når træet har brændt et stykke tid, er disse væsker brugt op.Flammerne er der ikke mere, og træet gløder nu. Træet bræn-der stadigvæk. Det er bare en forbrænding uden flammer.

Til sidst er alt træet brændt, og kun aske ligger tilbage. Denbestår af de stoffer i træet, der ikke kan brænde. Det er fx stof-fer, der indeholder metaller i forskellige kemiske forbindelser.Disse stoffer har så høje smelte– og kogepunkter, at de ikkefordamper, mens træet brænder.� Kopiark 8.2

150

ILD

StearinlysNår man med en tændstik tænder et stearinlys, opvarmer tænd-stikkens flamme det faste stearin, så det først smelter. Et øjebliksenere har tændstikken opvarmet det smeltede stearin, så detfordamper, og det er stearindampene, der brænder. Det fastestearin kan ikke brænde, det smeltede heller ikke, men dampe-ne kan. Når stearinlyset brænder af sig selv, vil dets flamme heletiden smelte lidt stearin i toppen af lyset. Det suges op gennemvægen, hvorfra det fordamper. Vægen sørger for, at der heletiden kommer nyt smeltet stearin op til flammen.� Kopiark 8.3 og 8.4

Ufuldstændig forbrændingDer kan ofte dannes farlige stoffer, når noget brænder. Detskyldes tit en ufuldstændig forbrænding, og det sker, hvis derikke er nok oxygen til stede. Ved fx forbrænding af benzin ellerdiesel i en bil er der ikke altid nok luft til stede. Derfor kan altcarbon ikke brænde til carbondioxid, CO2. Der dannes i stedetdet mere iltfattige stof carbonmonoxid, CO.

Når en bil er mere end fem år gammel, skal den hvert andetår til bilsyn. Her måler man indholdet af carbonmonoxid iudstødningsgassen. CO-indholdet skal være mindre end 2 %.I biler med katalysator mindre end 0,5 %. Hvis CO-indholdeter højere, bliver bilen ikke godkendt.

SodHvis en forbrænding er meget dårlig, dannes der små carbon-partikler, C. Det ses som sort røg og kaldes sod. Sod er derfor ettegn på en dårlig forbrænding. Det er dårlig økonomi, og detkan være farligt.

Ejere af et hus får hvert år besøg af skorstensfejeren. Hanskal fjerne rester af sod fra skorstenen.

Hvis man ikke får fjernet sod fra skorstenen, kan man risi-kere, at den varme røg, der stiger op gennem skorstenen, kanantænde soden, så den indvendige side af skorstenen begyn-der at brænde. Skorstenen kan herved blive så varm, at denkan antænde selve huset. Det kaldes en skorstensbrand, ogdet er ofte starten på en husbrand.

Hvis et stearinlys brænder dårligt, kan man se, hvordan derøverst i flammen er sod, der stiger op. Det skyldes en dårlig

151

Nyttige oplysningerDiamanter: Brænder let i ren oxygen, dvs.

luft, der kun indeholder luftarten oxygen.

Naturgas: Fællesbetegnelse for gas,

der hentes op fra undergrunden. Hoved-

bestanddelen er methan, CH4.

di: I navnet carbondioxid betyder stavelsen

di to. Formlen for carbondioxid er CO2.

Stavelsen di betyder, at der er to oxygen-

atomer i molekylet.

mon: I navnet carbonmonoxid betyder sta-

velsen mon én. Man kender ordet fra mono.

Formlen for carbonmonoxid er CO. Stavelsen

mon betyder, at der er et oxygenatom i

molekylet.

ILD

forbrænding af stearinen. Af og til ser man også sod kommeud med udstødningen fra en bil. Det sker især fra biler meddieselmotor. Denne type motor bruges i alle store lastbiler, ogde skal af denne grund have et sodfilter monteret. Det skalfange mange af de faste partikler i udstødningsgassen.

Sod er farligt for helbredet og kan være årsag til kræft. Derkommer sod fra bilernes udstødning. Der kommer sod frabrændeovne, og der kommer sod fra billige duftlys, der bræn-der dårligt. Når et stearinlys brænder, dannes der nogle megetsmå sodpartikler med en diameter på ca. en milliontedel af encentimeter. Mange af disse sodpartikler ender nede i lungerne. � Kopiark 8.5

Den farlige carbonmonoxidLuftarten carbonmonoxid, CO, dannes ved en ufuldstændigforbrænding. Det er en giftig luftart, fordi den let optages ilungerne og bindes til blodet. Her optager den pladsen i ste-det for luftarten oxygen, som kroppen normalt får ind vedhjælp af åndedrættet.

Når der optages carbonmonoxid i blodet, bliver man kvaltindefra, og i de fleste tilfælde opdager man det ikke. Man bli-ver langsomt mere og mere sløv og glider ind i bevidstløshedog til sidst død. Man kalder det kulilteforgiftning, fordi kulil-te er et tidligere meget brugt navn for carbonmonoxid.

Fuldstændig forbrændingEjeren af en bil er interesseret i, at der bruges mindst mulig ben-zin, så man sparer penge. Derfor skal motoren brænde benzi-nen på bedste måde. Det sker ved en såkaldt fuldstændig for-brænding. Der skal derfor dannes så lidt carbonmonoxid sommuligt, og der skal slet ikke dannes frit carbon som sod. Helstskal alt carbon brænde til carbondioxid. Så har man en fuld-stændig forbrænding, hvor al energien i brændstoffet udnyttes.

Olie- og naturgasfyr i huse skal kontrolleres mindst hvertandet år for at sikre, at forbrændingen er mest effektiv.

Røgen fra en skorsten skal helst være hvid. Den hvide røgopstår, når vanddampen i røgen fortættes til små vanddråber.Hvis røgen fra skorstenen er sort af sod, er det tegn på en dår-lig forbrænding. Det sorte er uforbrændt carbon. � Kopiark 8.6

152

Grill og dårligt vejrNår man griller, dannes der også carbon-

monoxid. Normalt sker der ikke noget. Men

i tilfælde af dårligt vejr skal man ikke tage

grillen indendørs. I 2006 blev 23 kørt på

hospitalet i Hillerød efter kulilteforgiftning,

fordi man havde grillet indendørs i et gara-

geanlæg.

Mekanikere ved, at de skal passe på ikke

at blive kulilteforgiftet. Når de arbejder

indendørs, sætter de en slange på bilens

udstødningsrør for at lede udstødnings-

gassen udenfor.

ILD

153

Benzindampe brænder

Sikkerhedsskærm skal bruges.

Vi bygger opstillingen, som vist på tegningen. Vi udfører forsøget enten i stinkskabet

eller på forsøgsbordet. Vi sætter et fyrfadslys for enden af metalrenden og tænder det.

Et godt stykke fra opstillingen hælder vi lidt benzin ned i et lille bægerglas, til bunden netop er dækket.

Proppen sættes på benzinflasken, der fjernes.

Vi holder en tot vat med en digeltang, og dypper vattet i benzinen i bægerglasset.

Vattet løftes lidt op af benzinen og får lov at dryppe af. Bægerglasset sættes væk, og vi lægger hurtigt

vattet øverst i renden og afventer, hvad der sker.

Efter et stykke tid løber en flamme fra lyset op ad renden til vattet, der begynder at brænde.

Benzindampe er tungere end den atmosfæriske luft, og de vil derfor løbe ned ad renden.

Da benzindampe er let antændelige, antændes de af det brændende fyrfadslys.

