Kend dit laboratorieudstyr

Transkript

1 OVERSIGT OVER LABORATORIEUDSTYR Kend dit laboratorieudstyr Skriv navnene på det forskellige udstyr. Når du arbejder med de enkelte arbejdsark, vil du lære det enkelte udstyr næmere at kende. LABORATORIEUDSTYR NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 6

2 OVERSIGT OVER LABORATORIEUDSTYR Kend dit laboratorieudstyr Skriv navnene på det forskellige udstyr. Når du arbejder med de enkelte arbejdsark, vil du lære det enkelte udstyr næmere at kende. LABORATORIEUDSTYR NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 7

3 Hvordan skrives en fysik/kemi-rapport? Når du i forbindelse med et eksperiment i fysik eller kemi skal lave nogle skriftlige notater i form af en rapport, er der følgende retningslinjer, du skal huske på: Overskrift, hvor du skriver forsøgets navn. Dit navn (fx en linje med Denne rapport er udarbejdet af.). Formål med forsøget, dvs. du skal forklare, hvorfor du vil lave dette forsøg. Liste over materialer og udstyr, der anvendes til forsøget. Fotos/tegninger af forsøgsopstillingen, så du kan huske, hvordan forsøget blev stillet op (brug fx din mobiltelefon til fotos). Elektrisk diagram, hvis der i forsøget indgår elektriske kredsløb. Beskrivelse af, hvordan forsøget udføres. Her skal du også skrive dine egne små råd om, hvad der specielt skal tages hensyn til. Sikkerhedsforskrifter: Hvis der er forhold, der specielt skal tages hensyn til (glasudstyr, sikkerhedsbriller, varme genstande, risiko for ætsninger, antændelse m.v.). Forsøgsresultater: Hvad skete der under forsøget? Resultaterne kan i mange tilfælde med fordel samles i et systematisk opbygget skema. Bearbejdning af forsøgsresultater. Forsøgsresultaterne kan ofte bearbejdes og vises i et diagram, der kan sammenligne og give et større overblik. Forklaring af forsøgsresultater og konklusion på forsøget. Hvad viser forsøgsresultaterne? Hvilke fysiske/kemiske regler og love har du bevist med forsøget? Dette punkt er meget VIGTIGT! Fejlkilder: Du kan her fortælle om de faktorer, der måske har været medvirkende til unøjagtigheder eller fejl i forsøgsresultaterne. Forsøgsrapporten laves på grundlag af de fotos, notater og skitser, der er foretaget under selve forsøget. Hvis rapporten skal afleveres til bedømmelse hos din lærer, skal den forsynes med dit navn på forsiden! Husk også at gemme forsøgsrapporten til senere brug! NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 8

4 Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark 1.1 Kraftvarmeværket Kapitel 1 Formål: Du skal forklare de forskellige processer, der sker på et gasfyret kraftvarmeværk. EnErgi nu og i fremtiden Luft 1 Naturgas 7 Havvand Pumpe kraftvarm Skriv en forklaring til, hvad der sker de enkelte steder på kraftvarmeværket. Se de enkelte numre på tegningen. Nr. Hvad sker der? NavN: klasse: naturens univers 9. klasse alinea 9

5 1 Naturgas Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark Luft 1.2 Forsøg med varmeveksler 7 Havvand 6 Formål: Du skal undersøge, Pumpe hvordan en varmeveksler fungerer. Lav den viste opstilling. Bemærk: Pas på der arbejdes med kogende vand og skoldhed damp! Når opvarmningen afsluttes, afmonteres slangen fra kolben. Der vil ellers ske tilbagesugning pga. kraftigt undertryk i kolben. 8 Du skal bruge: Bunsenbrænder Trefod med keramisk trådnet Stativstang med A-fod Dobbeltmuffe Kolbeholder Konisk kolbe Bægerglas Prop med 1 hul Vinkelglasrør 2 gummislanger 2 termometre Varmeveksler (nr , a/s Frederiksen) Sikkerhedsbriller 1-1-kraftvarmeværk.pdf EnErgi nu og i fremtiden 1. Fyld vand i varmeveksleren og mål temperaturen med termometer 1 og veksler.jpg 2. Tilslut gummislangen mellem glaskolben og varmeveksleren. 3. Fyld vand i den koniske kolbe og opvarm dette, så det koger. Side 1 4. Varmen fra dampen vil nu opvarme vandet i beholderen med varmeveksleren. 5. Temperaturen måles hvert minut og noteres i skemaet. 6. Lav et kurvediagram over temperaturen i varmeveksleren. Naturens univers 9 OPGAVER version 2 19 august 2013 Illustrationer: / Hans Møller Tid 0 min. 1 min. 2 min. 3 min. 4 min. 5 min. 6 min. 7 min. 8 min. 9 min. 10 min. Temp. 1 Temp. 2 Hvad viser forsøget? NavN: klasse: naturens univers 9. klasse alinea 10

6 Kapitel 1 Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark 1.3 Forsøg med isolering Formål: Du skal undersøge, hvordan isolering holder på varmen. Du skal bruge: 3 vinflasker på 0,7 liter Plasttragt Termometer Flamingotransportkasse til vin Viskestykke eller andet stof EnErgi nu og i fremtiden De tre vinflasker fyldes med varmt vand på fx 70 grader. Sørg for, at vandet har samme temperatur i de tre flasker ved forsøgets start. Én af flaskerne pakkes ind i et viskestykke. En anden flaske sættes i flamingokassen. Den tredje flaske er uisoleret. Flaskerne stilles et koldt sted udenfor eller i køleskabet. Temperaturen måles hver halve time. 1-3-flaske.jpg Temperaturmålinger: Tid 0 time ½ time 1 time 1½ time 2 timer 2½ time stof flamingo uisoleret Hvad viser forsøget? 1-4-SPOLER.psd NavN: klasse: naturens univers 9. klasse alinea 11

7 Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark 1.4 Induktion Formål: Når man laver induktionsforsøg, afhænger spændingen af flere faktorer. Du skal finde ud af hvordan. Galvanometret kan evt. erstattes af amperemeter (viserinstrument) på følsomt område. Du skal bruge: 2 stangmagneter Spole, 200 vindinger Spole, 200 vindinger Spole, 200 vindinger Galvanometer Ledninger 1-3-flaske.jpg EnErgi nu og i fremtiden 1) Vindingstallets betydning Magneten bevæges med samme hastighed ned i hver af de tre spoler. Udslaget noteres. 1-4-SPOLER.psd Vindingstal Udslag 2) Hastighedens betydning Magneten bevæges først langsomt derefter hurtigt ned i 1600-vindingers spolen. Hastighed langsom hurtig Udslag 3) Magnetens styrke Der anvendes først én derefter 2 magneter som bevæges med jævn fart ned i 1600-vindingers spolen. Med to magneter holdes de tæt sammen med nordpol samme vej. Naturens univers 9 OPGAVER version 2 19 august 2013 magnetstyrke 1 magnet 2 magneter Illustrationer: / Hans Møller Udslag 1-5-opstilling-magnet.jpg Side 2 konklusion: Hvordan kan man få størst mulige induktionsspænding? NavN: klasse: naturens univers 9. klasse alinea 12

