Fysik Figura 7–9 blädderex

LABORATIONER OCH UPPGIFTER

FIGURA

FYSIK

7–9

SCHILDTS & SÖDERSTRÖMS

Anne Kangaskorte Jari Lavonen Outi Pikkarainen Heikki Saari Jarmo Sirviö Kirsi-Maria Vakkilainen Jouni Viiri Susanne Bergström-Nyberg

Till Läsaren Den här arbetsboken innehåller illustrerade elevarbeten samt skriftliga uppgifter som kan göras på lektion eller som hemuppgift. I slutet av varje avsnitt finns repetitionsuppgifter och en självutvärdering som hjälper eleven att bedöma sina kunskaper och färdigheter. Varje kapitel innehåller som regel två laborationsarbeten som i huvudsak är menade som elevarbeten, men som läraren enligt egen bedömning kan göra som demonstration. I marginalen vid varje arbetsbeskrivning finns information om säkerhet och arbetsredskap. Arbetsinstruktionerna läses noggrant före man påbörjar arbetet och speciell uppmärksamhet bör fästas vid säkerheten. Det är lärarens ansvar att bedöma om arbetet passar undervisningstillfället. För att lösa de inringade uppgifterna behöver eleven tillämpa inlärda kunskaper och färdigheter.

Schildts & Söderströms www.sets.fi www.sanomapro.fi Finska redaktör: Marjaana Lindborg och Marja-Leena Simonen-Tikka Svensk redaktör: Hans Nordman Förlagans layout: Liisa Holm och Sari Jeskanen Finska förlagans ombrytning: Tarja Heikkilä Svenska förlagans ombrytning: Eija Högman Illustrationer: Pertti Heikkilä, Timo Kästämä och Pekka Könönen Omslag: Heidi Hjerpe / Kustmedia Bilder: Timo Suvanto och s. 6 uppe vänster maurogrigollo / Fotolia s. 6 uppe mitten Lasse Ansaharju / Vastavalo RF s. 6 uppe höger Tarja Hoikkala / Vastavalo RF s. 6 nere vänster Mika-Pekka Markkanen / Sanoma Pro Oy s. 6 botten mitten Sanoma Pro Oy s. 6 nere vänster thirdkey / Fotolia s. 127 uppe vänster nito / Fotolia s. 127 uppe mitten Sergey Nivens / Fotolia s. 127 nere vänster philipimage / Fotolia © Jari Lavonen, Outi Pikkarainen, Heikki Saari, Jarmo Sirviö, Jouni Viiri och Sanoma Pro Oy KOPIERINGSFORBUD Det här verket är en lärobok. Verket är skyddat av upphovsrättslagen (404/61). Det är förbjudet att fotokopiera, skanna eller på sannat sätt digitalt kopiera det här verket eller delar av det utan tillstånd. Kontrollera om läroanstalten har gällande licenser för fotokopiering och digitala licenser. Mer information lämnas av Kopiosto rf, www.kopiosto.fi ISBN 978-951-52-4209-9

INNEHÅLL Fysikens värld ................................................. 4 Lektionsuppgifter ............................................. 6

I Värme 1 Värme utvidgar ......................................... 8 Lektionsuppgifter ...................................... 10 2 Värmeenergi är en energiform .................. 12 Lektionsuppgifter ...................................... 14 3 Värmeenergi lagras eller frigörs då aggretionstillståndet ändrar ...................... 16 Lektionsuppgifter ...................................... 18 4 Värme överförs på tre sätt ........................ 20 Lektionsuppgifter ...................................... 22 5 Värmebalans i naturfenomen .................... 24 Lektionsuppgifter ...................................... 26 + Mer om värme ........................................ 28 Repetitionsuppgifter och självutvärdering .......... 29

II Vågrörelse 6 En våg färdas framåt – materia gör det inte .. 30 Lektionsuppgifter ...................................... 32 7 En oscillator alstrar ljud ............................ 34 Lektionsuppgifter ...................................... 36 8 Ljuset reflekteras i en spegel ..................... 38 Lektionsuppgifter ...................................... 40 9 Ljuset bryts vid gränsytan mellan två medier .. 42 Lektionsuppgifter ...................................... 44 10 Linser förstorar eller förminskar ................. 46 Lektionsuppgifter ...................................... 48 + Mer om värme ........................................ 50 Repetitionsuppgifter och självutvärdering .......... 51