EKSP

ERIM

ENT

ILD

154

Ild og flammerBrændstoffer skal varmes op for at bryde i brand, men de for-skellige stoffer skal ikke varmes lige meget op. De rigtig farligebryder nemt i brand. Når de brænder, er der flammer. Menhvor høj er temperaturen i flammen, og hvorfor lyser den? Erdet en god ide at have en tændt cigaret i munden, når man ord-ner sit hår med mousse, hårlak eller andet fra en spraydåse?

AntændelsestemperaturEt stof bryder først i brand, når stoffet er varmet op til en til-strækkelig høj temperatur. Nogle stoffer skal varmes megetop, andre kan antændes ved en lavere temperatur. Den tem-peratur, hvor et fast stof bryder i brand, kaldes antændelses-temperaturen.� Kopiark 8.7

FlammepunktNår flydende stoffer bryder i brand, er det ikke det flydendestof, der brænder. I stedet starter branden i dampene, derdannes, når det flydende stof fordamper. Når fx benzin begyn-der at brænde, starter branden i dampene lige over den fly-dende benzin, ikke i benzinen selv. Dampene fra et bestemtstof vil først begynde at brænde, når de er nået op på enbestemt temperatur. Den kaldes flammepunktet. Flammepunk-tet er derfor den laveste temperatur, ved hvilken en brændbarvæske afgiver dampe nok til at kunne antændes.

Nogle faste stoffersantændelsestemperaturAsfalt 460 °C

Sukker 410 °C

Stearin 400 °C

Træ 350 °C

Krudt 300 °C

Papir 250 °C

Plexiglas 220 °C

Trækul 150-250 °C

Avispapir 180 °C

Nogle væskers flammepunktBenzin –24 °C

Sprit 12 °C

Petroleum 40 °C

Brandfolks farlige arbejdeBrandfolk bruger udtrykket overtændt om

en meget farlig situation. Den opstår, når

temperaturen i et lukket rum i en brænden-

de bygning er blevet så høj, at antændelses-

temperaturen for møbler m.m. er overskre-

det. Det brænder dog ikke i rummet endnu,

fordi der ikke er kommet luft til. Men det

sker i det øjeblik, en brandmand åbner

døren. Hele rummet vil bryde i brand med

det samme.

ILD

Holder man en tændstik hen over en skål med benzin, såantændes dampene. Med petroleum antændes dampene ikke.Petroleumsdampe kan først antændes, når man varmer petro-leum op til flammepunktet på 40 °C.

Brandfarlige stofferVæsker med et flammepunkt under 100 °C betegnes sombrandfarlige væsker. Hvis flammepunktet ligger mellem 0 og21 °C betegnes stoffet som meget brandfarligt, og emballagenskal forsynes med faresymbolet F.

Hvis flammepunktet ligger under 0 °C betegnes stoffet somyderst brandfarligt, og emballagen skal forsynes med faresym-bolet Fx.

Stoffer som benzin eller naturgas er yderst brandfarlige.De har et lavt flammepunkt. Derfor er der totalt rygeforbudpå alle tankstationer. Benzindampe kan antændes af en gnisteller af gløden på en cigaret.

Hvis man nærmer en tændstik til benzin, vil benzinenomgående bryde i brand. Det er ikke som ved et stearinlys,hvor den faste stearin først skal smelte og derefter fordampe,før stearinen kan brænde.

Mange biler kører med en dieselmotor. Den bruger ikkebenzin, men dieselolie. Dieselolie er ikke yderst brandfarlig.Den kan ikke antændes uden at være blevet varmet op.

Temperaturen i en flammeNår et stearinlys brænder, kan temperaturen i flammen kommeover 1000 °C. Flammen er varm på ydersiden, men inde vedvægen er temperaturen meget lavere. Luftens oxygen kommernemlig kun i kontakt med stearindampene på ydersiden afflammen. Længere inde i dampene sker der ingen kemisk reak-tion. Her kan luftens oxygen ikke komme ind. Men temperatu-ren er alligevel så høj, at stearinen smelter, trækkes op i vægenog fordamper herfra.

Den højeste flammetemperatur har man i en svejseflam-me. Her brænder man luftarten ethyn, der har den kemiskeformel C2H2. I denne svejseflamme når temperaturen op på3000 °C. Temperaturen er langt over jerns smeltepunkt, såflammen skærer lige gennem jernplader.� Kopiark 8.8 og 8.9

155

AcetylensvejsningTemperaturen bliver meget høj, fordi man

leder ren oxygen sammen med ethyn. Så

sker forbrændingen af ethyn meget hurtigt.

Lyset fra flammen er så kraftigt, at man må

beskytte øjnene med så mørke briller, at

man, inden svejseflammen er tændt, ikke

kan se gennem glassene. Acetylen er et

ældre navn for luftarten ethyn.

Tegningen viser temperaturen i en flamme i

forskellige afstande fra vægen.

ILD

EksplosionerHvis en brændbar gas bliver blandet med luft, eller hvisdampe fra en brændbar væske er blandet med luft, vil heleblandingen kunne brænde, så snart den antændes. Der udvik-les hurtigt så meget varme, at luftblandingen udvider sigvoldsomt. Det er en eksplosion. Den kan være så kraftig, atvæggene i et hus kan vælte.

Hvis der er sluppet naturgas ud i et hus, skal man gøre føl-gende: Der skal først lukkes for gassen uden for huset.Derefter skal vinduer og døre åbnes, så gassen kan komme udaf huset. Man må endelig ikke tænde lyset i huset, eller ringe pådørklokken, for selv den mindste gnist kan antænde gassen.

StøveksplosionTørt støv af træ, kul, korn eller mel kan eksplodere, når det erhvirvlet op i luft. Det kan antændes af en cigaretglød eller afgnisten i en elektrisk kontakt. Næsten alle støvpartikler vilbrænde samtidig.

Et stykke træ antændes ikke så let, tynde træstykker lette-re, og træstøv endnu lettere. Jo mere træet er findelt, jo størreoverflade får det. Det betyder, at meget mere af luftens oxygenkan komme i kontakt med træet.

BenzinmotorenI en benzinmotor sprøjtes forstøvet benzin ind i cylinderen imotoren. I det øjeblik benzinen sprøjtes ind, er temperaturen icylinderen ca. 200 °C, så benzinen fordamper øjeblikkeligt.

156

Deodorant, hårlak og hårmousse købes på spray-

dåse. Drivmidlet er ofte den meget brandfarlige

gas butan. Derfor er det livsfarligt at ordne hår

med en tændt cigaret i munden. Spraydåsen er

derfor mærket med faresymbolet yderst brand-

farligt.

Benzinmotor

ILD

Når tændrøret danner en gnist, antændes benzindampene.Benzinen brænder, og temperaturen stiger til ca. 1500 °C. Pågrund af den store varmeudvikling udvider luften i cylinderensig, så luften trykker stemplet ned. Det får bilen til at flytte sig.

DieselmotorenI en dieselmotor er der ikke noget tændrør, der kan antændedieselolien. I stedet udnytter man, at temperaturen af luft altidstiger, når luften sammenpresses. I en dieselmotor sammen-presses luften, der suges ind i motoren, kraftigt af stemplet.Herved stiger luftens temperatur til omkring 900 °C. Når dernu sprøjtes fint forstøvet dieselolie ind i motoren, bryder die-selolien øjeblikkeligt i brand. Temperaturen stiger endnumere; luften i cylinderen udvider sig kraftigt, så den trykkerstemplet ned. Det driver bilen frem.