8 Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark 1.5 Vekselstrømsgeneratoren Formål: Du skal undersøge, hvordan man kan fremstille vekselstrøm, og hvilke faktorer, der påvirker vekselspændingens størrelse. Du skal bruge: 1-3-flaske.jpg Strømforsyning Rund magnet med drejeleje El-motor (0 12 V=) med remskive Gummibånd U-kerne Stativ til opspænding af motor og magnet Spole, 200 vindinger Spole, 400 vindinger Spole, 1600 vindinger Ledninger 1-4-SPOLER.psd Datalog-udstyr eller voltmeter EnErgi nu og i fremtiden 1-5-opstilling-magnet.jpg Naturens univers 9 OPGAVER version 2 19 august 2013 Illustrationer: / Hans Møller Den lille el-motor skal trække den runde magnet foran spolen, hvorved der induceres en spænding i denne. I praktisk el-produktion trækkes magneten af en vindmølle, en dampturbine eller en vandturbine. Side 2 Beskriv, hvad der sker, når du starter motoren. Design dit eget forsøg! Ud fra forsøget med induktionsspændingen i arbejdsark 1.4 skal du vurdere hvilke faktorer, der kan ændres i forsøget. Lav en forsøgsrække og udfør en række målinger med forsøgsopstillingen. konklusion: Hvad afhænger den inducerede vekselspænding af? NavN: klasse: naturens univers 9. klasse alinea 13

9 Kapitel 1 Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark 1.6 Vekselspændingskurven Formål: Du skal træne de faglige begreber, man benytter til vekselstrøm. I forsøget med vekselstrømsgeneratoren har du set, at der fremkommer en kurve på skærmen, som er et grafisk billede af den inducerede spænding. Besvar spørgsmålene nedenfor ud fra denne tegning af vekselspændingskurven. EnErgi nu og i fremtiden Spænding (V) 10 5 A 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 Tid (S) Kapitel Spænding (V) 1. Indtegn Spænding en (V) periode på kurven Hvad er den maksimale spænding, U max? V 3. Beregn 15 den effektive spænding, U eff (NB: U eff = 0,7 U ) V max B Find tiden T for én periode? sek. A 0 5. C Beregn vekselspændingens frekvens f (NB: f = 1/T) Hz 5 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 0,05 0,05 0,06 0,06 0,07 0,07 0,08 0,08 0,09 0,09 0,10 0,10 0,11 0,11 0,12 0,12 Tid Tid (S) (S) Lav en tegning af en vekselspændingskurve som ovenfor, men hvor den maximale spænding er halvt så stor. Kapitel 1 Spænding (V) diagram.ai B C 5 Spænding (V) ,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 Tid (S) A ,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 Tid (S) diagram.ai Lav 10en tegning af en vekselspændingskurve som ovenfor, men hvor frekvensen er dobbelt så stor. 1-7-transformator-opstilling.jpg Spænding (V) 10 5 B C 0 5 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 Tid (S) transformator-opstilling.jpg NavN: klasse: 1-6-diagram.ai naturens univers 9. klasse alinea aogb-forsyning.jpg

10 10 B C Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 Tid (S) 1.7 Transformatorens spænding Formål: Du skal undersøge, hvordan transformatoren kan ændre vekselspændingen. Du skal bruge: Strømforsyning 1-6-diagram.ai U-kerne med anker 2 spoler, 200 vindinger 2 spoler, 400 vindinger 2 spoler, 1600 vindinger Voltmeter Ledninger EnErgi nu og i fremtiden Spolen, hvor spændingen sendes ind, kaldes primærspolen (P). Spolen på den anden side af U-kernen kaldes sekundærspolen (S). Spændingen på primærsiden benævnes U p, spændingen på sekundærsiden benævnes U s I de følgende forsøg måles spændingen på sekundærsiden, U p, med voltmetret. Forsøg 1: Hvad kan transformeres jævnspænding eller vekselspænding? P Up S Us V= V~ transformator-opstilling.jpg Forsøg 2: Vindingstallets betydning Naturens univers 9 OPGAVER version 2 19 august 2013 Illustrationer: / Hans Møller P Up S Us V~ V~ V~ V~ V~ V~ V~ V~ V~ aogb-forsyning.jpg Se på forholdet mellem spolernes vindingstal og forholdet mellem primær- og sekundærspænding. Beskriv denne sammenhæng. Side 3 NavN: klasse: naturens univers 9. klasse alinea 15

11 Kapitel 1 EnErgiforsyningEn 5 i Danmark Kapitel 1 Spænding (V) 1.8 Effekttab Spænding i (V) ledninger 15 Formål: Du skal forstå, hvorfor man er nødt til at anvende højspænding ved transport af el-energi. BA 0 Ekektrisk effekt 0 C Elektrisk effekt P beregnes 5 som produktet 5 af spænding U og strøm I. A ,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 Tid (S) 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 P = U I Spænding (V) Ohms lov fortæller om sammenhængen mellem spænding U, strøm I og modstand R. 10 Dermed kan effekt også beregnes efter formlen: P = R I I eller P = r I 2 15 B 0 Energitab i el-forsyningsnettet 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 C Når der sendes strøm gennem 5 en elektrisk ledning, dannes varme. Det kan du mærke på ledningen til fx en brødrister eller en el-kedel. Denne varme er egentlig et tab af energi. 10 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 U = r I På effektligningen ovenfor kan man se, at jo stærkere strømmen er, jo større bliver varmetabet. Hvis der dermed skal sendes en stor effekt ud til forbrugerne, vil det være fornuftigt at sætte spændingen op i stedet for. Dette forklares nu med et noget forenklet eksempel, hvor vi sætter modstanden i de lange forsyningsledninger til 5 ohm i hver, i alt 10 ohm. Tid (S) Tid (S) Tid (S) 1-6-diagram.ai 1-6-diagram.ai 1-7-transformator-opstilling.jpg EnErgi nu og i fremtiden Uden transformation: 10A 5 Ω Lav beregningerne: elværk 5 Ω Forbruger Effekt fra kraftværket: 230 V 10 A = W Effekttabet i ledningerne 10 Ω (10 A) 2 = W Forbrugeren får: W Energitab i procent: % Med transformation: 230V Naturens univers 9 OPGAVER version 2 19 august 2013 Illustrationer: / Hans Møller Ω elværk Forbruger Lav beregningerne: Effekt fra kraftværket: 230 V 10 A = W Naturens univers 9 OPGAVER version 2 19 august 2013 Illustrationer: / Hans Møller P S 1A 5 Ω 230V 2300V 2300V 230V Effekttabet i ledningerne 10 Ω (1 A) 2 = W 1-7-transformator-opstilling.jpg 1-8-aogb-forsyning.jpg Side aogb-forsyning.jpg Side 3 Forbrugeren får: W Energitab i procent: % Forklar ud fra disse udregninger, hvorfor man anvender højspænding ved transport af el-energi over større afstande. NavN: klasse: naturens univers 9. klasse alinea 16

12 Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark 1.9 Transformation (1 side af 12) Kapitel 1 Formål: Du skal besvare nogle opgaver, hvor du bruger din viden om transformation. 1) Hvad er sekundærspændingen? U s? EnErgi nu og i fremtiden 500 V ~? 20 V ~? 5 A? Kapitel 1?? 40 V ~ 2) Hvad er sekundærspændingen primærspændingen? U s? Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark 500 V ~? 20 V ~ 20? V ~ 40? V ~ 230 V ~ Hvad er sekundærstrømmen I s? 1.9 Transformation side 1 5 A Kapitel 1 Formål: Du skal besvare nogle opgaver, hvor du bruger din viden om transformation.? 1) Hvad er sekundærspændingen? ) Hvad Hvor er mange primærspændingen vindinger 200 er der Upå 1000 p? primærspolen? V ~? V ~?? 20 V ~?? 40 V ~ 230 V ~ 230 V ~?? 5230 A V ~ 57,5? V ~ 230 V ~ 5 A? 1,0 1,0 A 0,15 A 1,2 Kapitel 1 5 A EnErgi nu og i fremtiden??? 1,0 4) 2) Hvad Hvor er mange sekundærspændingen primærspændingen? vindinger er der på U s? sekundærspolen? ? V ~? V 230 ~ ? V ~? 20 V ~ ?? V ~? 40? V ~ 230 V ~ Hvad er primærstrømmen I p?? 57,5 V ~ V V ~ ~ 57,5 V ~ 230 V ~ 60 V ~ V 1,0 A 230? V 5 A? 5 A 1,0 0,15 A 1,2 A 0,15 A 1,2 1,0 A? NavN:? 20 V ~ ? 500 klasse: 1-9-otte-opstilling 3) Hvor naturens mange vindinger univers 9. er klasse der på alinea 17 primærspolen?