III Rörelse och kraft

VI Energi i samhället

11 Hastighet beskriver rörelse ........................ 52 Lektionsuppgifter ...................................... 54 12 Likformig och accelererande rörelse ........... 56 Lektionsuppgifter ...................................... 58 13 Krafter uppkommer genom växelverkan ...... 60 Lektionsuppgifter ...................................... 62 14 Lyftkraft och friktion uppkommer vid kontakt 64 Lektionsuppgifter ...................................... 66 15 Tryck orsakas av ämnets egen tyngd .......... 68 Lektionsuppgifter ...................................... 70 + Mer om värme ........................................ 72 Repetitionsuppgifter och självutvärdering .......... 73

26 Kompassen är en permanent magnet ....... 120 Lektionsuppgifter .................................... 122 27 En generator omvandlar rörelseenergi till elektrisk energi ...................................... 124 Lektionsuppgifter .................................... 126 28 Hemmets strömkrets är en del av Finlands elnät .................................................... 128 Lektionsuppgifter .................................... 130 29 Elektrisk energi produceras i kraftverk ...... 132 Lektionsuppgifter .................................... 134 30 Det lönar sig att spara på elektrisk energi ...136 Lektionsuppgifter .................................... 138 + Mer om värme ...................................... 140 Repetitionsuppgifter och självutvärdering ........ 143

IV Rörelse och energi 16 Energi omvandlas från en form till en annan .. 74 Lektionsuppgifter ...................................... 76 17 Arbete omvandlar energi .......................... 78 Lektionsuppgifter ...................................... 80 18 Lyftarbete förändrar en kropps potentialenergi ........................................ 82 Lektionsuppgifter ...................................... 84 19 Effekt och verkningsgrad beskriver energiomvandling .................................... 86 Lektionsuppgifter ...................................... 88 20 Enkla maskiner underlättar arbete .............. 90 Lektionsuppgifter ...................................... 92 + Mer om värme ........................................ 94 Repetitionsuppgifter och självutvärdering .......... 95

V Elektricitet 21 När föremål gnids mot varandra blir de elektriskt laddade .................................... 96 Lektionsuppgifter ...................................... 98 22 Spänning ger upphov till en elström i en strömkrets ............................................. 100 Lektionsuppgifter .................................... 102 23 Strömkretsar undersöks med spänningsoch strömmätare .................................... 104 Lektionsuppgifter .................................... 106 24 En lampa utgör ett motstånd för elströmmen 108 Lektionsuppgifter .................................... 110 25 Elektrisk energi överförs och omvandlas i en strömkrets ......................................... 112 Lektionsuppgifter .................................... 114 + Mer om värme ...................................... 116 Repetitionsuppgifter och självutvärdering ........ 118

VII Stora och små beståndsdelar i universum 31 Allt man kan observera är materia och strålning ............................................... 144 Lektionsuppgifter .................................... 146 32 Vid radioaktivt sönderfall bildas joniserande strålning .............................. 148 Lektionsuppgifter .................................... 150 33 En kärnreaktion frigör kärnenergi ............ 152 Lektionsuppgifter .................................... 154 34 Pieksämäki kretsar kring solen ................. 156 Lektionsuppgifter .................................... 158 35 Universum är stort och gammalt .............. 160 Lektionsuppgifter .................................... 162 + Mer om värme ...................................... 164 Repetitionsuppgifter och självutvärdering ........ 167

Fysikens värld ARBETE 1 Undersök principerna för mätning. Beräkna först din egen kropps mått. Mät och anteckna resultaten i tabellen.

Arbetsredskap

Uppskatta och mät dina egna mått Det du mäter

Uppskattning

Mätresultat

tum

kvarter

• måttband • våg

fot

aln

famn

längd

Längdenheter 1 1 1 1 1 1 1

mm cm dm m dam hm km

= 0,001 m = 0,01 m = 0,1 m = 10 m = 100 m = 1 000 m

1 Vad märker du när du jämför din egen längd med din famnlängd? _____________________________________________________________________

2 Jämför hur mycket längden på ditt kvarter och din fot a) skiljer sig från motsvarande mått hos din kamrat. _____________________________________________________________________

Gamla längdenheter tum = kvarter = fot = verst = mil =

2,540 cm 14,845 cm 30,480 cm 1,069 km 10,688 km

b) skiljer sig från de gamla längdmåtten i tabellen till vänster.