En flamme lyserDen kemiske reaktion mellem luftens oxygen og de brændbarestoffer er ofte så kraftig, at der dannes varme og lys. En flam-me er netop luft, der er opvarmet så kraftigt, at den lyser. Lysetkommer fra mange små, faste, glødende partikler, der ikke erbrændt endnu. Hvis de ikke når at brænde, bliver de til sod.

157

En eksplosion i heksemelVi fylder ca. 3 cm af den yderste ende

af et glasrør med heksemel ved at stikke

glasrøret ned i beholderen med heksemel.

Sikkerhedsskærmen sættes op, og

bunsenbrænderen tændes. Ved at puste

i glasrøret, blæser vi heksemel vandret

ind i siden af flammen.

Vi ser, hvordan der opstår en kraftig,

øjeblikkelig forbrænding – en eksplosion.

Heksemel er sporer af planten ulvefod.

Da sporerne er så små, er overfladen af

pulveret meget stor, og da alle sporer

begynder at brænde samtidig, bliver

det en kraftig forbrænding.

EKSP

ERIM

ENT

Nyttige oplysningerDieselolie: er et brændstof som benzin,

men har større molekyler.

ILD

Tænde ildI dag er det ikke noget problem at tænde ild. Vi er vant til atbruge tændstikker eller lightere.

SvovlstikkerFor ca. 200 år siden, blev tændstikkerne opfundet. De blevdengang kaldt for svovlstikker.

Hovedet på en svovlstik indeholdt de to grundstoffer,svovl og phosphor, mest svovl. Når man strøg svovlstikkenmod fx en væg, var gnidningsvarmen nok til at antænde phos-phoret, der derefter antændte svovlet. Det brændte så længe,at der gik ild i træpinden.

Svovlstikkerne var farlige. Phosphoret var giftigt, og dasvovlstikken kunne antændes ved gnidning mod alle overfla-der, opstod der mange brande. I Danmark har sådanne tænd-stikker derfor været forbudt i mere end hundrede år, men dekan købes i flere andre lande.� Kopiark 8.10

SikkerhedstændstikkenI dag kan man i Danmark kun købe sikkerhedstændstikker.

Man har ændret fabrikationen, så phosphoret er flyttet fraselve tændstikken over på strygefladen på tændstikæsken. Ogphosporet er nu en ugiftig type, rødt phosphor. Sikkerheds-tændstikker kan kun antændes ved at blive strøget mod stry-gefladen. Derfor er de langt mere sikre at bruge.

Den moderne tændstikHovedet på en tændstik er en blanding af flere stoffer. Etmeget vigtigt stof er kaliumchlorat. Det har den egenskab, atnår det opvarmes, reagerer det med svovlet. Kaliumchlorat fri-giver oxygen, som svovlet bruger til at brænde. Svovlet i tænd-stikhovedet behøver derfor ikke luftens oxygen for at brænde.Oxygenet findes allerede i tændstikhovedet i form af kalium-chlorat, KClO4. Blandingen af stoffer i tændstikhovedet bestårogså af glaspulver og lim, der holder det hele sammen.

Strygefladen på tændstikæsken indeholder phosphor og glas-pulver, holdt sammen af lim. Når tændstikken stryges mod stry-gefladen, opstår der gnidningsvarme. Phosphoret på strygefladen

158

Mange har set cowboyfilm, hvor en cowboy

tænder en tændstik ved at stryge den mod

dørkarmen eller på sålen under støvlen.

ILD

159

og kaliumchloraten på tændstikhovedet reagerer med hinanden.Phosphoret begynder at brænde ved hjælp af det oxygen, det fårfra kaliumchloraten. Det sker ved en temperatur på kun ca. 60 °C.

Bagefter kan man se en stribe på strygefladen. Den viser, hvorphosphoret er brændt af. Når phosphoret på strygefladen bryderi brand, antænder det svovlet på tændstikhovedet. Svovlet bræn-der til svovldioxid, SO2. Lugten af svovldioxid er let at genkende.Den kemiske reaktion er:

S + O2 ➝ SO2

� Kopiark 8.11, 8.12 og 8.13

Glødefri tændstikkerNu kunne man tro, at det brændende svovl skulle tænde træeti tændstikken, men det er ikke ønskeligt. For når træ brænder,danner det gløder. De kan ligge og gløde lang tid efter, attræet er holdt op med at brænde. Gløderne udgør derfor enbrandrisiko. Træet til tændstikkerne er derfor dyppet i etbrandhæmmende stof, så træet ikke kan brænde. Sådannetændstikker kaldes glødefri.

Paraffinerede tændstikkerDa træet ikke kan brænde, har man i stedet for bagefter dyp-pet træet i smeltet paraffin, for paraffin kan brænde. For atman ikke skal brænde fingrene, har man kun dyppet tændstik-ken så dybt, at der ikke kommer paraffin på den yderste ende aftændstikken, der hvor man holder med fingrene. Sådannetændstikker kaldes paraffinerede.

Når den brændende paraffin opvarmer træet, drives derbrændbare luftarter ud af træet. De brænder også. Herved for-kuller træet, men fordi selve træet ikke brænder, holder træetstadig sammen, så der ikke falder brændende stumper aftændstikken.

Ofte står der på en æske tændstikker, at de er paraffinere-de, glødefri og er sikkerhedstændstikker. Der er tænkt megetover, hvordan de kan gøres mest sikre at bruge.

Den almindelige lighterEn lighter består af et stykke jern og en sten, der laver gnisterved at blive slået mod hinanden. Hjulet, der drejes rundt, er

Nyttige oplysningerParaffin: fremstilles af råolie og består af

molekyler med fra 22 til 28 carbonatomer.

Smeltepunktet ligger typisk på 52-56 °C.

Kaliumchlorat: KClO4. Stof der kan afgive

meget oxygen.

Piezokrystal: En krystal har piezoegenskab,

når den ved sammenpresning bliver elek-

trisk positiv på den ene side og negativ på

den anden. En diamant har piezoegenskab,

men man bruger krystaller af det billigere

kvarts.

ILD

lavet af jern. Tændstenen i lighteren indeholder bl.a. grund-stoffet cerium. Hjulet har takker på ydersiden, og det er pres-set ned mod tændstenen. Når man med fingeren drejer hjuletrundt, rives små stykker af tændstenen, og på grund af gnid-ningen mellem hjul og sten er de glødende. De antænder denudstrømmende gas. Gassen i lighteren hedder butan. Denudvindes af olie. Butan har den kemiske formel C4H10.

PiezolighterenPiezolighteren er den mest moderne lighter. Der er ingentændsten og intet jernhjul. I stedet er det en elektrisk gnist,der antænder lightergassen. Lighteren indeholder en lillekrystal af kvarts, der er en bestemt slags sand. På begge sideraf krystallen sidder der en ledning, der er ført hen til det sted,hvor gassen strømmer ud. Når man med tommelfingerentrykker på knappen, åbnes der for gassen, og kvartskrystallenpresses sammen. Herved opstår der en elektrisk spændingover krystallen. Spændingen er meget høj – over 100 000 volt– og der springer en gnist mellem enderne af de to ledninger.Gnisten antænder gassen. En sådan krystal kaldes piezo-elek-trisk. Ordet piezo kommer fra græsk og betyder at presse.