13 ? 20? V ~ 40? V ~ 230 V ~??? 40 V ~ Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark? 5 A 1.9 Transformation (2 side af 22) ) Beregn Hvad er vindings sekundærspændingen? 1200 tal på primærspolen 30 P.? ? V ~ 230 V ~ 40? V ~ 230 V ~? Hvad er sekundærstrømmen? 230 V ~ 57,5 V ~ 230 V ~ 5 A? 1,0 A 1,0 A 0,15 A 1,2 A 5 A? 1,0 A EnErgi nu og i fremtiden?? ) Beregn sekundærspændingen. U s? 1000? ? Beregn sekundæreffekten. 1000? Hvis vi ser bort fra transformatortabet, 40 V ~ 230 V ~? Beregn primæreffekten 57,5 V ~ V V ~ 57,5 60 V 230 V ~? V ~ 10 hvor 000 V stor er primæreffekten? 230? V Beregn sekundæreffekten 1,0 A Beregn primærstrømmen. 0,15 A 1,2 A Hvorfor 0,15 A 1,2 A 1,0 A er der forskel?? Beregn tabet i procent 1-9-otte-opstillinger.p 7) Beregn vindings primæreffekten. tal på sekundærspolen S ? 1000? Beregn sekundæreffekten. Naturens univers 9 OPGAVER version 2 19 august 2013 Illustrationer: / Hans Møller Hvorfor er der forskel? 57,5 60 V V ~ V ~ V 60? ~ 230 V V Beregn tabet i procent. 0,15 A 1,2 A 1,0 A? 1,0 A 230 V? Side 1-9-otte-opstillinger.pdf 1-9-otte-opstillinger.p 60 V ~ 1000? Naturens univers 9 OPGAVER version 2 19 august 2013 Illustrationer: / Hans Møller V 230 V Side 4 8) Indsæt de manglende tal i i tegningen. af Vindings transformatoren. tal på sekundærspolen S? Side 1,0 A? Beregn sekundærstrøm I s? 1-9-otte-opstillinger.pdf NavN: klasse: Side 4 naturens univers 9. klasse alinea 18

14 1-11-hårtørrer.jpg Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark Kapitel Energi omsætning i hjemmet Formål: Du skal opfriske og træne din viden fra 8. klasse om energiformer og energiomsætning. EnErgi nu og i fremtiden Vi anvender elektrisk energi til en lang række formål i hverdagen. Brug skemaet herunder til at vise omsætningen af el-energi til andre energiformer. Giv eksempler på anvendelse af elektrisk energi. energi-form eksempel på anvendelse 1-10-lampe.jpg el-energi Naturens univers 9 OPGAVER version 2 19 august 2013 Illustrationer: / Hans Møller Side 5 NavN: klasse: naturens univers 9. klasse alinea 19

15 Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark 1.11 Elektrisk energi Formål: Du skal lære, hvordan man beregner elektrisk energi. EnErgi nu og i fremtiden 1-10-lampe.jpg I de følgende beregninger sættes prisen på en kilowatttime (kwh) til 1) Ida vasker sit hår tre gange om ugen. Hver gang tørrer hun håret med en el-hårtørrer i 5 minutter. Hårtørreren har en effekt på 1000 watt. Hvad koster det i el-udgift om året at tørre Idas hår? kr hårtørrer.jpg 2) Peter har på værelset 3 lamper mærket hhv. 15 w, 9 w og 7 w. Lamperne er i gennemsnit tændt 4 timer dagligt året rundt. Beregn den årlige udgift. Naturens univers 9 OPGAVER version 2 19 august ) Jannie bager brød til en fest, familien skal holde. Ovnen er mærket 1500 watt, og den er tændt i 3 timer. Hvad er el-prisen for brødbagningen? Illustrationer: / Hans Møller Side 5 4) Oles familie har et sommerhus. En dag i det tidlige forår varmes huset op med 5 el-radiatorer, hver på 1200 watt. Det tager 5 timer at varme huset ordentligt op. Hvad koster det i el? 5) Helenes TV bruger hun flittigt. Det er tændt i gennemsnit 3 timer dagligt. TV'et, det er mærket 145 watt. Hvad er den årlige udgift? NavN: klasse: naturens univers 9. klasse alinea 20

16 Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark 1.12 El-pærer lys og energiforbrug Formål: Du skal undersøge sammenhængen mellem lys og energiforbrug for forskellige typer af pærer. Forsøget laves bedst i næsten mørkelagt lokale. Mål først lysstyrken i lokalet med lux-meteret og træk denne værdi fra de målte lysstyrker fra pærerne. Kapitel 1 Ved A-pærerne skal du vente med måling af lysstyrken, indtil den ikke stiger mere dette tager typisk 1 2 minutter. Du skal bruge: Lampefatning med 230 V-stik Stativfod Lux-meter Stativ til lux-meter Målebånd El-energimåler Forskellige typer el-pærer: Glødepærer Halogen-pærer A-pærer LED-pærer EnErgi nu og i fremtiden Måleresultater: Pæretype/navn Påstemplet effekt (watt) målt effekt (watt) Lysstyrke (lux) Nytte (lux/watt) 1-12-LUX-MEASURE.jpg 1-13-ENERGIMEASURE.jpg Lav et søjlediagram over pærernes nytte, dvs., hvor meget lys (lux) de giver pr. watt. (Måles i lux/watt). Forklar, hvorfor der er stor forskel på de forskellige pæretyper. Hvad kan du bruge denne viden til? NavN: Naturens univers 9 OPGAVER version 2 19 august 2013 Illustrationer: / Hans Møller klasse: Side 6 naturens univers 9. klasse alinea 21

17 Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark 1.13 Opvarmning af vand - nyttevirkning Formål: Du skal undersøge forskellige varmekilders nyttevirkning ved opvarmning af vand LUX-MEASURE.jpg Du skal bruge: El-energimåler Stop-ur Termometer Måleglas 600 ml Apparater som: El-kedel Kogeplade Dyppekoger Kaffemaskine Mikroovn EnErgi nu og i fremtiden Du skal afmåle 500 ml. koldt vand (20 C) til hvert forsøg. Opvarm vandet til en bestemt temperatur ENERGIMEASURE.jpg Dette kan fx være 80 grader. Husk at omrøre vandet under opvarmningen, hvis det er muligt. Mål el-apparatets effekt (watt) og tiden for opvarmningen (s). Udregn den tilførte el-energi og vandets modtagne varme-energi. Beregn nyttevirkningen, dvs. hvor stor procentdel af el-energien bliver til varme-energi. Energi-beregninger: Energien måles i forsøget i Joule (J). El-apparatets el-energi: e el = P t (Effekten P måles i watt, tiden t måles i sek.) Vandets varmeenergi: e varme = m (T 2 T 1 ) 4,2 Resultater: Naturens univers 9 OPGAVER version 2 19 august 2013 Illustrationer: / Hans Møller Apparat (massen af vandet måles i gram, 500 ml = 500 g) (Start-temperaturen T 1 og slut-temperaturen T 2 måles i grader) (Vandets specifikke varmekapacitet er 4,2 J/g o C) effekt (w) Tid (s) Tilført el-energi (J) modtaget varmeenergi (J) Side 6 Nyttevirkning i procent Lav et søjlediagram af resultaterne og giv en forklaring på forsøgsresultaterne. NavN: klasse: naturens univers 9. klasse alinea 22

