CO 2. Baggrund for opgaven: Aktuel emne p.g.a. af at CO2 forårsager Global opvarmning.

Transkript

1 CO 2 O C O Baggrund for opgaven: Aktuel emne p.g.a. af at CO2 forårsager Global opvarmning. Målgruppe: 3-6 klasse Fag: Natur og Teknik, Biologi og Geografi. Overordnet Mål: Almen kendskab til emnet CO2. Delmål 1: Stille undervisningsmaterialer til rådighed for temaundervisning i emnet CO2. Delmål 2: Give elever en forståelse af hvad CO2 er, og hvorfor det er nødvendig at skabe balance mellem forbrug og produktion af CO2 Delmål 3: Skabe forforståelse for svære faglige begreber omkring emnet CO2. Opgaven vil inden for den nærmeste fremtid være at finde på min Homepage: Lavet af: Erling Frederiksen

2 Ord og begreber som benyttes i denne opgave omkring CO2: Absorbering af energi Lys og varme Adiabatisk ekspansion Massefylde Ændring af bølgelængde Metan Atomer Molekyle bevægelser Biomasse Molekyle model Blødgøring af vand Molekyler Bundfald Naturgas CO2 balance i naturen Opdrift De 3 tilstandsformer Opløsning i væsker Drivhuseffekt Organisk kemi Elektromagnetisk stråling Overfladespænding Energi Overtryksventil Energiform Princip for luftpudevogn E-stoffer Reaktionsligning Faseændring Refleksion af lys og varme Forandring af energiform Reversibel proces Forbrænding Sikkerhedsventil Fossil brændstof Smelte/størkn Fotosyntese snekrystaller Gastryk/damptryk Sublimering Global opvarmning Temperatur og tryk Gnidningsmodstand Termodynamik Kalkvand Trykbeholdere og sikkerhed Katalysator Tyngdekraft Kemisk formel Tåge Kemisk reaktion Væskedynamik Kuldioxid Varmestråling Kulsyre Viskositet Ligevægt Under Bilag er der en ordforklaring til alle disse begreber. Undervisningsforløbet kan startes med en tip en 13 (Se Bilag 0.1) Det er som lærer fornuftig at få et overblik over eleverne kendskab til emnet CO2. Det er fornuftig at sikre sig den nødvendige forforståelse hos eleverne, så de anvendte begreber til forklaring af nye begreber så vidt muligt er kendte. Temaundervisning stiller særlige krav til stor opmærksomhed omkring forforståelse. Emnet med CO2 er delt op i de 5 hovedområder: 1) CO2 s egenskaber 2) CO2 s anvendelser 3) CO2 findes hvor 4) CO2 og forbrænding 5) CO2 og Fotosyntese 2

3 Oversigt over hele emnet CO2 med delemner: (Se bilag 0.2.) Eleverne kan allerede fra starten forberedes på senere, selv at skulle lave nogle forsøg med CO2. Det anbefales at elevforsøgene henlægges til et senere tidspunkt i forløbet. Mange begreber kan lettest forklares i forbindelse med fællesforsøg, hvor eleverne hele tiden opfordres til at overveje hvad der sker, og hvorfor det sker. Oversigt over ting der er brugt til opgaven med CO2: (Så vidt muligt er der benyttet almindelig kendte ting som er lette at få fat i. ) Sodavandsmaskine, stearinlys eller telys, tændstikker, glødepind, dyb bageplade, sprit, rosiner, mentos bolcher, bagepulver, frisk salat, kalkvand Ca(OH) 2, CO2 indikator, universalindikator, glasrør, spiseske molekylemodeller fyldt 300g Cylinder Trykflaske med O2 arbejdshandsker beskyttelsesbriller håndklæde plastikskål urinpose strømpe af bomuld kraftig plastikpose, ren ny affaldspose, vakuumposer, PET-flaske med låg Sneproducer føntørrer, stor gummiprop, 3

4 Visuel indledning med molekylemodeller: Har man mulighed for at få nogle molekylemodeller fra fysiklokalet, vil det være oplagt at starte emnet med at vise nogle molekylemodeller af henholdsvis vand H2O, ilt/oxygen O2 og kuldioxid CO2. O C O CO2 H O H H 2 O O O O 2 Man kan kort forklare hvordan planterne optager CO2 og H2O, og danner O2, mens vi mennesker bruger O2 og danner CO2. Den kemiske reaktion for fotosyntese er: 6CO2 + 6H2O + sollys 6O2 + C6H12O6 Kuldioxid + Vand + Energi Ilt/Oxygen + Sukker Når der tales om CO2 forurening drejer det sig om, at vi bruger for meget O2 og at vi alt i alt på hele jorden producerer for meget CO2. 4

5 Det kan formuleres på den simple måde, at planter og træer ikke mere kan nå at følge med. Meget af den dannede CO2 bliver ikke mere lavet tilbage til O2 igen. Der er ikke mere balance mellem produktion og forbrug af CO2. (En nærmere gennemgang af fotosyntese og forbrænding er henlagt til et senere tidspunkt.) Har man på skolen en Trykflaske med Oxygen O2, vil det også være en god ide, at fylde noget O2 i en urinpose, og på en simpel måde vise hvordan O2 nærer en forbrænding, mens CO2 slukker noget der brænder. Puster man O2 fra en fyldt urinpose hen over et stearinlys, ser man tydelig hvordan lyset brænder kraftigere end før. Farve, lugt og vægt (1) Egenskaber Fyld CO2 fra en sodavandsmaskine over i en urinpose. (Bilag 1.1 ) Posen lukkes ved at knække slangen og klemme den blå prop ind over dette knæk på slangen. Undersøg hvilke farve gassen ser ud til at have. Find frem til at gassen ser ud til at være farveløs. Slangen på posen åbnes igen, og mens posen langsom tømmes for CO2, skal nogle elever lugte om de kan lugte at der kommer CO2 ud af posen. Find frem til at CO2 er fuldstændig både farve- og lugtløs. Fyld CO2 over i en ren ny affaldspose. (Bilag 1.2 ) Man kan lave nogle små hurtige bevægelser med den fyldte pose, og så ser man let at posens indhold må være tungere end luften omkring posen. Stil posen på bordet, og vis at den står helt fint uden at falde sammen. Åbn forsigtig posen mens man knækker kanten på posen foroven om hele vejen rundt. Vis at den stadig bliver ståenden uden at falde sammen. Pust en affaldspose op med almindelig luft, og sammenlign hvordan den står. Find frem til at CO2 ser ud til at blive nede i posen. Find frem til at der i posen med CO2, må være mere tryk inde i posen end udenfor. Lad en eller to elever forsigtig prøve at lugte til posens indhold. Find frem til at CO2 selv som koncentreret gas ikke lugter af noget som helst. 5