_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________

3 Hur kan du med hjälp av famnen mäta ett reps längd? _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________

4

Fysikens värld

ARBETE 2 Densitet är förhållandet mellan massa och volym

Undersök förhållandet mellan massa och volym på olika stora kroppar av samma material.

mätglas våg

Arbetsredskap

Koppla elströmmen till vågen med strömbrytaren. Nollställ vågen. Vänta tills vågen visar värdet 0,0.

Väg kropparna och anteckna resultaten i tabellen.

Kroppens massa (g)

Nivån i mätglaset före kroppen sänks ned (ml)

Fäst en tråd i kroppen, så att du kan sänka ner den i vattnet. Du kan bestämma kropparnas volym genom att sänka ner dem i mätglaset. Avläs värdet (volymen) före och efter att kroppen har sänkts ner i mätglaset. Kroppens volym är skillnaden mellan de avlästa värdena. Anteckna resultaten i tabellen.

Nivån i mätglaset med nedsänkt kropp (ml)

Kroppens volym (cm3)

Täthet =

massa volym

=

( cmg )

• olika stora kroppar (som ryms i mätglaset) av samma material • våg • mätglas

3

Avläsning av mätresultat

den lägsta punkten

1 Beräkna förhållandet mellan massa och volym, det vill säga densiteten, och anteckna i tabellen.

2 Vad märker du angående kropparnas densitet? ______________________________________________________________________

3 Vilket material kan kroppen vara gjord av? Använd tabellen i lärobokens bilagor eller sök på internet med sökordet metallers densitet.

4 Ringa in rätt alternativ. a) För att uttrycka densiteten hos en kropp behöver man två storheter: massa och area / massa och volym. b) Densitet är / är inte en egenskap hos ett ämne. c) Genom att mäta densiteten hos en kropp kan man / kan man inte få reda på vilket material kroppen är tillverkad av. d) Metallkropparnas densitet är större / mindre än vattnets densitet.

1 ml = 1 cm3 Om kropparna du mäter är kuber eller rätblock kan du bestämma volymen genom att mäta deras längd, bredd och höjd. Volymen får du genom att multiplicera längden a, bredden b och höjden c med varandra. c a V=a∙b∙c

b

Fysikens värld

5

LEKTIONSUPPGIFTER 1. Anteckna till vilket forskningsområde bilderna närmast anknyter: elektricitet, ljus, värme, rörelse, ljud och förnybar energi.

a)

b)

c)

d)

e)

f)

2. a) Vilka egenskaper hos en mjölkburk och mjölken i burken, kan man mäta?

200

b) Studera bilens mätartavla på bilden. Vilka storheter mäter färddatorn? Nämn åtminstone tre storheter.

220 240

READY

260

OFF

0

15:42

D ECO PRO

»

km

+20.0 km

+ 24.5°C 33140

499.6

3. Para ihop fysikens forskningsområden och fenomen.

6

a) Vattnet har största densiteten vid +4 °C.

•

• elektricitet

b) Mobilens ackumulator måste laddas.

•

• ljus

c) Hastigheten påverkar bromssträckan.

•

• rörelse

d) Efter regn kan man se regnbågen på himlen.

•

• energi

e) Hundar har betydligt bättre hörsel än människan.

•

• värme

f) Vi har dag och natt på jordklotet.

•

• ljud

Fysikens värld

4. Henrik gjorde följande forskning: Han fyllde en 1-liters flaska nästan full med vatten och stängde den med en tät kork. Vid vattenytan gjorde Henrik med en penna ett märke. Han mätte också flaskans omkrets som var 27 cm. Henrik placerade flaskan i frysen för ett dygn.

Forskningsresultat: Vattnet i flaskan hade frusit. Isens yta var 0,5 cm högre än vad vattenytan hade varit. Flaskans omkrets var nu 27,5 cm. a) Avgör om följande påståenden är sanna eller falska.

Vatten och is är olika ämnen.

Vatten utvidgas åt alla håll lika mycket då det fryser till is.

Då vatten fryser ökar dess volym.

Då vatten fryser ökar dess massa.

Vatten är tätare än is.

Sant

Falskt

b) Var kan detta fenomen vara till skada?

5. Janne utförde följande forskning: Han gjorde hål i övre och nedre delen på en mjölkburk och fyllde den med vatten.

På bilden ser du hur vattnet sprutade ur hålen.