18 Kapitel 1 Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark 1.14 Mål dit el-forbrug Formål: Du skal undersøge forskellige apparaters effektforbrug og derudfra lave beregninger af energiforbrug. Du skal bruge: Mange forskellige el-apparater fra dagligdagen El-energimåler Lommeregner EnErgi nu og i fremtiden I denne opgave måles energiforbruget i kilowatttimer (kwh), da tallene ellers vil blive meget store, 1-14-ELAPPARATER.jpg hvis der måles i Joule (J). Omregningen mellem kwh og J er: 1 kwh = J Elektrisk energi: e el = P t (P måles i watt (w), tid måles i timer (h)) Et apparats effekt kan måles med energimåleren (indstillet til effektmåling (w)), eller det aflæses på den afmærkning, der sidder på alle el-apparater. For at udregne energiforbruget på et apparat skal du vurdere, hvor mange timer, det bruges om ugen. Pris for el-forbruget: 1 kwh koster kr. (incl. afgifter og moms). Tallet oplyses af din lærer. resultater: Apparat effekt (w) Anvendt tid pr. uge (h) energiforbrug (kwh) e el = P t/1000 Pris 1-15-elever energipatruljen.jpg Naturens univers 9 OPGAVER version 2 19 august 2013 Illustrationer: / Hans Møller Side 7 Hvad viser beregningerne? Hvilke apparater har det største energi-forbrug? Hvilke faktorer medvirker til dette store forbrug? NavN: klasse: naturens univers 9. klasse alinea 23

19 Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark 1.15 Energispareråd på skolen Formål: Du skal sammen med dine klassekammerater lave forslag til, hvordan skolens energiforbrug kan sænkes ELAPPARATER.jpg EnErgi nu og i fremtiden 1-15-elever energipatruljen.jpg Undersøg undervisnings- og fælleslokaler på skolen med fokus på energiforbruget, og giv nogle realistiske forslag til, hvordan energiforbruget kan gøres mindre. Tænk på områder som Belysning Varme Ventilation Køleskabe Naturens univers 9 OPGAVER version 2 19 august 2013 Illustrationer: / Hans Møller Lav f.eks. en planche eller en PowerPoint med jeres undersøgelser og forslag, og præsentér dem for skolelederen og andre elever, fx nogle yngre klasser. Side 7 NavN: klasse: naturens univers 9. klasse alinea 24

20 Kapitel 1 Kapitel 1 Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark 1.16 Ensretning Formål: Du skal undersøge, hvordan vekselstrøm kan Kapitel 1 Kapitel ensrettes 1 til jævnstrøm. Lav denne opstilling. 6 V = 6 V = 6 V = 6 V ~ 6 V ~ 6 V ~ Du skal bruge: Strømforsyning El-pære, 6 V 0,5A El-motor, 0 12 V Ensretterdiode Ledninger Datalog-udstyr 6 V = eller oscilloskop EnErgi nu og i fremtiden V Indstil strømkilden til 6 V=. Indsæt først el-pæren, derefter motoren. Indstil strømkilden til 6 V~. Indsæt først el-pæren, derefter motoren. Hvordan lyser pæren med jævn-/vekselstrøm? Hvordan kører motoren med jævn-/vekselstrøm? Indstil strømkilden til 6 V~. Indsæt en ensretterdiode i kredsløbet. Indsæt nu el-pæren, derefter motoren. Hvordan lyser pæren? Hvordan kører motoren? V 1) jævnstrøm 2) Vekselstrøm t V Du har nu ensrettet vekselstrømmen med ensretterdioden. Brug spændingssensoren til dataloggeren og mål spændingen over pæren uden og med ensretterdiode. Tegn billederne af de to spændingskurver. t V t 1-16-diagrammer.pdf V t 1-16-diagrammer.pdf t V V Naturens univers 9 OPGAVER version Naturens 2 19 univers august OPGAVER version 2 19 august 2013 Illustrationer: / Hans Illustrationer: Møller / Hans Møller t V Naturens univers 9 OPGAVER version 2 19 august 2013 Side 8 Illustrationer: Side / 8 Hans Møller t Vekselspændingen er ikke blevet til en jævnspænding som en ret linje diagrammer.pdf Hvorfor er det nødvendigt at kunne ensrette vekselstrømmen? Nævn nogle el-apparater, der kun fungerer med jævnstrøm. Din lærer kan evt. vise dig, hvordan man med fire ensretterdioder og en kondensator kan lave en næsten jævn og glat spændingskurve. Naturens univers NavN: 9 OPGAVER version 2 19 august 2013 Illustrationer: / Hans Møller klasse: naturens univers 9. klasse alinea Side 825

21 Kapitel 1 EnErgiforsyningEn i Danmark 1.17 Tip 10 1 spørgsmål 1 x 2 I kraftværkets kedel omdannes kemisk energi fra kul eller gas til Elektrisk energi Varme-energi Kinetisk energi EnErgi nu og i fremtiden 2 I kraftværkets turbine omdannes dampens energi til Elektrisk energi Varme-energi Kinetisk energi 3 I kraftværkets generator omdannes turbinens bevægelse til Elektrisk energi Varme-energi Kinetisk energi 4 El-energien sendes ud fra elværket med højspænding for at Komme hurtigt af sted Varme ledningerne op Gøre energitabet lille 5 Den største nyttevirkning fra kraftværket fås ved Ren elproduktion Kombineret el- og varmeproduktion Ren varmeproduktion 6 Induktion betyder at Skabe strøm med magnetisme Skabe magnetisme med strøm Sætte spændingen op. 7 Denne fysiker opdagede induktionen i 1831 H.C. Ørsted Allesandro Volta Michael Faraday 8 En transformator kan ændre Kredsløbets modstand Spændingen Effekten 9 Elektrisk effekt P måles i Ampere Volt Watt 10 Elektrisk energi E beregnes sådan U = R I E = P t E = U I NavN: klasse: naturens univers 9. klasse alinea 26

22 KAPITEL 2 VEDVARENDE ENERGI 2.1 Model af drivhuseffekt Formål: Du skal lave en model, der på en enkel måde viser princippet i drivhuseffekten. DU SKAL BRUGE: 2 ens papkasser (fx til kopipapir) 2 stk. sort karton Glasplade 2 termometre 2 træklodser 500 W halogenlampe Stativ ENERGI NU OG I FREMTIDEN I de to papkasser lægges et sort stykke karton, så det dækker bunden. Der placeres en træklods i hver kasse, hvorpå der anbringes et termometer. På den ene kasse lægges en glasplade, som dækker hele kassen. De to kasser placeres i fuldt sollys eller under en 500 W lampe. Temperaturen i de to kasser måles hvert 5. minut. Tid (minutter) Temperatur 1 Temperatur 2 Forklar, hvordan forsøget er en model af Jordens drivhuseffekt. NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 27