160

En piezolighter og en almindelig lighter med

tændsten. På en piezolighter kan man lave

gnisten helt ude for enden af røret. Herved er

det lettere at tænde fx et fyrfadslys, der står

nede i en glasbeholder.

Antændelsestemperaturfor en tændstik

Termometrets føler sættes gennem det ene

hul i proppen. Tændstikken bindes med en

metaltråd fast til enden af føleren, så svovlet

på tændstikken er ca. 2 cm længere ude

end enden af føleren. Det hele sættes ind i

et reagensglas, der fastgøres i en klemme på

stativet.

Bunsenbrænderen tændes, og reagensglasset

opvarmes med en lille flamme.

Vi holder øje med temperaturen og aflæser

den i det øjeblik, svovlet på tændstikken

bryder i brand.

EKSP

ERIM

ENT

ILD

IldebrandDet sker ofte, at man kan læse i avisen, at der har været envoldsom ildebrand. Når det er gået rigtig galt, er der mangedødsofre. I ugerne op til jul er der i Danmark op til 400 brand-udrykninger. Det er de levende lys i gran-dekorationer og iadventskranse, der er årsagen. Brandskaderne her løber op iover 100 millioner kroner hver jul. For at undgå den slagsulykker, er det vigtigt at vide, hvordan en brand opstår, for såved man også, hvordan den kan undgås. Er branden førststartet, er det nødvendigt at vide, hvordan man bedst slukkerden. Kemien kan fortælle, hvordan en brand opstår, og hvor-dan den slukkes.

Betingelser for at en brand kan starteEn brand kan kun opstå, hvis tre betingelser er opfyldt. Derskal selvfølgelig være noget brændbart materiale. Der skalvære oxygen til stede, og endelig skal temperaturen være højnok. Det vises ved den såkaldte brandtrekant. Hver af de tresider er en nødvendig forudsætning for, at der kan opstå enbrand. Brandtrekanten ses på side 162.

Slukning af en brandVed hjælp af brandtrekanten kan man også se, hvordan mankan slukke en brand. Man skal blot fjerne en af siderne ibrandtrekanten.

En brand kan slukkes ved at sænke temperaturen. Det erden almindelige måde at slukke en brand på. Det sker oftestved at sprøjte vand på ilden. Det kolde vand afkøler brandste-det, og når vandet fordamper, bruges meget varme. Den kom-mer fra det brændende stof, der så bliver yderligere afkølet.Når temperaturen af det brændende stof er kommet underantændelsestemperaturen, er branden slukket.

Brande i brændende fedt eller brande i flydende stoffer måikke slukkes med vand. Vandet vil bare sprede det brændendestof. Man skal også helst slukke brande i elektriske genstandemed andet end vand.

En brand kan også slukkes ved at fjerne oxygen. Det vil sige,at man skal hindre luften i at komme hen til det brændendestof. Sådan virker brandslukning ved hjælp af skumslukkere,

161

Brandfolk fra Københavns Brandvæsen kæmper

for at slukke en brand i Nyhavn. Et ulovligt

våben- og ammunitionsdepot skjult i huset gjorde

arbejdet ekstra farligt.

ILD

pulverslukkere eller brandtæppe. Går der ild i tøjet på en per-son, skal man lægge et brandtæppe over ilden og trykket tæp-pet tæt ind mod tøjet. Har man ikke et brandtæppe kan manbruge et tæppe, en frakke eller et andet større stykke tøj.

I mange større bygninger findes der branddøre. De lukkeri tilfælde af brand. De skal hindre, at der kommer oxygen hentil brandstedet. I øvrigt skal man af samme grund lukke vin-duer og døre til det sted, hvor det brænder.

Normalt kan man ikke slukke en brand ved at fjerne detstof, der brænder, men man kan ofte hindre en brand i atudbrede sig, ved at fjerne brændbart stof, der endnu ikke ergået ild i.� Kopiark 8.14

BrandslukkereDe fire mest almindelige brandslukkere er beholdere med vandunder tryk, kulsyreslukkere, skumslukkere og pulverslukkere.De virker ved at afkøle det brændende stof; ved at lægge et laghen over ilden og ved at hindre luften i at komme i kontaktmed det brændende stof.

En brandslukker med vandNår sikringsstiften trækkes ud, og man trykker på håndtaget,åbnes for en kulsyrepatron inde i beholderen. Kulsyrepatronenindeholder luftarten carbondioxid under stort tryk. Det fårvandet til at sprøjte ud. Sådan en brandslukker er god til mangebrande, man skal dog ikke slukke brand i elektriske anlæg medden. Gennem vandet kan man få et alvorligt elektrisk stød.

KulsyreslukkerenKulsyreslukkeren indeholder carbondioxid, CO2, i flydendeform under stort tryk. Når man åbner for hanen, sprøjter detud med flydende carbondioxid. På grund af det store trykfaldvil temperaturen falde til ca. –80 °C. Carbondioxiden bliver tilet fast, hvidt pulver, der kaldes kulsyresne. Når det rammerbrandstedet, afkøles det brændende stof kraftigt. Samtidigfordamper carbondioxiden. Det er en tung luftart, og den kanikke brænde. Den vil lægge sig som et lag hen over ilden oghindre luften i at komme i kontakt med det brændende stof.Kulsyreslukkeren virker altså ved at holde oxygen fra luften

162

Når du anmelderen ildebrandI hele Europa skal man ringe 112. På mobil-

telefoner med taletidskort kan man stadig

ringe op på 112, selv om taletiden på kortet

er brugt op. Man kan også ringe 112 fra en

mønttelefon uden at putte mønter i.

Når du får forbindelse med alarmcentralen,

skal du:

• fortælle, hvad du hedder og din adresse

• fortælle, hvor det brænder

• fortælle, hvad der brænder

• fortælle, om der er tilskadekomne

• holde telefonen åben for et eventuelt

opkald fra alarmcentralen.

ILD

væk og ved at afkøle brandstedet. Kulsyreslukkeren har sitnavn, fordi kulsyre er et almindeligt brugt navn for stoffet car-bondioxid.� Kopiark 8.15

SkumslukkerenEn skumslukker indeholder en sæbeopløsning og stoffer, derved en kemisk reaktion danner carbondioxid. Når der åbnesfor hanen, dannes en masse sæbebobler fyldt med carbon-dioxid. Laget af sæbebobler lægger sig hen over det brænden-de stof. Skumslukkere bruges ved brand i olie og fedt. Vednødlanding af fly overdækkes landingsbanen af et sådantskumtæppe. Det skal forhindre, at udstrømmende benzin an-tændes af de gnister, der dannes, når flydele af metal kurerhen over landingsbanen.� Kopiark 8.16

PulverslukkerenEn pulverslukker indeholder et pulver, der hedder natriumhy-drogencarbonat. Den kemiske formel er NaHCO3. Når pulve-ret sprøjtes ud over ilden, vil varmen fra ilden bevirke, at pul-veret spaltes i bl.a. luftarten carbondioxid og vanddamp. Beggedele vil hindre oxygen fra luften i at komme ned til ilden.

Brandslukkere i biler og busser er pulverslukkere. De ervelegnede til at slukke en brand i en motor, hvor der både erelektriske ledninger og benzin.

Førstehjælp ved forbrændingerDet mest almindelige uheld i et kemilokale, er at brænde sig.Det sker typisk ved at røre en varm jerngenstand eller fx etreagensglas, der har været opvarmet og ikke er afkølet tilstræk-keligt. Man skal straks holde fingeren ned i koldt vand evt.holde fingeren i rindende koldt vand fra hanen. Og man skalholde fingeren i koldt vand i lang tid. Det er for tidligt at tagehånden op, når smerten går over.