6 Det er ikke farlig hvis de kommer til at indånde lidt af posens CO2.Tager man en kraftig indånding af ren CO2 kan det godt føles ubehagelig, selvom det er helt ufarligt. Først ved indånding af større mængder CO2 i længere tid, opstår der fare for kvælning. Slukker noget som brænder Tag et brændende stearinlys, og før det langsom ned i den åbne posen med CO2. Find frem til at flammen først bliver mindre og mindre før den til sidst helt slukkes i CO2. Find frem til at CO2 må være en slags ildslukker. CO2 er en gas ved stuetemperatur Overvej sammen med eleverne i hvilken tilstand CO2 er når den kommer ud af maskinen ved stuetemperatur, og ikke mere er indlukket i en stålcylinder. Er det en gas, en væske eller et fast stof? Find frem til at CO2 er en gas ved stuetemperatur og ved normal atmosfærisk tryk. Tungere end almindelig luft Tryk forsigtig lidt på siden af posen flere steder, og se hvordan posen bevæger sig som om der var en slags usynlig væske nede i posen. Find frem til at det må være fordi CO2 er tungere end luft, og derfor også bliver nede i posen lige som en væske gør. Lad den åbne pose stå, og se om den bliver stående i længere tid, eller om den snart falder sammen. Tryk ligeledes igen på siderne af posen. Find frem til at posen efter kort tid ikke mere står så pæn som i begyndelsen, og derfor mere og mere må tømmes for ren CO2. Det kan sammenlignes med at vand fordamper. Her udskiftes CO2 mere og mere med alm. luft. Før igen efter et stykke tid et stearinlys ned i posen, og find ud af om der stadig er CO2 i posen. Find frem til, at lyset stadig slukkes lige som før. (måske skal stearinlyset lidt længere ned i posen før det slukkes) Fyld en ny pose med CO2, og prøv at hælde dens indhold ud over et brændende stearinlys. Hæld forsigt i ca. 20 centimeters afstand, præcis lige som om der ville komme væske ud af posen som skulle ramme stearinlyset. 6

7 Find frem til at CO2 i dette tilfælde nærmest opfører sig som om det er vand der falder ned over lyset og slukker det. Overvej hvordan der kan komme CO2 op i atmosfæren, når CO2 er så meget tungere end almindelig atmosfærisk luft. Hvordan kan der opstå drivhuseffekt når CO2 gerne vil falde ned på jorden? Der forventes ingen fyldestgørende forklaringer på dette vanskelige spørgsmål! CO2 og vand Læs først bilag: Præsentation af en Sodavandsmaskine (Bilag 1.0) Lav 1 liter dansk vand med en sodavandsmaskine. Overvej hvad der skete når vi trykker for lang tid, og der kommer for meget CO2 ned i PET flasken. Find frem til at sodavandsmaskinen må have en overtryksventil som åbner når vi trykker for lang tid på påfyldningsknappen. Find frem til at PET-flasken og sodavandsmaskinen nok ville eksploderer hvis sodavandsmaskinen ikke havde en overtryksventil. Der er ca. 50 bar i en fuld CO2-cylinder. Sodavandsmaskinens overtryksventil åbner ved ca. 9 bar. Prøv at fjerne PET flasken uden først at fjerne overtrykket fra flasken. Find frem til at CO2 i kulsyrecylinderen må være under høj tryk, eftersom der er et overtryk nede i vores PET flaske med vand, som først skal fjernes før flasken kan fjernes fra sodavandsmaskinen. Fjern flasken fra maskinen, og lad den stå lidt uden låg på. Find frem til at vandet i flasken ikke er særlig god til at holde på al sin CO2 i længere tid af gangen uden at der er låg på flasken. Overvej hvorfor det holder op med at boble efter kort tid, når der først er låg på flasken. Find frem til at den CO2 som bobler op efter at låget er kommet på, efterhånden danner et overtryk inde i flasken. Fyld et glas med dansk vand og prøv at finde ud af hvor boblerne dannes nede i glasset, og hvor der ingen bobler dannes. Find frem til at boblerne dannes på glassets sider og bund. Der dannes ingen bobler inde midt i væsken. 7

8 Hvis man får et glas dansk vand, sodavand eller øl, og det bobler kraftig op fra glasset, er det et tegn på at glasset ikke er ren, eller at det har en meget ru overflade. I et godt og rent glas med en meget glat overflade kan dansk vand stå i længere tid uden at miste sin CO2. Kom en Mentos bolcher ned i midten af et glas med dansk vand. Find frem til at der bobler meget gas op fra det sted hvor vores mentos bolcher ligger. I dette tilfælde er vores bolcher en slags katalysator. Noget som får en proces til at gå hurtigere, kaldes en katalysator. Overvej sammen med eleverne hvad grunden kan være til at en mentos bolcher får vandet til at bruse så kraftig. For dem som er interesseret kan man på under forsøg nummer 122 finde en mere grundig forklaring på dette fænomen. Sæt låg på en flaske som er halv fuld med dansk vand, og ryst kraftig med flasken. Find frem til at når låget åbnes, har vi rystet CO2 ud af vandet. Find frem til at sodavandsmaskinen presser CO2 ned i vand, og at når vi ryster vandet laver vi en proces som går den modsatte vej. En proces som kan gå i begge retninger kaldes en reversibel proces. Den kemiske reaktion: CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 Tag noget kraftig dansk vand i munden, og beskriv hvordan det smager. Brug kold vand, og efter den normale fremstilling af en dansk vand sættes flasken igen i sodavandsmaskinen, og man fylder kulsyre i vandet en gang til lige som første gang. Find frem til at man ligefrem kan mærke hvordan CO2 og vand adskilles mens det er i munden, og at det må være den ru overflade inde i munden som gør at vandet bruser så kraftig. Find frem til at vi drikker en blanding af ren vand, ren CO2 og egentlig kulsyre, som er betegnelsen for CO2 opløst i vand. Undersøg med universalindikatorpapir ph for kulsyrevand. Brug dansk vand Find frem til at dansk vand virkelig er en svag syre, som kan ætse. Fyld en kraftig dansk vand i et glas og kom 10 til 15 rosiner i glasset. Oplev sammen med eleverne hvordan rosinerne nærmest er blevet levende! 8

9 Find frem til at: Rosiner, der lægges i danskvand, vil synke ned på bunden. Efter lidt tid dannes der CO2 bobler på overfladen, og til sidst bliver opdriften så stor, at rosinerne løftes op til toppen. Her forsvinder boblerne, og rosinerne falder igen ned på bunden. Forsøg nummer 81 på giver flere oplysninger om dette forsøg. (2) Anvendelser Brug en ny og fuld cylinder sammen med en sneproducer til fremstilling af kulsyresne. Brugsanvisningen for en sneproducer skal læses før den tages i brug. (Se bilag 2.1) Tøris Når kulsyresne presses hårdt sammen kaldes det for tøris. Altså er tøris i princippet præcis det samme som kulsyresne, nemlig ren CO2 i fast form. Tøm i overensstemmelse med brugsanvisningen for en sneproducer CO2- indholdet fra en 300g-cylinder ud i en bomuldsstrømpe. Fyld den ny fremstillede kulsyresne over i en skål. Put nogle rosiner ned i kulsyresneen, og lad dem ligge lidt nede i sneen. Brug en ske til at få rosinerne op med, og til at undersøge om de er dybfrosne. Find frem til at vi har lavet en lynnedfrysning af rosiner. 9