Välj rätt alternativ. a) Jannes forskning handlar om ämnen / ämnens reaktioner / fenomen. b) Janne kan kallas kemist / fysiker / biolog. c) Janne gör ännu ett hål mellan de två som redan finns. Han förutspår att vattnet ur detta hål kommer att spruta längre än från hålet lägst ner / längre än från det hålet högst upp, men kortare än från det hålet lägst ner / kortare än från det hålet högst upp. d) Janne kan testa sin hypotes genom att mäta / uppskatta / räkna.

6. Granska tabellens uppgifter. a) Vilket ämne har lägsta densiteten?

Ämne

Densitet (kg/dm3))

b) Vilket ämne har största densiteten?

aluminium

2,70

silver

10,5

guld

19,5

bly

11,35

järn

7,87

c) En guldtacka har volymen 0,5 Vilkendera har större massa?

dm3

och en silvertacka 1

dm3.

d) Hur många gånger större måste volymen hos ett aluminiumföremål vara för att dess massa skulle vara lika stor som ett järnföremål med volymen 1 dm3?

Fysikens värld

7

1

Värme utvidgar

ARBETE 1 Undersök vad som sker med luften och vattnet när de värms upp.

Säkerhet • Använd skyddsrock och skyddsglasögon. Om du använder bunsenbrännare ska du komma ihåg att sätta upp håret, så att det inte kan komma i närheten av lågan.

• Tänd och släck bunsenbrännaren på det sätt man ska göra.Heta föremål ska behandlas försiktigt.

Var försiktig så du inte bränner dig.

Arbetsredskap • vattenkokare eller gasbrännare • trefot • trådnät • e-kolv (100 ml) • 2 dekanterglas (250ml) • 2 mätglas (10 ml) • matolja • ballong

8

I Värme

Gasers, vätskors och fasta ämnens utvidgning 1 Gör en hypotes om vad som utvidgas mera: gas eller vätska. Motivera din hypotes. Använd modellerna för de olika aggregationstillstånden då du gör din hypotes. _____________________________________________________________________

Syrgasens byggsten är syremolekylen.

Växelverkan mellan byggstenarna är mycket liten.

I ett kristallint ämne återkommer strukturen genom hela materialet.

Mellan byggstenarna finns en kraftig växelverkan.

Vattnets byggsten är vattenmolekylen.

Vattenmolekylerna är nära varandra och mellan dem finns en växelverkan.

2 Undersök gasens utvidgning i en e-kolv. ballong

trådnät

bunsenbrännare trefot e-kolv

Placera en tom ballong på e-kolvens mynning och e-kolven på trådnätet enligt bilden.

Bekanta dig med instruktionerna på följande sida: så tänder du en bunsenbrännare. Tänd bunsenbrännaren och värm e-kolven 10–20 sekunder, eller så länge att du märker att det händer någonting med ballongen. Var försiktig så att ballongen inte börjar brinna. Släck bunsenbrännaren. Låt utrustningen svalna ordentligt.

3 Ändrade luftens volym i försöket?

ja

nej

4 Ändrade luftens massa i försöket?

ja

nej

ARBETE 2 Uppvärmning av matolja

Undersök vad som händer med matoljan när du värmer den.

mätglas

Så tänder du en bunsenbrännare

matolja

dekanterglas

Fyll två mätglas med matolja så att de tydligt innehåller olika volymer av matolja.

Avläs volymerna och anteckna dem i tabellen.

bunsenbrännare

vatten

Gör i ordning två vattenbad som på bilden. Fyll dekanter­glasen till hälften med vatten.

Tänd bunsenbrännaren. Hetta upp vattenbaden tills vattnet börjar koka. Fortsätt upphettningen några minuter. Var försiktig med de heta glaskärlen. Släck bunsenbrännaren.

Avläs volymerna på mätglasen och anteckna dem i tabellen.

1 Anteckna dina resultat i tabellen.

gastillförseln öppen

• Stäng luftintaget.

• Tänd tändstickan och för den över bunsenbrännaren.

• Öppna gastillförseln.

Matoljans volym i mätcylindern Mätglas

Volym före upphettning (ml)

luftintaget stängt

luftintaget fortfarande stängt

Volym efter upphettning (ml)

Mätglas 1 Mätglas 2

2 Vad hände med vätskorna i mätglasen när vattenbadet upphettades? ______________________________________________________________________

3 Fyll i.

• När gasen brinner, släck tändstickan och justera lågan.