Hvis forbrændingen er så alvorlig, at man skal på hospita-let, skal hånden holdes i koldt vand under hele turen, og detskal man også gøre i venteværelset på skadestuen. Hvis det eren hånd, der er forbrændt, kan man have hånden i en plastic-pose med koldt vand.

163

Forskellige typer af brandslukkere.

Brandmænd kæmper for at slukke ilden i en tysk

Airbus, der brød i brand ved landing i en storm

i Warszawa i Polen i 1993. Der er sprøjtet skum

ud, for at benzinen ikke skal bryde i brand.

Der var 70 mennesker ombord. 35 kom til skade,

men ingen døde.

ILD

SelvantændelseNogle stoffer er brandfarlige, fordi de kan antænde sig selv.

Trægulve eller køkkenbordplader af træ smører man ofteind i olie. Man kan ikke bruge almindelig olie, men skal brugeen såkaldt hærdende olie. Det er ofte linolie. Den reagerermed luftens oxygen og bliver hård. Når olien først er trængtlidt ind i træet, vil den danne et beskyttende lag, som spildtvand på bordet ikke kan trænge igennem.

Man må ikke smide den klud i skraldeposen, som man harbrugt til at smøre olien på med. Olien i kluden vil reagere medluftens oxygen, og kluden kan derved blive så varm, at denbryder i brand af sig selv. Den kan antænde skraldeposen, derkan sætte ild i huset. Man skal hælde lidt vand på kluden ogderefter lægge den ned i en plasticpose, der lukkes helt tæt.Herefter kan posen smides ud.

Brand i køkkenetDen mest almindelige årsag til brand i køkkenet er, at der i engryde går ild i varm madolie eller palmin. Olie bruger man, nårman frituresteger pommes frites og forårsruller. Palmin bruges,når man til jul laver klejner. Når man bruger olie i stedet forvand, skyldes det, at vandet kun kan blive 100 °C varmt. Olienkan få en højere temperatur. Maden bliver derfor hurtigerestegt og kommer også til at smage anderledes.

Man kan nemt kontrollere, om olien til friturestegning eropvarmet til den rigtige temperatur. Man stikker enden af entændstik ned i olien, men selvfølgelig ikke den ende af tænd-stikken, hvor svovlet sidder. Hvis der kommer luftbobler ud aftræet, er olien varm nok. Fx kan olien have en temperatur på ca.160 °C. Hvis olien bliver for varm, begynder den at ryge.

Faren opstår, hvis olien bliver for varm (over 200 °C), for såkan den antændes. Branden kan dog let slukkes ved at læggelåg på gryden. Hvis man ikke har et grydelåg liggende klar,kan man lægge et vådt viskestykke over, ja selv en avis vilkunne slukke ilden, uden at der går ild i avisen. Det eneste,som man absolut ikke må gøre, er at hælde vand på denbrændende olie. Hvorfor skal du se i et forsøg, som du for-mentlig aldrig vil glemme. Det kan få betydning, hvis du endag er et sted, hvor der opstår brand i en gryde med olie. Det,du skal til at lære i kemi, vil kunne hindre alvorlige ulykker.

164

Nyttige oplysningerSpiseolie: Betegnelse for et flydende fedt-

stof, fx olivenolie eller rapsolie.

Palmin: Et fast fedtstof udvundet af kokos-

nødder.

Brand i olie i en gryde kan slukkes ved at

lægge en fugtig klud over åbningen. Kluden

må dog ikke være så våd, at der kan falde

vanddråber af den.

Linolie: Et flydende fedtstof, der udvindes

fra hørplanten.

SelvantændelseEn voldsom brand lagde i 2006 fem af de

36 fredede kanonbådsskure på Holmen i

København i aske. De blev bygget efter

krigen i 1807, hvor englænderne tog hele

den danske flåde. Der blev hurtigt bygget

nye kanonbåde.

Branden opstod ved selvantændelse i

nogle klude med linolie.

ILD

165

Under forsøget skal der bruges beskyttelses-

skærm, og der må ikke sidde elever lige bag

skærmen.

På et stort stykke plastic eller en avis anbrin-

ges en trefod, en porcelænstrekant og en

metaldigel. Ca. 20 mL spiseolie eller nogle

stykker stearin eller palmin hældes i diglen,

der opvarmes. Når olien er tilstrækkelig varm,

tages bunsenbrænderen op, og flammen

rettes ned i diglen, så olien antændes.

Branden slukkes ved blot at lægge låget på

diglen.

Vi tænder igen olien med bunsenbrænderen,

og slukker nu branden ved at lægge et stykke

papir over diglen.

Igen tænder vi olien. På mere end to meters

afstand sprøjtes nogle få dråber vand med

en vandpistol eller en sprøjteflaske op i luften

mod diglen.

Når en vanddråbe kommer ned i den varme

olie, som jo er langt over 100 °C, vil vandet

øjeblikkeligt fordampe. Da vanddampen

fylder meget mere end vanddråben, vil den

brændende olie blive slynget ud af diglen.

Det ville være frygteligt, hvis nogen i et

køkken kom til at hælde en kande vand på

brændende olie. Vi skal se, hvad der ville ske.

Vi hælder højst 1 mL vand i et reagensglas.

Læreren holder glasset helt nede i bunden.

Læreren lægger toppen af reagensglasset på

diglens kant, og vipper så glasset, så vandet

løber ned i den brændende olie. Synet glem-

mer man ikke. Flammerne slår meterhøjt

op i luften.

Sammenlign dette forsøg med et virkeligt

uheld i et køkken. Hvor meget olie brugte vi

i forsøget, og hvor meget ville der være i en

gryde? Hvor meget vand brugte vi, og hvor

meget ville man have brugt i et sluknings-

forsøg?

Hæld aldrig vand påbrændende olie

EKSP

ERIM

ENT

166

CAFE KOSMOS

PIGEN IBRINTBILENBrintbiler bruger ikke benzin, men brint som brændstof. Brint er det almindeligt brugte navn for luftarten hydrogen. Der er mange fordele ved brintbiler. De støjer ikke, og de forurener ikke. Udstødningenbestår kun af vanddamp; ingen skadelige stoffer som fra benzin- og dieselmotorer.

DANSKE STUDERENDE VANDT VERDENSMESTERSKABET

22 studerende fra DTU, DanmarksTekniske Universitet, vandt i 2005verdensmesterskabet og satte ver-densrekord i at køre længst muligtpå literen i en selvkonstrueret brint-bil. Deres bil kunne køre 671 km påen liter brændstof. Normale bilerkører mellem 10 og 20 km på enliter benzin.

Den studerende, Sarah, der kørtebilen til verdensrekorden, sagde:“Det var en fantastisk fornemmelseat køre bilen rundt på banen ogmærke, at alt klappede som detskulle.”

BRINTBILERNE KOMMER

Den amerikanske stat Californienpresser på for at få flere brintbiler.Staten har indført en lov, der siger,at hvis man vil sælge biler i Califor-nien, skal 6 % af bilerne være for-ureningsfri, dvs. brintbiler. Da Cali-fornien er det vigtigste bilmarked iverden, er alle de store bilfabrikan-ter i gang med at udvikle brintbiler.

