Opgave til kurset Vi er alle sproglærere 2009 Emne: CO 2 O C O Målet er at give elever i 4-6 klasse en forståelse af hvad CO2 er. Der skal skabes forforståelse for svære faglige begreber omkring den meget omtalte CO2 udledning. Opgaven vil også inden for den nærmeste fremtid være at finde på min Homepage: www.sodapatrone.de Lavet af: Erling Frederiksen
Undervisningen kan startes med at lade eleverne lave en tip en 13 (Se Bilag ) Det er vigtig at man får et overblik over hvor meget kendskab eleverne har til emnet CO2. Man må sikre sig at der den nødvendige forforståelse hos eleverne, så de anvendte begreber til forklaring af nye begreber er kendte. Her er en liste over ord og begreber som på en naturlig måde hører til omkring emnet CO2: 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 Refleksion af lys og varme Reversibel proces Sikkerhedsventil Smelte/størkn snekrystaller Sublimering Temperatur og tryk Termodynamik Trykbeholdere og sikkerhed Tyngdekraft Tåge Væskedynamik Varmestråling 2
Viskositet I bilagsmappen er disse ord og begreber forklaret. En Oversigt over Emnet CO2 uddeles til eleverne. (Se Bilag ) Emnet er opdelt i 5 hovedområder! Der gives en kort gennemgang af steder hvor CO2 findes, og områder hvor CO2 spiller en rolle, såvel i naturen som i et moderne samfund. Eleverne kan allerede nu forberedes på selv at skulle lave nogle elevforsøg omkring CO2. Det anbefales at elevforsøgene henlægges til et senere tidspunkt i forløbet. Mange begreber kan lettest forklares i forbindelse med fællesforsøg, hvor eleverne opfordres til at overveje hvad der sker. Oversigt over ting og forbrugsmaterialer der skal bruges til emnet: Sodavandsmaskine, fuld 300g Cylindre, PET-flaske med låg, sneproducer, strømpe af bomuld arbejdshandsker, beskyttelsesbriller, håndklæde, plastikskål, urinpose, kraftig stor plastikpose, ren ny affaldspose, vakuumposer, føntørrer, stor gummiprop, stearinlys eller telys, tændstikker, glødepind, dyb bageplade, sprit, rosiner, mentos bolcher, bagepulver, frisk salat, kalkvand Ca(OH) 2, CO2 indikator, ph-indikator, glasrør, spiseske Indledning: Har man mulighed for at lave molekyle modeller, vil det være oplagt at starte med at vise modeller af henholdsvis vand H2O, ilt/oxygen O2 og kuldioxid CO2. 3
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 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 alt i alt producerer for meget CO2, eller omvendt kan vi også sige at planter og træer ikke mere kan nå at følge med og få al CO2 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 Trykbeholder med 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. Puster man O2 hen over et stearinlys, ser man tydelig hvordan lyset brænder kraftigere. Alternativ kan man også vise det videoklip som følger med opgaven. 4
Præsentation af en sodavandsmaskine. 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. Du kan læse mere om hårdt og blødt vand i Bilagsmappen. 5
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. 6
Egenskaber Farve, lugt og vægt 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. 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. 7
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. 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 slukkes lige som før. (måske skal stearinlyset lidt længere ned i posen før det slukkes) Tryk ligeledes igen på siderne af posen. Find frem til at der stadig må være CO2 nede i posen, selvom det virker til at være mindre end før. Find frem til at posen synes at have vanskeligere ved at stå op uden at falde sammen. 8
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. 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 Lav 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. 9
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. 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 www.fysikbasen.de 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 10
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 ph for en 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! 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 www.fysikbasen.dk giver flere oplysninger om dette forsøg. 11
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. (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. 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. 12
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 www.fysikbasen.dk 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. Eksplosion ved hjælp af kulsyresne. Må kun laves i skolegården. Brug sikkerhedsbriller og høreværn til dette eksperiment! 13
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: 14
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. 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. 15
Bagepulver 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. 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. 16
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. 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. 17
CO 2 findes hvor? (Bilag 3.1) I jorden findes der nogle steder store mængder CO2. 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 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 findes der en koncentration på 0,0005% CO2. 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 indeholder ca. 4% CO2. Vi mennesker producerer i gennemsnit 350 liter CO2 om dagen. Lav forsøg med at puste indåndingsluft og udåndingsluft gennem kalkvand. 18
Afbrænding uanset hvad der brændes af, tappes atmosfæren for ilt (også kaldet for 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. 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 19
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. 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. Fotosyntese Den kemiske proces 20
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. 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) 21
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 75.000 liter kulsyrevand. 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. 22
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. 23