Ju mera vätska det fanns i mätglaset, desto mera__________________________ ______________________________________________________________________

Ju mera temperaturen steg, desto mera __________________________________ ______________________________________________________________________

4 Hur mycket ett ämne utvidgas vid uppvärmning beror på: ämnets aggregationstillstånd

volymen på föremålet som värms

temperaturförändringen

ämnets temperatur i början

luftintaget öppet

• Öppna luftintaget.

1 Värme utvidgar

9

1 LEKTIONSUPPGIFTER 1. Är påståendet sant eller falskt? a) Vattnets kokpunkt är 0 °C. b) Isens smältpunkt är 0 °C. c) Enheten för temperatur är °C. d) Temperaturen betecknas med t. e) Den absoluta nollpunkten är –273 °C. f) 1000 °C motsvarar 273 K.

Sant

Falskt

2. Sex metallstavar upphettas. På bilden kan du se hur långa stavarna ursprungligen var.

Längdutvidgningskoefficienten för koppar är 0,000 0168 1/°C och för aluminium 0,000 0232 1/°C. Ordna stavarna i ordning enligt hur mycket de utvidgas. Börja med nummer 1 för den stav som utvidgas mest.

Stav 1: Aluminiumstav, temperaturförändringen = 50 °C Stav 2: Kopparstav, temperaturförändringen = 40 °C Stav 3: Kopparstav, temperaturförändringen = 50 °C Stav 4: Aluminiumstav, temperaturförändringen = 50 °C Stav 5: Kopparstav, temperaturförändringen = 20 °C Stav 6: Aluminiumstav, temperaturförändringen = 20 °C

3. Fyll i rätt ord i meningarna.

När man placerar en ballong i en het bastu Ju

en metallstav är, eller ju

den. temperaturförändringen

är, desto större är längdförändringen.

Också vätskor

då de värms upp. Vattnet uppför

sig annorlunda än övriga vätskor. Volymen hos nollgradigt vatten uppvärmning ända tills det har temperaturen 4 °C, först därefter börjar det Vatten är alltså tyngst vid temperaturen 4 °C.

10

I Värme

längre minskar större utvidgas utvidgas utvidgas

vid .

4. a) Vilka är celsiusskalans fixpunkter? b) Räkna upp tre olika typer av termometrar. c) Två lika långa metallstavar, den ena gjord av järn och den andra av aluminium, upphettas lika mycket, så att deras temperatur blir 50 °C. Järnet har längdutvidgningskoefficienten 0,000 0117 1/ °C och aluminium 0,000 0232 1/ °C. Vilkendera staven utvidgas mera?

5. Kombinera orden och fraserna så att det bildas fem vettiga meningar. Använd varje ord och fras endast en gång.

Celsiusskalans

•

• utvidgas

•

• i solens

•

• stiger.

En ballong • Längden på en • metallstav Vätskevolymen •

• minskar

•

• är

•

• vattnets kokpunkt.

• ökar

•

• då temperaturen •

• sjunker.

• ena fixpunkt •

• då temperaturen •

• sken.

6. Nämn en situation eller plats där temperaturen kan vara följande: a) –10 °C b) 25 °C c)

150 °C

7. a) På vilken forskningsfråga söker man svar med följande experiment? Fyra kvadratiska och lika tjocka järnplattor, men med olika stor area, placeras på bastulaven och bastuugnen värms.

Metallplattornas area och temperatur bestämdes med 1 minuts mellanrum.

b) En 1 meter lång metallstav upphettas. Stavens temperatur och längd mättes med 10 minuters mellanrum. Mätresultaten presenteras i tabellen. Vilka slutsatser kan man dra av mätresultaten?

Längd/m

1,00000

1,00021

1,00040

1,00062

1,0080

1,00103

Temperatur/ °C

10

20

30

40

50

60

1 Värme utvidgar

11

2

Värmeenergi är en energiform

ARBETE 1 Undersök vad som händer när vatten av olika temperatur blandas.

Blanda vatten 1 Blanda vatten av olika temperatur enligt instruktionerna och anteckna mätresultaten samt din hypotes i tabellen.

Säkerhet

termometer

• Använd skyddsrock.

• Hantera hett vatten försiktigt så att du inte får brännskador.

mätglas 1

Arbetsredskap • två mätglas (100 ml) • ett isolerat kärl (kalorimeter) som rymmer minst en liter • termometer

mätglas 1

Fyll två bägare med 100 g vatten av olika temperatur. Mät temperaturerna och anteckna i tabellen.