10 Man kan prøve at bide i en af rosinerne. Der skal dog advares imod at den stærke nedfrysning af rosinerne, let kan give en lille kuldeforbrænding i munden. Tøris har en temperatur på -78,4 grader celsius. Hæld noget af den fremstillede sne ud på bordet. Lad eleverne se hvordan de små stykker sne forsvinder. Find frem til at sneen ikke bliver til en væske ligesom når almindelig sne smelter. Find frem til at kulsyresne går direkte fra fast form og over i gasform. Man kunne sige at sneen fordamper. I fagsproget siger vi at kulsyresne sublimere, mens almindelig sne smelter til en væske, så sublimere kulsyresne straks til gasform uden først at blive til en væske. Lad eleverne forsigtig føle på små snestykker, ved at tage små stykker i hånden. Pas på kuldeforfrysninger! Find frem til at det er en meget koldt, og at man ligefrem kan se hvordan stykkerne bliver mindre og mindre. Forsøg nummer 109 på giver mere oplysning omkring de 3 tilstandsformer. Skub til små stykker kulsyresne, mens de ligger på en glat og plan bordplade, og prøv at få dem til ligesom at glide helt let hen over bordpladen. Overvej hvorfor det virker som om der til tider ingen gnidningsmodstand er mellem bordplade og kulsyresneen. Find frem til at det må være fordi sneklumpen hele tiden udsender CO2 gas i alle retninger når den smelter, og dermed danner en slags luftpudevogn/luftpudeskib. Fyld en stor plastpose beregnet til dybfrost med 3-4 spiseskefulde kulsyresne. Luk al luft ud af posen og lav en knude øverst på posen. Se hvad der sker. Hvis det skal gå hurtige opvarmes posen lidt med en føntørrer. Find frem til at posen oppuster sig selv, mens sneen forsvinder inde i posen. Find frem til at der må gælde, at jo mere sne der smelter jo mere gas har vi inde i posen. Hvis der er kommet nok sne ind i posen, og den ikke er utæt, kan man ofte se hvordan posen ligefrem kommer til at stå under tryk. Find frem til at der åbenbart kan dannes så meget CO2-gas at der ligefrem opstår kraftig tryk inde i posen. 10

11 Eksplosion ved sublimering af kulsyresne. Må kun laves i skolegården. Brug sikkerhedsbriller og høreværn til dette eksperiment! Fyld en speciel vakuumplastpose med samme mængde kulsyresne som før. Bind ligeledes en fast knude øverst på posen, og lad posen ligge mens sneen smelter. Advarsel! Få eleverne til at holde sig for ørene i god tid før posen eksploderer! Med en føntørrer går det hurtigere med at få posen til at eksplodere. Ligeledes kan man iført arbejdshandsker ryste posen, og derved få den til at eksplodere i lyntempo. Find frem til at der må optages varme fra omgivelserne, for at få sneen til at smelte. Find frem til at når vi ryster posen, er der mere mulighed for at optage varme fra omgivelserne, og jo hurtigere smelter sneen. Find frem til at kulsyresne kan sammenlignes med en sammentrykket fjeder der pludselig får lov at udfolde sig. Fyld en større mængde kulsyresne i en plastikskål. Hæld varmt vand i skålen. Find frem til at der dannes en hvide tåge, som vælter ud over skålen og lægger sig hen over bordet, og ser ud til at falde ned på gulvet. Find frem til at når den hvide røg ikke stiger til vejrs, så må det betyde at denne røg også ligesom CO2 gas er tungere end almindelig luft. Se om der er steder i skålen hvor røgen nærmest ser ud til at være lige som et springvand eller som et vulkanudbrud. Find frem til at når varme og kulde mødes, så opstår der tåge. Overvej sammen med eleverne hvad den hvide røg kunne indeholde: Jeg kender ikke selv det nøjagtige svar, men formoder at det er et utal af små vandperler der ligesom har svær ved at blive opløst inde i den kolde CO2 gas, der er dannet under den kraftige reaktion mellem varmt vand og kold kulsyresne. Det er overladt til den enkelte selv at undersøge sagen, og finde svaret. Opsamling af tågen Lad en vaskebalje, eller en lukket håndvask, fyldes med tåge fra skålen. Pust sæbebobler hen over tågen, og se hvordan boblerne svæver. 11

12 Bagepulver Find frem til at tågen må være en del tungere end almindelig luft. Find frem til at vi her kan tale om opdrift og om at flyde, præcis lige som når noget flyder på vand. Når noget flyder er opdriften og jordens tiltrækningskraft lige store. Natriumhydrogencarbonat NaHCO3 er den kemiske betegnelse for bagepulver. Det er en base, som i bagepulver er bragt sammen med en eller anden organisk syre som f.eks. askorbinsyre. Disse 2 aktive komponenter forhindres i at reagere med hinanden i utide, ved at være indbudet i stivelse. Når bagepulveret opløses i vand frigøres de to aktive komponenter og reagerer med hinanden. Der opstår følgende reaktion: HCO3 - + H + > H 2 O + CO 2 Den frisatte CO2 får dejen, brødet eller kagen til at hæve. Gær er et biologisk levende produkt som i princippet virker på samme måde som bagepulver, her er det bare sukker som omdannes til alkohol og CO2. 12

13 Elevforsøg med bagepulver (Bilag 2.2) Ildslukning En ildebrand kan slukkes på flere måder. Man kan sænke temperaturen. Det sker når man køler med vand. Man kan kvæle ilden ved at forhindre tilførsel af ilt/oxygen. Man kan fjerne brandbart materiale. Der findes mange forskellige slags ildslukkere. Nogle ildslukkere indeholder kun CO2 under tryk. Fordelen ved at slukke en ildebrand med CO2, er at den ikke efterlader skader på samme måde som skumslukkere og som vand gør. Virkningen af en CO2 ildslukker kan vises med en 300g Cylinder og en sneproducer. Her sænkes temperaturen samtidig med at man kvæler ilden. Både CO2 gassen i ildslukkeren og den udstrømmende CO2 afkøles meget på grund af den fysiske lov, at når rumfanget øges for en gas så falder temperaturen. Dette kaldes adiabatisk ekspansion. Forsøg med slukning af ild skolegården. CO2 i akvarier Mange tilsætter lidt CO2 til deres akvarium. Det får vandplanterne til at vokse bedre og se flottere ud. Forsøg med vandplanter og CO2. Opbevaring af salat i CO2 Hvis salat og grøntsager opbevares i en plastpose med CO2-gas i køleskabet, burde det kunne holde sig langt længere. Enhver forrådnelsesproces har brug for O2 og producerer CO2, og derfor er CO2 med til at forhindre en forrådnelse. (Har endnu ikke selv lavet et forsøg, men det burde forholde sig således.) Svejsning med CO2. Ved den svejsemetode som normal kaldes for MAG svejsning, benytter man CO2 som en aktiv beskyttelsesgas, for at opnå en ren og stærk svejsesamling. Dette benyttes især til svejsning af tynde metalplader. Som E-290 i levnedsmidler På mange varedeklarationer benyttes betegnelsen E-290 for at fortælle at der findes CO2 i det pågældende levnedsmiddel. CO2 som brus, er meget anvendt og værdsat i alle mulige former for drikkevarer, og benyttes over hele verden. CO2 virker opkvikkende og fremmende på kredsløbet. Sodavand og øl tilsættes CO2 for at give en behagelig og forfriskende smag. 13