23 KAPITEL 2 VEDVARENDE ENERGI 2.2 Danmarks energiforsyning Formål: Du skal undersøge vigtige forhold vedrørende Danmarks energiforsyning. DU SKAL BRUGE: Energistyrelsens website, og find den nyeste Årlig energistatistik under Statistik og nøgletal. ENERGI NU OG I FREMTIDEN Produktion og forbrug af energi i Danmark a. Olieproduktion og forbrug. Lav et diagram, der viser udviklingen fra 1980 til i dag. b. Produktion og forbrug af vedvarende energi. Lav et diagram, der viser udviklingen fra 1980 til i dag for disse energikilder: sol, vind, biomasse, affald og varmepumper. Giv en beskrivelse af udviklingen i brugen af de nævnte energikilder. NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 28

24 KAPITEL 2 VEDVARENDE ENERGI 2.3 Vandturbinen Formål: Du skal undersøge, hvordan skolens vandturbinemodel kan lave vekselstrøm. DU SKAL BRUGE: Model af Peltonturbine med vekselstrømsgenerator Lampefatning Pære, 6 V 0,1 A Voltmeter eller datalogudstyr ENERGI NU OG I FREMTIDEN Anbring Peltonturbinen under en vandhane med strålespids. Skru op for vandet, så der rammer en kraftig vandstråle på turbinens skovlblade. Mål spændingen, som frembringes. Undersøg evt. den frembragte vekselspænding med datalogudstyr, så du får tegnet et billede af vekselspændingen. Undersøg, om turbinen kan få en 6 volts pære til at lyse. Hvilke faktorer påvirker den spænding, der frembringes i generatoren på peltonturbinen? NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 29

25 KAPITEL 2 VEDVARENDE ENERGI 2.4 Vandkraftværket Formål: Du skal lære, hvordan vandkraftværket kan fremstille elektrisk energi. Vandkraftværket udnytter den potentielle energi, der er i vandet, der falder i bjergene som sne eller regn. Den mængde vand, der falder i årets løb, varierer meget, og man laver derfor en dæmning, der kan holde vandet tilbage i et reservoir en stor, opdæmmet, kunstig sø i bjergene. Vandet herfra kan man lade strømme ned gennem vandturbinerne, der trækker de generatorer, som producerer el-energi. ENERGI NU OG I FREMTIDEN Beskriv for hver tegning, hvorfor vandstanden i vandreservoiret ændrer sig. Hvilken betydning har det, hvis der et år falder meget mindre nedbør? Vinter Dæmning Nedbør Gletsjer Kraftstation Reservoir Fjord GRUNDFJELD Forår Sommer Efterår NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 30

26 KAPITEL 2 VEDVARENDE ENERGI 2.5 Modelvindmøllen Formål: Du skal lave forsøg med en vindmøllemodel for at lære om dens funktion. DU SKAL BRUGE: Vindmøllemodel med udskiftelige vinger Gulvventilator Vindmåler Voltmeter Diodepærer Lampefatninger Ledninger ENERGI NU OG I FREMTIDEN Anbring vindmøllemodellen en meter foran ventilatoren. Du kan ændre vindhastigheden ved at regulere ventilatorens fart. Vindmøllens vinger kan ændres med hensyn til vingetyper, antal vinger og vinkel af vinger. Lav selv undersøgelser af én eller flere faktorer, som ændres i opstillingen. Vindmøllens el-produktion måles med voltmetret. Vindhastighedens betydning: Vindens fart (m/s) Langsom: Middel: Hurtig: Spænding (V) Antal vinger: Antal vinger: Spænding (V) Vinkel på vinger: Vinkel, trin Spænding (V) Konklusion på forsøg: NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 31

27 KAPITEL 2 VEDVARENDE ENERGI 2.6 Forsøg med minisolfanger Formål: Du skal undersøge, hvordan solenergi kan omdannes til varme-energi. Der laves med tangen et hul i siden på de to dele af petriskålen. Herefter tapes de to dele sammen, og hulrummet fyldes med sand ved hjælp af tragten. Forsiden på petriskål nr. 1 males sort, nr. 2 males hvid og på nr. 3 limes alufolie med den blanke side frem. Et termometer stikkes ned i sandet i de tre petriskåle, som placeres i solen som vist. Temperaturen i de tre minisolfangere måles hvert 5. minut. DU SKAL BRUGE: 3 plastpetriskåle Fint, tørt strandsand 3 termometre Maletape Sort og hvid maling Limstift Alufolie Bidetang Plasttragt ENERGI NU OG I FREMTIDEN Tid (minutter) Blank C C C C C Hvid C C C C C Sort C C C C C Lav et kurvediagram i regneark, der viser temperaturforløbet i de tre solfangere. Forklar kurvernes udseende. Hvad viser forsøget om udnyttelse af solenergi til varme-energi? NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 32

28 KAPITEL 2 VEDVARENDE ENERGI 2.7 Rørsolfangeren Formål: Du skal undersøge, hvordan en rørsolfanger fungerer. Rørsolfangeren består af rør fyldt med vand. Væggen på rørene består af 2 lag glas, og mellem disse 2 lag er der vacuum (dvs. lufttomt). Den sorte farve på den inderste glasvæg omdanner sollyset til varme, så vandet i røret varmes op. Da der er vakuum mellem de to glasvægge, holder røret på varmen på samme måde som en termokande. Selv om der ikke er klart solskin, vil der opsamles varme i rørene. Solfangeren på taget af huset, der er vist på side 30 i elevbogen, er en rørsolfanger, der bidrager til husets varmeforsyning. Opstil solfangeren, så solstrålerne rammer vinkelret på rørene. DU SKAL BRUGE: Rørsolfanger (fx Minisol fra Frederiksen) Termometer ENERGI NU OG I FREMTIDEN Tag proppen af et rør og mål temperaturen af vandet i røret! Mål temperaturen hvert kvarter. Tid (min.) Temperatur C Forklar, hvorfor solvarme er en god idé at udnytte. NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 33

29 KAPITEL 2 VEDVARENDE ENERGI 2.8 Solceller Formål: Du skal undersøge, hvordan solceller kan omdanne lys til el-energi. DU SKAL BRUGE: Små solceller med motor Voltmeter Stort solcellepanel, 10 W Evt. 500 W halogenlampe Lille radio eller lign. ENERGI NU OG I FREMTIDEN Lav forsøg med de små solceller. Hvordan skal de kobles sammen for at skabe den største spænding? Tegn og forklar! Hvad sker, hvis solcellen dækkes halvt til? Undersøg det store solcellepanel. Kan det producere el-energi, så en lille radio kan spille? Et lille tip hvis der ikke er solskin, kan en 500 W halogenlampe bruges som en kunstig sol. NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 34

30 KAPITEL 2 VEDVARENDE ENERGI 2.9 Undersøgelse af solcellelampe Formål: Du skal undersøge, hvordan en lille solcellelampe til haven fungerer. DU SKAL BRUGE: Solcellelampe (fra fx byggemarked) Værktøj Voltmeter Evt. 500 W halogenlampe ENERGI NU OG I FREMTIDEN 1. Undersøg lampens funktion hvordan virker den? 2. Inden du begynder at adskille lampen hvad tror du, den må indeholde? Adskil nu lampen i dens enkeltdele, så du kan se de elektriske komponenter og måle på dem. 1. Hvilken spænding laver solcellen, når den rammes af solen eller en kraftig projektør? 2. Hvilken spænding har batteriet? 3. Undersøg, ved hvilken spænding lysdioden begynder at lyse. 4. Hvilken funktion har kontakten? 5. Hvordan styres tændingen af lysdioden i lampen? Nævn eksempler fra hverdagen på, at solens lys udnyttes til elproduktion. NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 35