MOTOREN ER EN BRÆNDSELSCELLE

En brændselscelle virker lidt som etbatteri. Man sender hydrogen ind ibrændselscellen fra den ene sideog luft fra den anden side. Inde ibrændselscellen reagerer hydrogenmed den oxygen, der er i luften.

Den kemiske reaktion er præcisden samme, som når hydrogenbrænder: 2 H2 + O2 ➝ 2 H2O. Derbliver dog ingen flamme. I stedetopstår der en elektrisk spænding,som kan sende strøm ud til hjulene.Ude ved hvert hjul er der en elek-tromotor, der trækker hjulet rundt.

167

CAFE KOSMOS

Brændselscellen kører lige så længe,der er hydrogen; oxygen fra luftener der jo nok af.

Brændselsceller bruges på alle rum-rejser til at lave elektricitet. Affalds-produktet, vand, drikker astronau-terne.

I en almindelig benzinmotor ud-nyttes kun omkring 22 % af ener-gien i benzinen til at flytte bilen,resten ender som varme i motorenog udstødningsgassen. En brænd-selscelle er mere effektiv. I øjeblik-ket udnytter en brændselscelleomkring 40 % af brændstoffet, menman forventer at komme op påover 50 %.

SOLCELLER OG VINDMØLLER BLIVER ENDNU MERE VIGTIGE

I dag udvinder man ofte hydrogenaf naturgassens methan, CH4. Enanden – meget vigtig metode – erat udvinde hydrogen af vand. Mankan nemlig spalte vandmolekylet

� Rumfærgen Challenger opsendes

d. 28. januar 1986. Rumfærgen er

fastgjort til den enorme tank, der

indeholder hydrogen og oxygen.

� 73 sekunder efter opsendelsen

eksploderer rumfærgen med syv

astronauter ombord.

ved at sende elektrisk strøm gen-nem vandet. Processen kaldes elek-trolyse.

Det kræver lige så meget energi atfå hydrogen ud af vand, som der fri-gives igen, når hydrogen og oxygenreagerer i en brændselscelle. Derforer hydrogen ikke en energikildesom olie eller naturgas, der kan hen-tes billigt op af undergrunden.

Vi skal derfor bruge elektricitet tilat fremstille hydrogen, og her kanvindmøller og solceller få en vigtigrolle. Endnu er prisen på hydrogenhøjere end på olie, men det er enpris, som mange godt vil betale foret renere miljø og mere uafhængig-hed af de olieproducerende lande.

EN BRINTTANK I STEDET FOR EN BENZINTANK

Hydrogen er en luftart, mens benziner en væske. Derfor er den storeudfordring ved brintbiler, hvordanman får hydrogen med i bilen. Entankfuld benzin svarer til flere kubik-meter hydrogen, og det er der joslet ikke plads til i en personbil.

Derfor forskes der meget i, hvordanman kan presse hydrogen sammen. Idag bruger man tanke, der kanindeholde hydrogen under ekstremthøjt tryk. Disse tanke er meget dyre,og alligevel er der kun hydrogennok til næsten 400 kilometers kørsel,hvor man på en tankfuld benzin kankøre omkring 600 km.

Danske forskere fra DTU blev i 2005verdensberømte, da de fandt enmetode, hvorved hydrogen kanbindes til finkornet metalpulver.Herved kan man have meget hydro-gen i tanken uden at have et storttryk.

BRINT ER ET FREMRAGENDE – MEN FARLIGT – BRÆNDSTOF

Hydrogen er et bedre brændstofend olie og benzin, og derfor bru-ges det som raketbrændstof. Nårrumfærgen Discovery starter fraKennedy Space Center i Florida, ermassen af rumfærgen 2700 ton. De1800 ton er oxygen og knap 300ton er hydrogen.

Hydrogen og oxygen opbevares iden kæmpemæssige rustrøde tank,der er 47 m høj. De to hvide løfte-raketter på hver side af den rødetank indeholder fast raketbrænd-stof. Det brændes af under selvestarten. Samtidig ledes det med-bragte hydrogen og oxygen ned tilafbrænding i de tre raketmotorer ibunden af tanken. Det løfter rum-færgen ud i rummet.

Alle brændstoffer er farlige, oghydrogen er ingen undtagelse. I1986 eksploderede rumfærgenChallenger i en kæmpestor ildkug-le 73 sekunder efter opsendelsen.Fejlen var opstået ved en af løfte-raketterne, der slog hul i tankenmed hydrogen og oxygen.

168

DET VED DU NU OM ILD

STOFFER BRÆNDER ILD OG FLAMME TÆNDE ILD

� Ved en forbrænding reagereret stof med luftens oxygen.

� Indeholder det brændende stofcarbon, C, dannes der ved for-brændingen luftarten carbon-dioxid, CO2.

� Indeholder det brændende stofhydrogen, H, dannes der vand-damp, H2O, ved forbrændingen.

� Ved en fuldstændig forbrænd-ing omdannes alt carbon oghydrogen i det brændende stoftil carbondioxid og vanddamp.

� Nogle kemiske formler:Methan, det vigtigste stof inaturgas, har formlen CH4.Flaskegas (propan) har formlenC3H8.Lightergas (butan) har formlenC4H10.Den farlige luftart carbon-monoxid, der også kaldeskulilte, har formlen CO.

� Et fast stof bryder i brand, nårdet er opvarmet til antændelses-temperaturen.

� En væske bryder i brand, når dener opvarmet til flammepunktet.

� En flamme lyser, fordi der erfaste glødende partikler i flam-men.

� Stoffer med meget lavt flamme-punkt er meget brandfarlige. Deskal mærkes med faresymbolet.

� Sod er frie carbonpartikler.De dannes ved en ufuldstændigforbrænding.

ILDEBRAND

� Man kan slukke en brand vedat sænke temperaturen af detbrændende stof.

� Man kan slukke en brand vedat hindre luftens oxygen i atkomme hen til det brændendestof.

� Man kan mindske en brandsomfang ved at fjerne stoffer,der kan brænde, fra brand-stedet.

� Førstehjælp ved en forbræn-ding på huden er afkøling medkoldt vand.

� I tændstikhovedet er deret stof, der leverer oxygen tilforbrændingen.

� I en almindelig lighter dannesgnisten ved, at jern riverglødende partikler ud af entændsten.

� I en piezolighter dannesgnisten ved, at en piezokrystaltrykkes sammen. Det frem-bringer en høj spænding.

169

PRØV DIG SELV

KAN DU HUSKE? FORSTÅR DU?

� Hvad er det, der brænder i enflamme?

� Hvilke forbrændingsprodukterdannes ved en forbrænding?

� Forklar, hvad der sker, når etstearinlys brænder.

� Forklar, hvad en ufuldstændigforbrænding er.

UDFORDRING

� Forklar, hvorfor man ikke målade motoren på en bil køre ien lukket garage.

� På en spraydåse med selvbrunerstår der: “Må ikke sprøjtes ind iåben flamme”. Hvorfor står derdet? Har du spraydåser hjemme,der har samme egenskab? Hvadbruges de til?

� Hvad vil du gøre, hvis der gårild i håret? Hvad kan man gørefor at slukke ilden? Hvad skalman gøre efter, at ilden erslukket?

� En forbrænding er en kemiskreaktion med et stof i luften.Hvilket?

� Nævn nogle stoffer, der kanbrænde.

� Hvordan ville du anmelde det,hvis du opdagede en brand?