14 På et bryggeri dannes der CO2 ved den gæringsproces som finder sted under ølfremstillingen, og her er CO2 delvist et affaldsprodukt. Ved fremstilling af sodavand tilsættes der CO2 under tryk lige som i en sodavandsmaskine. I en champagne er der dannet CO2 under den sidste modning i flasken. Når en flaske champagne rystes før den åbnes, kan den bruges som en spraydåse. Det er fordi champagne har et stort indhold af CO2, som let sættes fri når flasken rystes før den åbnes. (3) CO 2 findes hvor? (Bilag 3.1) I jorden Der findes nogle steder store mængder CO2 i jorden. F.eks. i Tyskland i Bad Hünning, hentes der CO2 op af jorden, som renses og derefter sælges som naturlig kulsyre. Der findes andre steder hvor der ligefrem strømmer CO2 ud af spalter i jorden og fordeler sig hen over jordoverfladen. I Italien mellem Neapel og Pozzuoli ved søen Agnano findes en grotte hvor medbragte hunde kan vise symptomer på kvælning på grund af udstrømmende CO2. Mennesker kan fint trække vejret, da gassen ikke står i mere end 0,5 meters højde. Hvis man fremstiller store mængder vin i en kælder, skal man også være opmærksom på at kælderrum kan fyldes med CO2, og forårsage kvælningsulykker. Hvis et stearinlys ikke kan brænde i et kælderrum, så er luftens iltindhold nede under 15-16%, og så er der fare for kvælning. I atmosfæren I atmosfæren findes der i dag 0,038% CO2. Før den industrielle revolution var der kun 0,028% CO2 i atmosfæren. Man går i dag generel ud fra at denne stigning af CO2 i atmosfæren sammen med andre gasser som f.eks. metan er skyld i den forøgede gennemsnitstemperatur på jordkloden, også kaldet global jordopvarmning. I havvand I havvand findes der en koncentration af CO2 på 0,0005%. Hvor meget CO2 der helt præcis kan opløses i vand afhænger af temperatur og tryk. I havet er alger og andre vandplanter med til ved hjælp af solen, at forvandle CO2 tilbage i ilt/oxygen. Denne proces kaldes for fotosyntese. Udåndingsluft En ganske normal udåndingsluft indeholder ca. 4% CO2. Vi mennesker producerer i gennemsnit 350 liter CO2 om dagen. Lav forsøg med at puste indåndingsluft og udåndingsluft gennem kalkvand. 14

15 Afbrænding Uanset hvad der brændes af, tappes atmosfæren for ilt (også kaldet oxygen), og der produceres store nye mængder af CO2. Altså findes der altid store mængder CO2 i afbrændings røg. Grunden til at røgen trods et stort indhold af CO2 normalt altid stiger opad, er fordi den er varm, har udvidet sig, og derfor er lettere end den omgivende luft. (4) Forbrænding Fossil brændstof contra biomasse Under fossile brændstoffer forstår vi især olie og kul. Ved at afbrænde olie og kul frisætter vi store mængder af CO2 som gennem århundrede har været bundet nede i jorden. Netop denne form for afbrænding er med til at bringe atmosfærens indhold af CO2 ud af ligevægt. Der produceres mere CO2 end planterne igen ved hjælp af fotosyntese forbruger. Biomasse er et overordnet begreb for den brændsel som tidligere selv under dannelsesprocessen har optaget CO2 fra atmosfæren. Denne form for brændsel giver et neutralt CO2 regnskab, og er for mange en væsentlig del af løsningen på at få den globale opvarmning stoppet. (Læs mere bilag 4.1) Opvarmning af bolig I mange år har brug af kul og olie forårsaget en stor produktion af overskydende CO2, som belaster atmosfæren. Store og dårlig isolerede boliger kræver meget energi, og for det meste en stor CO2 belastning af atmosfæren. Strømproduktion Indtil for få år siden forgik al strømproduktion nærmest udelukkende ved hjælp af fossile brændstoffer som gas, olie og kul. I dag benyttes atomkraft, vindmøller, solaranlæg, biomasse og andre former for energikilder, som ikke forurener med CO2. En høj levestandard betyder et højt strømforbrug, og stor produktion af CO2. Der forskes meget i alternativ energi, og der forskes i hvordan man eventuel kan pumpe CO2 ned i jorden, og undgå at atmosfæren yderligere belastes med CO2. Den aktuelle finanskrise gør let at man igen ikke gør så store anstrengelser for at reducere udledning af CO2 ved strømproduktion. Transport med bil tog og fly Den frie bevægelighed hører med til et moderne samfund. Der forskes meget i alternative brændstoffer til biler, men indtil nu kører næsten alle biler i hele verden på fossile brændstoffer. 15

16 Flere og flere toge kører i dag ved hjælp af strøm, men de fleste benytter stadig fossile brændstoffer. Fly er på flere måder meget forurenende. De udsender CO2 højt oppe i atmosfæren, og det vil være nærmest utænkelig at de indenfor den nærmeste fremtid vil kunne undvære fossile brændstoffer. Metalfremstilling er meget energi krævende, og forårsager altid en ekstrem høj belastning af atmosfæren med CO2. Opdyrkning af ny jord foregår i nogle lande ved delvis at fælde og afbrænde den bestående skov. Det er en metode som mange steder forårsager nye ørkenområder. Naturens CO2 balance er på den måde også med til at komme ud af balance. Forbrænding af føde er en proces som hele tiden sker i alle levende organismer. Såvel dyr som mennesker og alle andre levende væsener har brug for at forbrænde føde for at opretholde deres legemstemperatur og for at få energi. Til denne proces kræves der ilt/oxygen fra atmosfæren. Fiskene har brug for ilt/oxygen fra vandet. Den dag der ikke er mere ilt/oxygen i atmosfæren vil alle levende væsener på jorden dø. Fælles for alle såkaldte åndingsprocesser på jorden er at der afgiver CO2 og vand til atmosfæren. (5) Fotosyntese Den kemiske proces Fotosyntese er det modsatte af en forbrænding. Grønne planter er istand til ved hjælp af sollys og varme og vand, at omdanne CO2 tilbage til ren ilt/oxygen igen. Kulstoffet fra CO2 anvender planterne som byggematerialer til selv at gro. Den kemiske reaktion for fotosyntese er: 6CO2 + 6H2O + sollys > 6O2 + C6H12O6 Kuldioxid + Vand + Energi > Ilt/Oxygen + Sukker CO2 balance Er når der er ligevægt mellem forbrænding og fotosyntese. Det tiltagende CO2 indhold i atmosfæren er et udtryk for at der sker mere forbrænding end fotosyntese. På jorden og i havet foregår der overalt fotosyntese. I havet er det især plankton og alger som optager sollys og producere ilt/oxygen. På jorden har de store urskove i mange år stået for en stor del af den livgivende fotosyntese. Alt liv på jorden er helt utænkelig uden fotosyntese. 16