31 KAPITEL 2 VEDVARENDE ENERGI 2.10 Brændselscellen Formål: Du skal undersøge, hvordan en brændselscelle kan omdanne kemisk energi til el-energi. DU SKAL BRUGE: Brændselscellesæt Voltmeter ENERGI NU OG I FREMTIDEN Motor med vinge Elektrolyseapparat Solcelle Brændselscelle Denne opstilling er også vist på side 35 i elevbogen. Når der produceres mere el-energi, end der bruges, fx fra vindmøller og solceller, kan den overskydende energi anvendes til sønderdeling af vand ved elektrolyse. Herved dannes hydrogen og oxygen. Hydrogen kan gemmes i tanke til senere brug. Når denne hydrogen ledes gennem en brændselscelle, omdannes den kemiske energi i hydrogen til el-energi. Processen i brændselscellen er: 2 H 2 + O 2 2 H 2 O + E el Reaktionsskemaet viser, at der ikke dannes andre stoffer ved processen end vand. Forsøg med brændselscellen: Følg forsøgsvejledningen, der følger med brændselscellesættet. Giv efter forsøget nogle argumenter for, at det vil være en god idé med øget anvendelse af brændselsceller i fremtiden. Giv også forslag til, hvor brændselsceller kan anvendes. NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 36

32 KAPITEL 2 VEDVARENDE ENERGI 2.11 Tip 10 1 SPØRGSMÅL 1 X 2 Klimakommissionens rapport fra 2010 har som mål, at Danmark i 2050 kun anvender vindenergi ikke anvender fossile brændsler nedbringer energiforbruget med 50 % ENERGI NU OG I FREMTIDEN 2 Et vandkraftværk udnytter vandets potentielle energi bølgeenergi kemiske energi 3 Vindmøller har man anvendt i Europa siden Middelalderen 1800-tallet I Danmark blæser vinden kraftigst midt i Jylland i Nordjylland ved vestvendte kyster 5 En solfanger omdanner sollyset til kemisk energi varme-energi el-energi 6 En solcelle omdanner sollyset til kemisk energi varme-energi el-energi 7 Solindstrålingen i Danmark er størst om sommeren ved jævndøgn om vinteren 8 Halm, træpiller og træflis kalder man under ét for fossilt brændsel biobrændsel affaldsbrændsel 9 Når træ og halm afbrændes, dannes der CO 2 H 2 O CO 2 og H 2 O 10 Brændstoffet i en brændselscelle, der laver el-energi, er vand hydrogen oxygen NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 37

33 KAPITEL 3 ENERGI, MILJØ OG KLIMA 3.1 Fuldstændig og ufuldstændig forbrænding Formål: Du skal lave forsøg med forbrænding og undersøge, hvilke forbrændingsprodukter der dannes. DU SKAL BRUGE: Gasbrænder Stearinlys Cylinderglas Glasplade Kalkvand ENERGI NU OG I FREMTIDEN Fuldstændig forbrænding A. Tænd gasbrænderen og åbn lufthullerne, så flammen brænder med blålig flamme. Hold et cylinderglas hen over flammen 1-2 sekunder. Sæt glaspladen for glassets åbning. Hvad er der dannet på glassets inderside? Hæld lidt kalkvand i glasset og ryst. Hvad sker? Hvilken luftart er påvist? Gør reaktionsskemaet færdigt: C 3 H 8 + O 2 CO 2 + H 2 O Når der er tilstrækkelig luft (med oxygen) til forbrændingen, siger man, at det er en fuldstændig forbrænding. Ufuldstændig forbrænding B. Tænd igen gasbrænderen, men nu med lukkede lufthuller. Hvilken farve har flammen? Hold nu glasset ned over flammen 3-4 sekunder. Hvad ser du på glassets inderside? Det tynde, sorte lag er sod, der dannes ved ufuldstændig forbrænding. Eksempel på ufuldstændig forbrænding: C 3 H O 2 2 CO H 2 O + C C-atomet på højre side står for sod, der består af næsten rent kulstof. C. Forsøg med forbrænding af andre brændsler, fx stearinlys, rensebenzin, paraffinolie. PAS PÅ! Når du afbrænder væsker, så brug kun små mængder fx på en vatpind. Hvad kan ufuldstændig forbrænding, fx i brændeovne og bilmotorer, betyde for vort luftmiljø? NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 38

34 KAPITEL 3 ENERGI, MILJØ OG KLIMA 3.2 Forbrændingsforsøg, syredannelse Formål: Du skal undersøge, om der dannes syre ved forbrænding af forskellige stoffer. DU SKAL BRUGE: Gasbrænder Afbrændingsske Digeltang Træpinde Vat Plastskål med vand Æske med universal-indikatorpapir Diverse stoffer: træ, PE-plast, PVCplast, svovl Væsker: fx. husholdningssprit Bemærk: Der skal anvendes udsugning ved dette forsøg! Der skal bruges meget små mængder stof til forsøgene. ENERGI NU OG I FREMTIDEN Tag små stykker af de forskellige stoffer, der skal afbrændes. Hold dem med digeltangen eller læg dem i afbrændingsskeen. Ved væsker laves en lille vatpind, hvor en smule af væsken suges op. Antænd stoffet med gasbrænderen og hold et fugtet stykke indikatorpapir hen over flammen på det brændende stof. Hvis indikatorpapiret bliver rødt, er det bevis for syre. Resultater: Stof: Syredannelse: Stof: Syredannelse: Hvad viser forsøget? NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 39

35 KAPITEL 3 ENERGI, MILJØ OG KLIMA 3.3 Røgrensning Formål: Du skal lave en model af, hvordan svovlsyreholdig røg kan renses. Ca(OH) 2 med lidt baseindikator Vand med BaCl 2 HCI og H 2 O 2 (2 dråber af hver) DU SKAL BRUGE: Trefod Keramisk net Gasbrænder Porcelænsskål Alufolie Glastragt Gummislanger Justérbar slangeklemme Glasrør Store reagensglas Propper med 2 huller Udsug, fx vandluftpumpe ENERGI NU OG I FREMTIDEN Calciumhydroxid, Ca(OH) 2 Phenolphtalein-opløsning (base-indikator) BaCl 2 -opløsning 0,5 M (sulfatindikator) Glas 1 Glas 2 Saltsyre HCl 4 M Hydrogenperoxid, H 2 O 2, 10 % Lav den viste opstilling. Udsugning sker med fx vandluftpumpe. Justér suget med slangeklemmen. Sug ikke for Svovl Stenkul (tilsat lidt svovlpulver) kraftigt! Der afbrændes små mængder af svovl eller stenkul tilsat Bemærk: Der skal anvendes udsugning ved dette forsøg! svovlpulver. For at skåne porcelænsskålen fores denne med alufolie. Til reagensglas 1 tilsættes lidt phenolphtalein-opløsning, der ved ph > 10 er lilla. Så lang tid farven er lilla, er der tilstrækkeligt med OH - -ioner, der kan neutralisere den dannede syre. Når væsken i glas 2 begynder at farves hvid, er det tegn på, at glas 1 ikke renser røgen effektivt mere, da der nu dannes svovlsyre i glas 2. Kemiske reaktioner: Forbrænding af svovl: S + O 2 SO 2 Dannelse af svovlsyrling: H 2 O + SO 2 H 2 SO 3 Dannelse af svovlsyre: 2 H 2 SO 3 + O 2 2 H 2 SO 4 Rensning for svovlsyre: 2 H + + SO Ca OH - 2 H 2 O + CaSO 4 Svovlsyre + calciumhydroxid vand + gips Det dannede stof ved processen, CaSO 4, er gips, som kan anvendes bl.a. i bygningsindustrien. Se elevbogen side 40, hvor der er vist et lager med gips fra røgrensningen på et kraftværk. Forklar, hvorfor det er vigtigt, at der ikke kommer svovlsyreholdige dampe ud i atmosfæren. NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 40