� Hvilke metoder kan man brugefor at slukke en brand?

� Hvilke betingelser skal væreopfyldt, for at et stof kanbrænde?

� På en flaske findes dette mærke.

Hvordan skal man omgåsindholdet i flasken?

170

AAbsolut nulpunkt 19, 32Acetylensvejsning 155Aluminium 134Ammoniak 139ampere 70Amperemeter 71Anmeldelse af brand 162Antændelsestemperatur 154,

160Archimedes 58Aske 150atmosfære 54Atmosfæren 40Atom 128, 129,130Atomernes masse 130Atomernes størrelse 128Atomets opbygning 130Atomnummer 132

BBarometer 55Batteri 69Big bang 8Benzin 110, 150, 153Benzinmotor 156Berzelius, Jöns 133, 135Beskyttelsesbriller 99Bimetal 34Blanding 137Blodtryk 60Bohr, Niels 135Bohrium 135Brand i køkkenet 164Brandfarlige stoffer 155Brandslukker 99, 162Brandtrekanten 161, 162Brandtæppe 99Brintbil 166Brownske bevægelser 32Brændselscelle 166Bundfald 90, 91, 115, 116,

118, 120Bunsenbrænder 97, 99Bægerglas 99Båndgenerator 68

CCarbon 150Carbondioxid 150Carbonmonoxid 152Centrifugering 120Cerium 160Celsiusskalaen 18Challenger 167Coca-Cola 109, 122Coca-Cola light 109coulomb 67Cylinderglas 96, 100

DDalton, John 133, 134, 136Danske grundstofnavne 133Densitet 35Dekantering 119Demokrit 128De Vises Sten 88Diamanter 142, 148Dieselmotor 157Digeltang 97Digitaltermometer 20Drikkevand 121Drypsten 114Dråbepipette 98Døgn 9

EEffekt 80Eksplosion 156Elektrisk effekt 80Elektrisk energi 80Elektrisk kredsløb 79Elektrisk ladning 66Elektrisk spænding 74Elektrisk strøm 69Elektron 66, 129, 130, 131Elementarladning 67, 129Elementarpartikler 129, 130,

131Energi 81Engelske enheder 22Enhed 9

FFahrenheitskalaen 19Fart 17Faste stoffer 30, 33Fedtindhold i mælk 120Filtrering 121Filtrerpapir 98,121Flammepunkt 154, 155Flammetemperatur 155Flaskegas 150Fodboldmolekylet 143Forbrænding 148Forsøgsstativ 96Fortyndet 112Franklin, Benjamin 82Fuldstændig forbrænding 152Fysisk størrelse 9Førstehjælp ved forbrænding

163

GGlas 93, 94, 95, 102Glasbeholdere 96Glødefri tændstikker 159GPS 24GPS-satellit 24Grafit 143Gram 22Grundstof 132Grundstofferne i jorden 133Grundstofferne i kroppen 133Grundstoffernes periodiske

system 134, 174Grundstofsymbol 133

HHafnium 135Hau, Lene Vestergaard 14Heksemel 157Heptan 150Honning 120Hydrogen 132, 133, 149, 167

IIldebrand 161Inddampning 121Indlandsis 43Iskerner 42Isolator 76, 90

JJævnstrøm 70

KKaliumchlorat 158, 159Kalk 94, 108, 114Kalkvand 120Kelvinskalaen 19Kemisk analyse 91Kemisk forbindelse 136, 137,

138Kemisk formel 138, 139Kemiske egenskaber 93Kemiske stoffer 89Keramiknet 97, 100kilogram 22kilo-watt-time 81Klemme 96Knække glasrør 101Koffein 122, 123Kogepunkt 38Kogesten 100Kogning 38Koncentreret 112Konisk kolbe 96, 100Kortslutning 80Kraft 48Kraftmåler 49Kromatografi 140Krystaller 114, 115, 116Krystallisation 117, 118Krystallisationsskål 98Kugleapparat 41Kulsyreslukker 162kwh 81

LLeder 76Letopløselig 110, 111Lighter 159Linolie 164

STIKORD

171

Luftarter 30, 40Lufttryk 54Lyn 82Lysets fart 14

MMagdeburgske halvkugler 53Magnetisk 90Masse 22Massefylde 35Meget brandfarlig 155Meter 14Metersystem 15 Methan 139, 149mmHg 54Modstand 73Molekyle 30, 138Molekylebyggesæt 136Morter 98Mættet 112, 113, 114, 116Måleglas 96Måned 9

NNatkikkert 21Naturgas 149, 151Negativ ladning 66Neutroner 129, 130, 131newton 48Newton, Isaac 48, 50Newtonmeter 49Normalmeter 16

Oohm 76Ohms lov 76Opdrift 58Opladning 69Opløselighed 110Opløselighedskurve 113, 116Opløsning 108Opløsningsmiddel 110Opskrivning af kemisk reaktion

149Opslæmning 119, 120Overmættet 116, 117, 118Overtændt 154Oxygen 148, 167

PPalmin 164Papirkromatografi 140, 141Paraffin 159Paraffinerede tændstikker 159pascal 54Pascal, Blaise 56Pendulur 9Phosphor 158Piezokrystal 159, 130Piezolighter 160Pimpsten 100Pistil 98Porcelænsskål 97Porcelænstrekant 97Positiv ladning 66Produkter 149Propan 150Protoner 129, 130, 131Præfikser 15Pulverslukker 162, 163Pyrex 33, 94, 103

RReagensglas 94, 100Reagensglasstativ 98Reaktanter 149Reaktionstid 11, 12, 13Resistans 73, 76Ring 96Rømer, Ole 16Råstoffer 92

SSalt i havvand 112Sanserne 19, 87, 89, 90, 105Sedimentering 119, 120Selvantændelse 164Serieforbindelse 79Sikkerhed i fysik/kemi-lokalet 99Sikkerhedstændstikken 158,

159Sikring 80Skudsikkert glas 102Skumslukker 162, 163Skydelære 15Slukning af brand 161Smeltepunkt 34

Smeltning 34, 90Sod 151Solkurve 35Solur 9Spatel 98Spiseolie 164Spraydåse 156Spraytørring 115Sprøjteflaske 99Spænding 74Spændingsforskel 74Stalagmitter 114Stalaktit 114Statisk elektricitet 67Stativudstyr 96Stearinlys 151Stetoskop 61Strøm 69Strømforsyning 71Strømstyrke 70Stråletermometer 20Stødkogning 100Støveksplosion 156Sublimation 40Sukkerproduktion 117Supernova 36Svovl 158Svovlstikker 158

TTemperatur 18, 31Termometer 19Tidszone 11Tierpotenser 15Tilstandsformer 30Tilstandsændring 40Time 9Timeglas 9Tordenvejr 82Torricelli, Evangelista 55Tragt 98Trefod 97Tryk 51Træ 150Træklemme 97, 100Trækul 150

Tungtopløselig 110, 111Tyngdekraft 48Tyvstart 12Tændsten 160Tændstik 160

UUdstyr til kemi 96, 97, 98Udstyr til opvarmning 97Udvidelse 33Ufuldstændig forbrænding 151Uheld med bunsenbrænderen

103Umættet 112, 113, 116Uopløselig 110, 113Ur 9

VVand 37, 108, 138, 139Varmluftballon 59Vejning 23Vekselstrøm 70volt 74Volta, Alessandro 75Voltmeter 74Vores behov for vand 108Vægt 22Vægtløshed 50Væsker 30, 37Væsketermometer 19

YYderst brandfarlig 155

ÆÆdelsten 142, 143

ØØjenskylleflaske 99

ÅÅr 9

172

FYSIK OG KEMI, GENERELT

Gyldendals minilex, Fysik, Anders Smith og Henrik Smith.Gyldendal.