17 Forurening En forurening især af atmosfæren kan indvirke på den naturlige fotosyntese, både på jorden og i havet. I samme omfang som atmosfæren forurenes så sollyset ikke når ned på jorden, vil fotosyntesen også aftage og blive mindre. På en dag med gråvejr foregår der langt mindre fotosyntese end på en dag med meget solskind. Regnskoven har i mange år stået for en stor del af den samlede fotosyntese på jorden. Forurening af vand kan ligeledes betyde at sollyset ikke når langt ned i vandet, og at vandplanter og planton længere nede i vandet ikke vil kunne gennemføre en fotosyntese. Under ekstreme forhold vil planterne gå i forrådnelse, hvilket igen kræver brug af ny ilt/oxygen fra vandet, og gør at der igen produceres meget CO2. Drivhuseffekt (se bilag 5.1) Fremtidsudsigter: Følgerne af den forøgede CO2-koncentration i atmosfæren bedømmes meget forskelligt blandt forskellige fagfolk og forskellige politikere. Der skal i dette år afholdes et klimatopmøde i København, hvor man vil forsøge at finde frem til en fælles holdning omkring hvordan den globale jordopvarmning kan bekæmpes. I mange lande gøres der i øjeblikket mange tanker om hvordan man kan reducere udledningen af CO2. I Tyskland har man besluttet at bilafgiften i fremtiden også skal afhænge af hvor meget CO2 bilen producerer per kørt kilometer. Som retningslinje producerer en normal personbil mellem 100 og 200 gram CO2 per kørt kilometer. Værd at tænke over: En sommerferie i Spanien hvor en familie i alt kører 4000 km, betyder at der med en normal familiebil produceres følgende mængder CO2: 4000 x 0,150kg = 600 kg kuldioxid Sammenholdt med at der bruges ca. 8 gram CO2 til at lave 1 liter hjemmelavet dansk vand med, svarer en sommerferie i Spanien til at der kunne laves liter kulsyrevand. 17

18 Værd at tænke over: Hvis alle mennesker ville stoppe med at spise kød, ville det være et stort bidrag til at få balance i CO2 regnskabet. Ud over at husdyr producerer CO2, er det almen velkendt at køer også producerer store mængder CH4-gas, også kaldet metan. Metan er en meget effektiv drivhusgas som let når op i atmosfæren hvor den så er med til at give drivhuseffekt. Et voksent menneske producerer omkring ved 600 gram CO2 om dagen bare ved at trække vejret. Udføres der hårdt fysisk arbejde stiger forbrændingen i kroppen og dermed også produktionen af CO2 i kroppen. Det kunne være en fælles opgave på klassen, at beregne hvor meget CO2 jordens befolkning producerer på 1 dag bare ved at trække vejret. Den kendsgerning at jordens befolkningstal stiger, mens der hele tiden ryddes mere og mere skov og flere og flere grønne områder forsvinder, er også med til at balancen for CO2 hele tiden forskubbes i retning af at vi får mere og mere CO2. 18

19 Tip en 13 omkring CO2 (Bilag 0.1) Der kan være flere rigtige svar! 1 x 2 Hvad er CO2? En gas der giver Drivhuseffekt Et affaldsprodukt fra forbrændinger En slags luft eller gas Findes der CO2 i den luft vi udånder? Ja, men kun når vi er forpustet Nej, det er overtro fra gamle dage CO2 findes altid i den luft vi udånder CO2 Er en god luft for planter En dårlig luft for planter Temmelig giftig for planter Hvorfor tales der i øjeblikket så meget om CO2? Fordi vi laver for meget CO2 Fordi CO2 giver drivhuseffekt Fordi den gode CO2 er ved at blive forurenet Hvor findes der CO2? I plastik og kunststoffer I atmosfæren I bencin og diesel Bruges CO2 til at slukke ild med? Nej CO2 kan selv brænde Ja det kvæler ilden og køler samtidig Nej det er alt for dyr at fylde i en ildslukker Er CO2 farlig? Egentlig ikke, det er et naturprodukt! Indåndig af ren CO2 kan føre til død CO2 kan give kuldeforbrændinger Findes der CO2 i atmosfæren? Ja, men normal kun meget lidt Ved en Skovbrand er der meget CO2 i atmosfæren Ja, især i ca. 10 km højde Kan man lugte CO2? Nej Ja stinker meget slemt Nogle gange når den er forurenet Kan en luftballon fyldt med CO2 svæve? Ja hvis det er en stor og let ballon Nej, den vil altid falde ned til jorden Ja, om vinteren når det er meget koldt Gælder fremstilling af CO2 som miljøforurening? Ja på grund af fare for global opvarmning Egentlig ikke, naturen har brug for CO2 Nej det er et sundt og godt naturprodukt. Hvorfor har nye gode huse og CO2 noget med hinanden at gøre? Med god isolering sparer man varme og CO2 affald I dag bruges Isoleringsmaterialer med meget CO2-indhold For meget CO2 ødelægger husets isolering Hvad er kulsyre? Kulsyre er den gas som bruges til sodavandsmaskiner Kulsyre er en betegnelse for CO2 under tryk i gasflasker Kulsyre er når CO2 og vand har reageret med hinanden 19

20 CO2 Oversigt over emnet CO2 (Bilag 0.2) (1) CO2 s egenskaber Farve, vægt og lugt Slukker noget som brænder CO2 som en gas Tungere end alm. luft CO2 og vand (2) CO2 s anvendelser Tøris og dens egenskaber Bagepulver Brandslukker med CO2 I akvarier Salat i CO2 Svejsning med CO2 E-290 (3) CO2 findes hvor I jorden I atmosfæren I havet Udåndigsluft Afbrændig Kulsyre (4) CO2 og forbrænding Fossil/ biomasse Opvarmning af bolig Transport Bil/tog/fly Strømproduktion Metalfremstilling Opdyrkning af ny jord Forbrænding af føde orbrændinger (5) CO2 og Fotosyntese Den kemiske proces CO2 balance På jorden og i havet Fotosyntese Drivhusefekt Fremtidsudsigter 20