36 KAPITEL 3 ENERGI, MILJØ OG KLIMA 3.4 Måling af luftforurening Formål: Du skal undersøge, hvordan man kan lave en måling af sundhedsskadelige gasser. DU SKAL BRUGE: Gassporepumpe, fx fabrikat Dräger Evt. plastsprøjte 100 ml (som alternativ til gassporepumpe) Prøverør Dräger (Kulbrinter CH, CO, nitrøse gasser) Store plastposer Bemærk: Forsøget bør laves som fællesforsøg pga. de relativt dyre analyserør ENERGI NU OG I FREMTIDEN Der opsamles udstødningsgas fra en bil i en stor plastpose. Udstødningsluften analyseres for indhold af uforbrændte kulbrinter (benzin, diesel), kulilte CO og nitrøse gasser, NO og NO 2. Udstødningsgas fra: Indhold af kulbrinter Indhold af kulilte, CO Indhold af nitrøse gasser Kold benzinmotor Varm benzinmotor Kold dieselmotor Varm dieselmotor Hvad er konklusionen på målingerne? NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 41

37 KAPITEL 3 ENERGI, MILJØ OG KLIMA 3.5 Undersøg luftforurening Formål: Du skal finde oplysninger om luftforurening i Danmark. ENERGI NU OG I FREMTIDEN Undersøg via internettet, hvilke data der findes for forureningsmålinger her i landet. Brug websitet til opgaven. Lav en præsentation eller en planche, hvor du fortæller om luftforurening. NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 42

38 KAPITEL 3 ENERGI, MILJØ OG KLIMA 3.6 Undersøg klimaændringer Formål: Du skal finde oplysninger om klimaændringer. ENERGI NU OG I FREMTIDEN Undersøg via internettet, hvilke meninger forskere har om klimaændringer på Jorden. Brug bl.a. flg. websites: klima Lav en præsentation eller en planche, hvor du fortæller om klimaændringer og mulige årsager. NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 43

39 KAPITEL 3 ENERGI, MILJØ OG KLIMA 3.7 Undersøg energiforbrug i verden Formål: Du skal finde oplysninger om energiforbrug i forskellige lande. På websites på internettet kan du finde oplysninger om forskellige landes energiforbrug. ENERGI NU OG I FREMTIDEN Energiforbrug i udvalgte lande Sammenlign det årlige energiforbrug pr. indbygger, elforbrug og CO 2 -udslip for nogle udvalgte ulande, mellemindkomst-lande og ilande. Se på Udenrigsministeriets website (klima og miljø data for udvalgte lande (energiforbrug) og Land Energiforbrug pr. indbygger (tons olieækv.) Elforbrug pr. indbygger (kwh) CO 2 -udslip pr. indbygger (tons) Tanzania Egypten Vietnam Kina Brasilien USA Danmark Lav et søjlediagram for hvert af områderne og skriv en kommentar til tallene. NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 44

40 KAPITEL 3 ENERGI, MILJØ OG KLIMA 3.8 Energikonsulent Formål: Du skal finde viden og idéer om energibesparelser. Du skal sammen med dine kammerater i klassen give nogle forslag til, hvordan man kan spare på energien i skolen og hjemme hos dig selv. Brug fx idéer fra disse websites: ENERGI NU OG I FREMTIDEN Klassen laver i fællesskab en udstilling, hvor der fortælles om, hvordan man nemt kan spare masser af energi med enkle tiltag. Der kan også laves en rapport, der sendes til kommunens politikere med opfordring til en kommunal indsats på energispareområdet. NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 45

41 KAPITEL 3 ENERGI, MILJØ OG KLIMA 3.9 Tip 10 1 SPØRGSMÅL 1 X 2 Ved fuldstændig forbrænding af gassen propan dannes sod, vand og CO 2 vand og CO 2 CO 2 ENERGI NU OG I FREMTIDEN 2 Ufuldstændig forbrænding skyldes mangel på tilførsel af oxygen propan CO 2 3 Syredannelse sker især ved forbrænding af træ naturgas kul 4 Et røgrensningsanlæg fjerner især gassen SO 2 CO 2 CH 4 5 En katalysator i en bil medvirker til at give bedre benzinøkonomi udstødningsgassen ikke forurener give bilen mere fart 6 En luftmålestation giver oplysninger om vejrudsigten næste dag flytrafikken til og fra København luftforurening på trafikerede veje 7 Danmarks samlede årlige energiforbrug er i perioden fra 1970 til 2010 steget en del nogenlunde uændret faldet en del 8 Verdens samlede energiforbrug er i perioden fra 1970 til 2010 steget en del nogenlunde uændret faldet en del 9 I verdens ulande er energiforbruget meget lavt. Det skyldes, at indbyggerne er energibevidste klimaet er varmt der er ringe adgang til energi på grund af fattigdom 10 Ved øget anvendelse af vedvarende energi vil vi kunne spare penge nedsætte forureningen få varmere klima NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 46

42 KAPITEL 4 SOLEN SOM KRAFTVÆRK 4.1 Konvektion Formål: Du skal undersøge, hvordan varm gas (luft) bevæger sig i forhold til kold gas (luft) og skaber konvektion. Fænomenet kendes fra hverdagen, men har også betydning på Solen. DU SKAL BRUGE: Konvektionskammer Fyrfadslys Røgelsespind eller stang af sammenrullet papir STRÅLING OG RADIOAKTIVITET Sæt et tændt fyrfadslys under det ene hul i konvektionskammeret. Tænd røgkilden og hold den over konvektionskammerets andet hul. Hold øje med, hvad der sker med luftbevægelserne over de to huller og i kammeret. Hvad sker der med luftcirkulationen i kammeret? Skriv dine observationer ned. Kan forsøget bruges til at vise, hvordan konvektion foregår i Solen? Diskuter resultatet i klassen og med din lærer. NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 47

43 KAPITEL 4 SOLEN SOM KRAFTVÆRK 4.2 Hvilken belysning laver mest elektrisk energi? Formål: Solceller laver elektrisk energi, når lyset fra Solen eller andre lyskilder rammer dem. Du skal undersøge, hvor meget spænding dine solceller yder i forskellig belysning, og når lyset rammer solcellen på forskellige måder (forskellige indfaldsvinkler). DU SKAL BRUGE: Solcelle med stativ Ledninger Voltmeter Forskellige lyskilder: Almindelig glødepære fx 60 W Sparepære fx 11 W Stærk arbejdslampe fx 500 W halogen UV-lampe STRÅLING OG RADIOAKTIVITET V Først skal du undersøge, ved hvilken indfaldsvinkel for lyset solcellen yder størst spænding. Placer solcellen 20 cm fra en pære i forskellige vinkler som vist på tegningen. Udfyld tabellen med solcellernes spænding i volt (V) ved forskellige indfaldsvinkler for lyset. Vinkel Lyskilde (vælg selv) V = 70 V = 45 V = 0 60 W pære Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Solen Volt Volt Volt Ved hvilken indfaldsvinkel yder solcellen den største spænding for de forskellige lyskilder? Hvilken lyskilde får solcellen til at yde den største spænding? Diskuter resultatet i klassen og med din lærer. NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 48