Gyldendals små opslagsbøger, Fysik/Kemi, Helle Houkjær,Mari-Ann Skovlund Jensen, Lone Skafte Jespersen ogErik Bruun Olesen. Gyldendal.

Håndbog i Kemiske fagtermer, Preben Hartmann-Petersen.Gyldendal.

Tjek på fysik/kemi, Henning Henriksen. Gyldendal.Databog fysik & kemi, Erik Strandgaard Andersen,

Paul Jespersgaard og Ove Grønbæk Østergaard.F & K forlaget.

Spektrum, Fysik 1, Carsten Claussen, Erik Both og Niels Hartling. Gyldendal.

START PÅ FYSIK

Universets melodi, Henry Nørgaard, Kaare Lund Rasmussen og Niels Elbrønd Hansen. Gyldendal.

Der er sport i fysik, Henning Henriksen, Gyldendal.Universet, Michael Linden-Vørnle, Gyldendal.

STOFEGENSKABER

Klima,Vejr og Menneske,Willy Dansgaard. Geografforlaget.Is-Fysik, Peter Colding Jørgensen. F & K forlaget.Iskerner, Fysik i Perspektiv.

TRYK OG OPDRIFT

Fysik i opdrift, Kurt Jakobsen. F & K forlaget.Under de syv have, Lasse Spang Olsen. Aschehoug.

ELEKTRICITET

Lyn og torden, www.dmi.dkDet danske vejr, Jesper Theilgaard. Gyldendal.Vejr, Peter Bering. Gyldendal.

START PÅ KEMI

Kalk – et dansk råstof, Gunnar Cederberg. Gyldendal..Glas – teknik og udtryk, Lisbeth Lange. Hovedland.Glas – en introduktion, Finn Lynggaard. Borgen.

STOFFER I HVERDAGEN

Drikkevand, Undervisningsavisen. Politiken og Gyldendal.Vand, Undervisningsavisen. Politiken og Gyldendal.Salt – et dansk råstof, Lars Engels og Peter Norrild. Gyldendal.Krystallernes fysik og kemi, Henning Henriksen. Gyldendal.Sukker og sød kemi, Gunnar Cederberg. Gyldendal.Vand – et livsvigtigt kemikalie, Gunnar Cederberg. Gyldendal.

GRUNDSTOFFER OG KEMISKE FORBINDELSER

Bogen om grundstofferne, Henning Henriksen og Erik Pawlik.Gyldendal.

Universets skabelse, Lademann.Diamanter og andre ædelsten, Flachs.

ILD

Olie – et dansk råstof, Gunnar Cederberg. Gyldendal.Kulstoffets kredsløb, Peter Norrild og Leif Sønderberg

Petersen. Gyldendal.Hvad gemmer røgen? Kræftens bekæmpelse.Elementær brandbekæmpelse, Dansk Brand- og sikringsteknisk

Institut.

LITTERATUR

173

Omslag Foci/SPL6, 7 HST/NASA10 Scanpix/Masterfile/Tom Collicott10 h. Aage Pihl12 Scanpix/Corbis/Patrik Giardino14 ø. Scanpix/Harvard News/Kris Snibbe14 n. NASA/JSC15 Søren Lundberg16 Polfoto17 Søren Lundberg18 ø Søren Frederiksen19 Scanpix/Corbis/Frank Krahmer20 Søren Lundberg21 FOCI/SPL22 ø. NASA22 n. DFM23 NASA24 Søren Lundberg28 Foto-cd30 Polfoto/René Strandbygaard33 Sundogbaeltfoto.dk/

Søren Madsen35 John Comb38 Scanpix/Corbis/Natalie Fobes40 Søren Lundberg42 Is & Klimagruppen,

Niels Bohr Institutet43 Is & Klimagruppen,

Niels Bohr Institutet46 Scanpix/Corbis/Craig Aurness49 Foci/SPL50 Scanpix/Corbis/Bettmann51 Søren Lundberg53 Foci/SPL55 Foci56 Søren Lundberg57 ø. Scanpix/Corbis/Stefano Bianchet57 n. Søren Lundberg60 Medicinsk Museion61 Scanpix/Bjarke Ørsted64 Lars Laursen66 ©PhotoDisc69 Søren Lundberg71 Søren Lundberg74 Søren Lundberg75 Gyldendals billedbibliotek79 Søren Lundberg80 ø. Scanpix/Mogens Flindt

80 n. Søren Lundberg82 Scanpix/Corbis83 DMI86 Søren Lundberg 87 Søren Lundberg88 ø. Mogens Christensen/Gyldendal88 n. Søren Lundberg90 Foci/SPL92 Steen Agger/Scanpix93 Linda Henriksen/Scanpix94 Søren Lundberg95 Søren Lundberg102 Scanpix/Corbis103 ø. Scanpix/Corbis103 n. Scanpix/Corbis106 Scanpix/corbis108 Scanpix/Corbis110 CDanmark112 Peter Hauerbach/Scanpix114 Scanpix/Biofoto/

Leif Schack-Nielsen115 Scanpix/Stockfood117 Lars Havn Eriksen/Scanpix120 Søren Lundberg124 Scanpix/Stockfood125 Søren Lundberg126 Scanpix/Stockfood128 ø. LEGOLAND Billund128 n. Gyldendals billedbibliotek132 Søren Lundberg134 Gyldendals billedbibliotek135 Gyldendals billedbibliotek136 ø. Institut for Fysik, DTU136 n. Søren Lundberg137 Søren Lundberg139 Søren Lundberg141 Søren Lundberg142 Scanpix/Corbis143 ø. Scanpix/Corbis143 n. Select146 Scanpix/BAM/Jørgen Schytte148 Søren Lundberg 149 Søren Lundberg150 ø. Scanpix/BAM/Heine Pedersen150 n. Scanpix/Stockfood151 Søren Lundberg152 Scanpix/Torben Christensen154 Scanpix/Mogens Flindt

155 Foci/spl156 Søren Lundberg159 Søren Lundberg160 Søren Lundberg161 Scanpix/Mogens Flindt163 ø. Scanpix/BAM/Lars Bahl163 n. Scanpix/AFP164 Søren Lundberg166 Peter Hoffmann167 v. NASA167 h. NASABagside Foci/SPL, Foci/SPL og Fotocd

FOTOLISTE

DET PERIODISKE SYSTEM

KOSMOS – FYSIK OG KEMIGrundbog A1. udgave – 1. oplag 2007

©2007 Gyldendalske Boghandel,Nordisk Forlag A/S, København

Forlagsredaktion: Jesper Frændeog Søren LundbergEkstern redaktør: Svend HessingGrafisk tilrettelæggelse: Carsten SchiølerTegninger: Lars PetersenTekniske tegninger: Martin BassettTryk: Narayana Press, GyllingPrinted in Denmark 2007(ISBN-10: 87-02-03460-3)ISBN: 978-87-02-03460-8

Kopiering fra denne bog må kun finde sted på institutioner, der har indgåetaftale med Copy-Dan, og kun inden forde i aftalen nævnte rammer.

www.kosmos.gyldendal.dk

www.gyldendal.dk/uddannelse