21 Præsentation af en sodavandsmaskine. (Bilag 1.0) Vi benytter en sodavandsmaskine for at komme i besiddelse af ren CO2-gas. Fra en kulsyrecylinder får man CO2-gas med en renhedsgrad på mindst 99,9%. De fleste sodavandsmaskiner er let at anvende til omfyldning af CO2. Kulsyresne laves ligeledes ved hjælp af en kulsyrepatron og en selvlavet sneproducer. Ved køb af en sodavandsmaskine medfølger altid en brugsanvisning, og derfor undlades det at komme nærmere ind på betjeningen af en sodavandsmaskine! Gør klar at der i sodavandsmaskinens stål- eller aluminiumcylinder i virkeligheden ikke findes kulsyre, men CO2-gas i ren form og under høj tryk. Man burde kalde en kulsyrecylinder for en CO2-cylinder, idet man først får kulsyre, når CO2-gas fra maskinens kulsyrecylinderen ved hjælp af en sodavandsmaskinen, bringes til at reagere med vand. I 1 liter almindelig vand fra vandhanen kan der opløses ca. 1 liter CO2-gas. Hvis vi ikke sætter låg på flasken forsvinder CO2 igen fra vandet. Reaktionen mellem CO2 og vand kaldes en reversibel proces. Det betyder at vand både kan optage og afgive CO2. Vand tilsat CO2 kaldes for kulsyrevand. Et andet handelsnavn for kulsyre er soda, og derfor kaldes kulsyrevand også for sodavand. I denne opgave vil kulsyrevand overvejende bliver betegnet som dansk vand, idet det er det mest kendte handelsnavn for kulsyrevand som ikke er tilsat smagsstoffer. Den væsentligste forskel på den købte dansk vand, og den dansk vand vi selv fremstiller ved hjælp af en sodavandsmaskine, er at man i drikkeindustrien for det meste blødgør vandet før man tilsætter CO2. Det er især vandets indhold af kalk som gør vandet hårdt. 21

22 Viden om en Kulsyrecylinder: I en fuld 300g cylinder er CO2-gassen presset så meget sammen, at det er blevet til en væske. Inde i en fuld cylinder er der et tryk på ca. 50 bar. Når cylinderen siges at være 100% fuld med CO2, er den i virkeligheden kun ¾ fyldt. En CO2-væske udvider sig lige som alle andre væsker ved opvarmning, og ville cylinderen være helt fyldt med CO2-væske ville der være eksplosionsfare, hvis cylinderen udsættes for en stærk opvarmning. En fyldt CO2-cylinder er dobbelt afsikret imod eksplosion, idet den har ¼ som kun er fyldt med CO2-gas, og fordi den også har sikkerhedsventil, som i tilfælde af overopfyldning, åbner lang tid før cylinderen ville eksplodere. En normal cylinder kan klare et tryk på 200 bar uden at eksplodere. I en sodavandsmaskine omfyldes der CO2 gas fra cylinderen, og over i den flaske med vand hvori der skal fremstilles dansk vand. CO2 strømmer ud som gas fordi cylinderens ventil vender opad. Sodavandsmaskinen har en indbygget overtryksventil som åbner når trykket inde i sodavandsmaskinen bliver over 9 bar. Lukkes der meget gas ud på en gang, kan cylinderen afkøles så meget at CO2 væsken inde i cylinderen fryser til is. Monteres en sneproducer på cylinderen og holdes cylinderens ventil nedad mens den åbnes, strømmer der CO2-væske ud. Inde i cylinderen vil gasen nu være øverst, mens der forneden strømmer CO2-væske ud. Den udstrømmende CO2-væske afkøles straks meget stærkt på grund af den hurtige rumfangsforøgelse. Væsken udkrystallisere som kulsyresne. Vi skal senere se på hvordan denne sne kan bruges til forskellige forsøg med CO2. Mængde af sammenpresset CO2-gas inde i en fuld 300g Cylinder, svarer til ca. 150 liter CO2-gas, når den kommer ud i det fri. Med en 300g cylinder kan der med en sodavandsmaskine laves mellem 30 til 40 liter dansk vand. Hver gang vi laver 1 liter dansk vand bruges der ca. 8 gram CO2. Omkring 6 gram CO2 går hver gang tabt til omgivelserne, som overskydende CO2-gas der først skal lukkes ud, før flasken kan tages ud af maskinen. I koldt vand kan der opløses mere CO2-gas end i varmt vand. Ønsker man dansk vand med et kraftigt brus, er det bedst at benytte kold vand. En anden mulighed for at få et kraftigt brus, er når man gentager fremstillingsproceduren en ekstra gang. Her skal den overskydende gas fra første fremstilling, først lukkes ud af PET-flasken før man på ny tilsætter CO2 til vandet. 22

23 Hårdt og blødt vand Hårdt vand kommer fra dybe brønde, altså grundvand, fra søer og floder. Der er i vand ikke kun vandmolekyler, men en række mineraler, især calcium (kalk), magnesium, mangan, vanadium, lithium og krom. Blødt vand indeholder større mængder af metallerne cadmium, bly, kobber og zink, da blødt vand lettere kan opløse disse stoffer fra fx vandrør. Der er derimod meget mindre kalk og magnesium i blødt vand. Calcium - kalken - i vandet modvirker skader fra bly og cadmium, der fremmer åreforkalkning, men nogen undersøgelser tyder på, at det særlig er magnesium i vandet, der beskytter mod sygdomme i blodkarrene i bla. hjertet og hjernen. Man mener også, at hårdt vand kan modvirke kræftsygdomme, da der er færre af disse lidelser i områder med hårdt vand, måske fordi hårdt vand ikke er så tilbøjeligt til at opløse skadelige metaller fra vandrørene. Hårdt vand modvirker også klart dannelse af nyresten. Undersøgelser i blandt andet Japan og Grækenland har vist, at et lavt indhold af calcium og magnesium i vand øger risikoen for sten i urinvejene, altså blødt vand. Så vi skal være glade for, at langt de fleste i Danmark har vand af en god vandkvalitet i hanerne, oftest af den mineralrige, hårde slags. Dette er uddrag fra en hjemmeside på hvor der ingen steder gøres krav på copyright, eller andre forbud mod at mangfoldiggøre hjemmesidens indhold. 23

24 (Bilag 1.1) Omfyldning af CO2 fra en sodavandsmaskine til en urinpose. Det er med de fleste normale sodavandsmaskine en simpel sag, at fylde en urinpose med CO2. Undtagelse er sodavandsmaskiner som har en dør der skal lukkes før man kan starte påfyldningen, og på sodavandsmaskiner som ikke har et glat rør ligesom vist på billederne. På billedet øverst til venstre vises hvordan man holder slangen op mod sodavandsmaskinens røråbning, mens man betjener sodavandsmaskinen, som om man ville fremstille en dansk vand. På billedet øverst til højre er noget af slangen klippet af, og urinposen sat direkte på. Det er også muligt at benytte en gummiprop som en slags muffe. Billed til venstre. (Pas på ikke at få posen til at eksplodere) 24

25 (Bilag 1.2) Omfyldning af CO2 fra en sodavandsmaskine til en almindelig plastikpose. Med de fleste normale sodavandsmaskiner kan man selv fylde en plastikpose med CO2. Undtagelse er de maskiner som har en dør der skal lukkes før påfyldningen kan begyndes. På billedet vises hvordan man holder en plastikpose op over det rør som gassen strømmer ud gennem. Med den anden hånd, benyttes sodavandsmaskinen, præcis som når man ville lave en dansk vand. Det kan godt kræve lidt træning, og hvis man vil undgå huller i plastikposen, kan det tilrådes at holde posen omkring en gummiprop. 25