44 KAPITEL 4 SOLEN SOM KRAFTVÆRK 4.3 Hvor mange solceller skal der til for at få en elpære til at lyse? Formål: Du skal undersøge, hvor mange solceller der skal bruges for at få en lysdiode til at lyse. DU SKAL BRUGE: Mindst 5 solceller Ledninger og krokodillenæb Lysdiode Voltmeter STRÅLING OG RADIOAKTIVITET Lav en serieforbindelse af solcellerne og forbind dem med lysdioden som vist på tegningen. Solceller producerer jævnstrøm. Derfor er det vigtigt at forbinde solcellerne rigtigt med hinanden, når de samles i serieforbindelse. Det gøres ved at sætte + på den ene celle sammen med på den næste celle osv. Du skal nu undersøge, hvor mange solcellepaneler der skal til for at få lysdioden til at lyse. Start med 1 solcelle. Lyser dioden? (ja/nej) Hvis dioden ikke lyser, sætter du en solcelle mere i serie med den første. Fortsæt, indtil dioden lyser. Når dioden lyser skriver du antal solceller ned. Antal solceller: solceller Mål spænding over lysdioden. Spænding: volt Diskuter resultatet i klassen og med din lærer. NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 49

45 KAPITEL 4 SOLEN SOM KRAFTVÆRK 4.4 Energi fra vindmøller Formål: Du skal arbejde med de energiomdannelser, der finder sted, når man udnytter vindenergi. Først laver du en dyppekoger med kanthaltråd. Kanthaltråd yder stor modstand og bliver varm, når der sendes elektrisk strøm gennem tråden. Tråden vikles omkring en tyk blyant, så man får en lille spole. Træk blyanten ud og sæt enderne i kronemuffen. Sæt to ledninger i kronemuffen. Placer dyppekogeren i et bægerglas med 250 ml vand. Mål vandets starttemperatur og skriv det i tabellen. Tilslut vindmøllen til dyppekogeren. Hvis det er vindstille, kan du bruge en ventilator til at drive vindmøllen. Mål temperaturen hvert minut i 10 minutter. Skriv målingerne i tabellen. DU SKAL BRUGE: Lille vindmølle Ventilator 30 cm kanthaltråd Blyant af træ eller metal, mindst 3 mm tyk Kronemuffe Bægerglas 250 ml Ledninger Krokodillenæb Termometer (digital- eller spritudgave) Stopur STRÅLING OG RADIOAKTIVITET Tid (minutter) Temperatur ( C) Energien, som lagres i vandet, udregnes med formlen nedenfor. I formlen er der skrevet 250 g, fordi du i forsøget har brugt 250 ml vand (1 ml vand vejer 1g). Indsæt dine aflæsninger fra tabellen og udregn energien. E vand = 4, (T 10 min - T 0 min ) Udregn energien i vandet. E vand = J Diskuter resultatet i klassen og med din lærer. NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 50

46 KAPITEL 4 SOLEN SOM KRAFTVÆRK 4.5 Forsøg med absorption af solenergi (1 af 2) Formål: Du skal undersøge forskellige materialers evne til at absorbere og omdanne solenergi til varme. Til dine målinger skal du bruge et infrarødt termometer. DU SKAL BRUGE: Et infrarødt (IR) termometer med en nøjagtighed på +/- 2 C Papir med gråtoner. Papiret kan fx fremstilles i et tekstbehandlingsprogram. Se side (2 af 2) Digitalt kamera STRÅLING OG RADIOAKTIVITET Undersøgelsen udføres bedst i solskin. Men hvis Solen ikke skinner, kan man bruge en OH-projektor eller en kraftig halogenlampe. Inden forsøget er det vigtigt, at du lærer at bruge det infrarøde termometer korrekt. 1. Formuler en hypotese om sammenhængen mellem materialets farve og dets evne til at absorbere Solens stråler. 2. Læg papirstykkerne i sollys på et isolerende underlag, fx en trøje. 3. Vent et par minutter og mål temperaturen i de enkelte felter. Man skal holde termometeret så tæt på papirstykket, at det ikke er trøjens temperatur, der måles. Hold samme vinkel til papiret. Pas på, at du ikke skygger, så papirstykkerne kommer til at ligge i skygge. 4. Udfyld skemaet med måleresultaterne. 5. Vent et par minutter og gentag målingen. Gentag målingen 2 gange. 6. Tag fotos af målingerne. 7. Hvad viste målingerne? Kan hypotesen bekræftes, eller må den forkastes? Nr. 0 % 25 % 75 % 100 % 1. måling C C C C 2. måling C C C C 3. måling C C C C Gennemsnit C C C C NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 51

47 KAPITEL 4 SOLEN SOM KRAFTVÆRK 4.5 Forsøg med absorption af solenergi (2 af 2) 0 % 25 % STRÅLING OG RADIOAKTIVITET 75 % 100 % Gå på opdagelse med IR-termometeret. Mål forskellige overflader: jord, græs, asfalt, fliser. Mål også op mod himlen, undersiden af en trækrone, loft og gulv, vindue indefra og udefra, drivhus indefra og udefra. Beskriv jeres målinger. Hvor var temperaturen lavest? Hvor var temperaturen højest? NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 52

48 KAPITEL 4 SOLEN SOM KRAFTVÆRK 4.6 Byg en solfanger Formål: Du skal bygge din egen solfanger. Klassen skal lave 3-4 forskellige slags solfangere for at finde ud af, hvilken slags solfanger der er bedst til at opfange Solens energi. DU SKAL BRUGE: En flamingokasse En sort plastpose Ståltråd Haveslange, helst i en mørk farve Tragt Snor Plastfolie, glas eller plexiglas som passer til kassens størrelse Vand Beholder, fx 1 l bægerglas eller plastskål Evt. arbejdslampe (halogen) STRÅLING OG RADIOAKTIVITET Én slags solfanger kunne fx være som vist på tegningen: Flamingokassen fores med den sorte plastsæk. Læg haveslangen ned oven på den sorte plastsæk og fastgør den med ståltråd. Slangen skal helst sno sig over hele kassens bund for at få varmet mest muligt vand. Stik haveslangens ender ud af huller foroven og forneden (se tegning). Oven på kassens åbning monteres plastfolie, glas eller plexiglas. Prøv i klassen at lave nogle forskellige udgaver. 1. Mål vandets temperatur. Notér resultatet T 0 min = C 2. Fyld slangen med vand 3. Solfangeren vendes vinkelret mod Solen. Hvis Solen ikke er fremme, kan du anvende en kraftig arbejdslampe. 4. Efter et kvarter tappes ½ liter (500 g) vand over i beholder. 5. Mål sluttemperaturen i vandet og notér resultatet T 15 min = C Energien i joule (J), som absorberes i vandet, udregnes med formlen. I formlen står der 500 g, fordi du har brugt 500 ml vand. E vand = 4, (T 15 min - T 0 min ) Udregn, hvor meget energi vandet har absorberet. E vand = J Diskuter resultatet i klassen og med din lærer. NATURENS UNIVERS 9. KLASSE ALINEA 53