26 Brugsanvisning til sneproducer. (Bilag 2.1) Advarsel! Denne sneproducer er udelukkende fremstillet til skolebrug. Skal opbevares utilgængelig for eleverne. Sneproduceren må kun anvendes i overensstemmelse med denne brugsanvisning. Åbningen på siden må aldrig lukkes helt til! Sneproduceren kan også anvendes som ildslukker, men kun i overensstemmelse med denne brugsanvisning. Formål og anvendelse: Sneproduceren er kun beregnet til fremstilling af kulsyresne fra 300g Cylindre til sodavandsmaskiner, og til simple brandslukningsøvelser. Vejledning til montering af sneproduceren: Før påmonteringen starter, drejes skruen 2-3 cm tilbage. Sneproduceren skrues nu helt ned over cylinderen, indtil den ikke kan skrues længere. (Er skruen ikke på forhånd skruet langt nok tilbage, kan der under påmonteringen pludselig strømme CO2 ud af cylinderen). Efter påmontering skrues skruen igen ned til berøring med ventilen. Sneproduceren er nu klar til fremstilling af kulsyresne. Fremstilling af kulsyresne: Det mest sikre er at bruge arbejdshandsker for at undgå forfrysninger! En bomuldsstrømpe sættes ned over cylinderen, så sneproduceren forsvinder helt ind i strømpen. Gennem strømpen findes skruen øverst på sneproduceren. Cylinderen drejes nu på hovedet, mens man drejer skruen og åbner for cylinderens ventil. Strømpen holdes tæt omkring cylinderen mens der strømmer CO2 ud af cylinderen. I løbet af kort tid har man nu fremstillet en pæn mængde kulsyresne inde i strømpen. Vejledning i brug af sneproducer til brandslukning. Her skal der anvendes beskyttelsesbriller og arbejdshandsker for at undgå ulykker! Når der ikke anvendes en strømpe og cylinderen åbnes ved hjælp af sneproduceren mens den vender på hovedet, så har man en ildslukker. Den kolde strøm af kulsyresne holdes hen mod flammerne. Det er vigtig at den udstrømmende CO2 aldrig har retning mod personer! Cylinder og sneproducer skal altid transporteres adskilt. I skolegården, og må en cylinder med påmonteret sneproducer aldrig have mulighed for at falde mere end 1,5 meter. Firmaet Sprudel Service påtager sig intet ansvar for uansvarlig håndtering af cylinder med påmonteret sneproducer. Vejledning omkring udluftning: Det er op til den ansvarlige lærer at sørge for tilstrækkelig udluftning. Som vejledning gælder at en Cylinder indeholder ca. 150 liter CO 2, og at der til enhver tid ikke må være mere end 5% kuldioxid i luften i et klasseværelse. En høj koncentration af kuldioxid virker trættende, og giver hovedpine. En meget høj koncentration af kuldioxid fører til besvimelse og lammelse af åndedrættet. Kuldioxid har en højere massefylde end alm. luft, og lægger sig nede ved gulvet. En optimal udluftning fås ved at åbne et vindue og en dør. 26

27 Forsøg med bagepulver (Bilag 2.2) Materialer: 3 Reagensglas 1 Teske 3 Luftballons (pust ballonerne en gang op før forsøget, så de senere lettere pustes op igen) Bagepulver Kold vand, varm vand, citronsaft Fyld 1 teske bagepulver i hver af de3 reagensglas. Vigtigt: Så snart man har fyldt væske i reagensglasset med bagepulver, skal luftballonen straks sættes ned over reagensglasset. Forsøg 1 Forsøg 2 Forsøg 3 1 teeske bagepulver og ca. 20 ml kold vand. 1 teeske bagepulver og ca. 20 ml varmt vand. 1 teeske bagepulver og ca. 20 ml citronsaft Iagttag hvad der sker! Skriv ned hvad der sker i hver af de 3 forskellige forsøg! (Ballon, bagepulver...) 27

28 Hvordan virker bagepulver! Brugsanvisning for bagepulver: Læs den nedenstående tekst grundig igennem, og understreg det du mener der er vigtig i teksten. Backpulver: Bagepulver er et kemisk produkt som skal få dejen til at hæve. Det består af Natriumhydrogencarbonat og andre kemiske substanser. Så snart bagepulver kommer i berøring med en væske begynder det at virke. Der dannes kuldioxid (CO2). Ved brug af en kold væske kommer denne reaktion langsom. Varme får processen til at gå hurtigere. kold vand langsom gasdannelse varmt vand hurtig gasdannelse CO2-gassen (CO2) får dejen til at udvide sig, så det der bages ikke bliver så hård. Bagepulver skal opbevares tørt, og ikke i nærheden af stærke krydderier. Bagepulveret skal blandes med melet før det tilsættes dejen, så det bagefter hæver lige meget overalt. Bagepulver skal anvendes efter følgende regler: Indsæt ordene de rigtige steder: tørt, straks, bageform, jævnt fordelt, varm, begrænset Dej med bagepulver i skal bearbejdes, ellers går virkningen af bagepulveret tabt. Før der tilsættes væske skal man have en parat, og ovnen skal være. Bagepulver og mel skal først blandes godt sammen, og bagefter være i dejen, så dejen hæver lige meget overalt. Citronsaft eller Orangesaft må kun anvendes i omfang. Bagepulver skal opbevares. 28

29 Påvis CO2 med kalkvand (Bilag 3.1) Det skal du bruge: Marmorstykker (CaCO3) Saltsyre (HCl), 2 Mol Mættet kalkvand (Ca(OH)2) Gummislange Glasrør Baggrund for forsøget 2 stk. reagensglas Forbrænding er en nødvendighed for verdens overlevelse. Forbrænding foregår mange steder f.eks. i dyrs kroppe, i et lejrbål, på fjernvarmeværker, i et oliefyr, i et halmfyr, på elværker osv. Ved forbrænding af kulstofholdige stoffer dannes CO2. Du har valgt at undersøge, hvordan man påviser CO2. Du bør vide noget om kemiske reaktioner i saltsyre. Du kan også vælge at bruge CO2- indikator og CO2 på flaske til at påvise CO2 med, i stedet for at bruge dette forsøg. Fremgangsmåde Tag et reagensglas og fyld det 1/3 med mættet kalkvand Tag et andet reagensglas og put 2-3 stykker marmor ned i det Hæld op til 1/3 saltsyre i reagensglasset med marmoren og iagttag reaktionen Sæt en prop med glasrør og slange i reagensglasset med saltsyre og marmor Hvilket stof bobler op gennem slangen? Stik enden af slangen ned i kalkvandet på det første reagensglas og lad det boble 5-7 minutter Iagttag hvad der er sket i glasset med kalkvandet Undersøg selv og lav forsøg Kan CO2 påvises på andre måder end med kalkvand? Udvikles CO2 når et stearinlys brænder? Udvikler mad CO2, når det brændes? Er der andre ting der udvikler CO2, når det brændes? Udvikler biler, som kører på solenergi (solceller), CO2? Hvilken forskel ville det gøre, hvis vi kunne lave el med brændselsceller, som arbejder på brint? 29

30 (Bilag 4.1) Biomasse består af organiske materialer, dvs. at de indeholder kulstof ligesom fossile brændsler. Ved forbrænding afgiver de varme og danner CO 2. Biomasse til forbrænding kan være træ eller planter. Hvis man kun dyrker det for at bruge det som brændsel, kaldes det "energiafgrøder". Biomasse kan også være andet organisk materiale som f.eks. slammet fra et spildevandsrensningsanlæg (slammet kaldes "aktivt slam", fordi det består af levende mikroorganismer). Dette slam lader man forrådne, og under denne forrådnelse dannes en gas, der kan brænde. Energiafgrøder Før kul, koks og olie blev almindeligt at anvende til opvarmning i danske hjem, brugte man især træ fra de danske skove samt kasseret tømmer. Træ blev også brugt til bygningstømmer og fremfor alt til skibsbyggeri. Derfor var presset på skovene så stort at, kun 5% af Danmark var dækket af skov i Siden lykkedes det at genplante landet med træer, men skal træerne bruges som energiråstof i stor stil, må man ikke fælde mere end det, der vokser til. En del af de træer, der fældes og indsamles i danske skove, bruges til opvarmning i privatboliger, men det er kun i få hjem at brændeovnen er den vigtigste varmekilde. Hovedparten af træet bruges til bygninger, møbler mv. Efter brug ender det meste på et forbrændingsanlæg, som laver fjernvarme. Halm fra markerne afbrændes på halmkraftværker, der laver fjernvarme og el. Brænde og træaffald indgår også i energiforsyningen. Nogle steder dyrker man raps for at anvende olien i frøene som brændstof i bilmotorer. Alligevel dækker alt dette kun 3-4 % af Danmarks samlede energiforbrug. Træbrændselsfyring En af de ældste former for opvarmning sker ved afbrænding af træ. Dette har mest været i en form som f.eks. grene eller ophuggede stammer. Nu hvor træindustrien over hele verdenen er vokset enormt, og der derfor dannes enorme mængder af savsmuld, er der behov for at finde metoder til at udnytte dette affaldsprodukt. Det gøres ved at tørre og presse savsmulden til små piller træpiller. Derudover bruges træflis fra f.eks. afbarkningen af træer. Der er konstrueret særlige fyr der vha. en transportsnegl kan hente træpillerne ind efter behov. Derudover kan de forbrænde røggassen, hvilket gør røgen meget ren, og gør forbrændingen meget effektiv, da den røg der normalt stiger op fra brændeovne indeholder brændbare gasser. Fyret kan direkte erstatte et oliefyr, og fyringsprisen er meget lavere nogle gange op til 60% lavere!! Forrådnelsesprocessen Forrådningsprocessen er en kompliceret proces. Meget forenklet kan den skrives således: Organiske syrer + bakterier CH 4 + CO 2 + slamrest Denne proces giver en ønsket gas nemlig CH 4 som er sumpgas (prutter) også kaldet metan. Metan kan brændes og giver en forholdsvis ren forbrændingsrøg. Når metan afbrændes sammen med ilt fra luften, dannes CO 2 og vand: CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O Miljøgevinst Hvis biomasse anvendes som brændsel, vil det give et udslip af CO 2 ligesom fossile brændsler. Hvis vi kun afbrænder træ og halm svarende til det, der gror i skove og på marker, vil disse planter i deres vækst optage ligeså meget CO 2, som de afgiver ved afbrændingen. Dvs. der vil være balance mellem optagelse til vækst og afgivelse ved forbrænding. En forudsætning for anvendelse af biomasse over længere tid er, at vi ikke fjerner mere end det, der svarer til tilvæksten i mark og skov. Problemet er derfor, om der er biomasse nok til rådighed til, at en væsentlig del af energiforsyningen kan baseres på biomasse. En australsk forsker mener, at der er biomasse nok i verden til at dække 40% af verdens energiforbrug! I Danmark er der stor tilvækst i brug af træpillefyr, da prisen på opvarmning med olie er blevet meget høj. Det er i dag muligt at købe træpiller og træpillefyr hos nogle olieselskaber. Nogle steder lader man piletræer vokse i jord, som vandes med spildevand. Dette vand indeholder en del næringsstoffer, som vi enten bruger ressourcer på at fjerne i kommunale spildevandsrensningsanlæg eller bare leder urenset ud i vandløb. I stedet kan piletræerne bruge det som næring til deres vækst. Herved slår man to fluer med et smæk: Man slipper af med det urene vand og får i stedet biomasse, som kan bruges til opvarmning. 30

31 Drivhuseffekt (Bilag 5.1) Når der tales om drivhuseffekt, er der i virkeligheden tale om den menneskeskabte forstærkede drivhuseffekt som får jordens gennemsnitstemperatur til at stige mere end det, der allerede har fundet sted i århundreder. Der findes en naturlig drivhuseffekt som ikke er skabt af mennesker, og som i århundreder har hævet jordens gennemsnitstemperatur med formodentlig omkring ved 33 grader. Den menneskeskabte drivhuseffekt formodes, i de kommende år, at bevirke en gennemsnitlig temperaturstigning på 2-4 grader celcius. Dette synes ikke til at være ret meget, men kan få store følger på grund af, at isen ved polerne smelter og Verdenshavene stiger. Golfstrømmen kan eventuel også gå hen og ændre sit forløb, således at det giver store klimaforandringer. Her ses et billed som forklarer hvordan drivhuseffekt fungerer. 2. En del af solstrålerne bliver reflekteret fra bakken og atmosfæren. Drivhuseffekt 4. Varmestrålingen optages af drivhusgasserne, som så sender noget af varmen tillbage til jordoverfladen. Dette skaber drivhuseffekt. 1. Atmosfæren slipper kortbølgede solstråler igennem, som opvarmer jorden. 3.Jorden udsender langbølget varmestråling. 5. Menneskeskabte drivhusgasser, som CO2 fra fabrikker, forstærker drivhuseffekten. 31

32 Ordliste til Undervisningsforløb CO2: (Bilag ) Absorbering af energi Adiabatisk ekspansion Ændring af bølgelængde Atomer Biomasse Blødgøring af vand Bundfald CO2 balance i naturen De 3 tilstandsformer Drivhuseffekt Elektromagnetisk stråling Energi Energiform E-stoffer Faseændring Forandring af energiform Forbrænding Fossil brændstof Fotosyntese Gastryk/damptryk Global opvarmning Gnidningsmodstand Kalkvand Katalysator Kemisk formel Kemisk reaktion Kuldioxid Kulsyre Ligevægt Lys og varme Massefylde Metan Molekyle bevægelser Molekyle model Molekyler Naturgas Opdrift Opløsning i væsker Organisk kemi Overfladespænding Overtryksventil Princip for luftpudevogn Reaktionsligning Reflekton af lys og varme Reversibel proces Sikkerhedsventil Smelte/størkn snekrystaller Sublimering Temperatur og tryk Termodynamik Trykbeholdere og sikkerhed Tyngdekraft Tåge Væskedynamik Varmestråling Viskositet 32