Blanda vattenmängderna och mät sluttemperaturen. Anteckna temperaturen i tabellen.

Gör en hypotes om sluttemperaturen när vattenmängderna blandas. Anteckna hypotesen i tabellen.

Mätglas 1

100 ml vatten har massan 100 g.

Vattenmängd (g)

Mätglas 2

Temperatur (°C)

Vattenmängd (g)

A

100

100

B

100

100

C

200

100

Temperatur (°C)

Din hypotes om blandvattnets temperatur (°C)

Uppmätt temperatur i blandvattnet (°C)

Fyll båda mätglasen med lika mycket vatten som nyss, men ändra vattnets temperatur i mätglas 1. Mät temperaturen i båda mätglasen.

Gör en hypotes om sluttemperaturen när vattenmängderna blandas. Blanda vattenmängderna och mät sluttemperaturen.

Upprepa försöket så att du i mätglas 1 har 200 g vatten.

2 Hur förändras temperaturen i kallt respektive varmt vatten när man blandar lika stora mängder vatten?

12

I Värme

ARBETE 2 Vatten med lämplig temperatur

A Undersök hur du genom att blanda vatten får den temperatur på vattnet du önskar.

1 Mät upp 100 ml vatten med temperaturen 20 °C i ett mätglas.

2 Hur mycket vatten med temperaturen 50 °C bör du ta för att få en blandning med temperaturen 35 °C?

Arbetsredskap • två mätglas (100 ml) • termometer • kalorimeter

3 Mät upp denna mängd i den andra mätglas och blanda.

Vad blir sluttemperaturen?

4 Fyll i diagrammet som beskriver blandning av vatten. Det finns lika mycket 80- gradigt och 20-gradigt vatten. temperaturförändring = 1 kg vatten 80 ºC

°C

temperaturförändring = °C

kyls ned

vatten

°C 1 kg vatten 20 ºC

värms

kg

B tillämpa det du lärt dig.

5 Fyll i diagrammet som beskriver blandning av vatten. Det finns lika mycket 70-gradigt och 10-gradigt vatten. temperaturförändring = 1 kg vatten 70 ºC

°C

temperaturförändring = °C

kyls ned

°C

värms

kg vatten

1 kg vatten 10 ºC

6 Fyll i meningarna med ord från marginalen: a) Då man blandar vatten

b) Då man blandar vatten c) Det varma vattnet kallnar

det varma vattnet. det kalla vattnet.

som det kalla

vattnet blir varmare. d) Då man blandar vatten frigör det varma vattnet lika mycket som det kalla vattnet energi.

Nyckelord överförda lagrar överförs värms energi lika mycket kallnar

e) Energi från det varma vattnet till det kalla vattnet. f) Den

energin kallas värmeenergi.

2 Värmeenergi är en energiform

13

2 LEKTIONSUPPGIFTER d) Hur stor mängd värmeenergi som frigörs ur en sten som kallnar beror på

1. Ringa in rätt alternativ. a) Hur stor mängd värmeenergi som lagras i en sten som värms beror på

1. stenens massa.

1. stenens massa.

2. stenens form.

2. stenens form.

3. starttemperaturen. e) När man blandar 1 kg 20-gradigt och 1 kg 60-gradigt vatten, får man

3. starttemperaturen. b) I vilket fall frigörs värmeenergi?

1. 2 kg vatten med temperaturen 80 °C.

1. Snön blir varmare.

2. 1 kg vatten med temperaturen 40 °C.

2. Trä brinner.

3. 2 kg vatten med temperaturen 40 °C.

3. Vatten blir varmare. c) När man blandar 1 kg 40-gradigt och 1 kg

f) I vilket av fallen lagras värmeenergi i vattnet?

60-gradigt vatten, får man 1. 2 kg vatten med temperaturen 100 °C.

1. Vattnet kallnar.

2. 1 kg vatten med temperaturen 50 °C

2. Vattnet kokar.

3. 2 kg vatten med temperaturen 50 °C.

3. Vattnet värms upp.

2. Fyll i korsordet.

1. Stenarna i en bastuugn lagrar 2. Då trä brinner bildas förutom värmeenergi också 3. Beteckningen för energi är 4. Vid överförs energi till ett föremål.

5. Då vattnets temperatur stiger, energi i vattnet.

6. Då vattnets temperatur sjunker, energi.

7. Fenomenet när solens 1. strålningsenergi omvandlas till kemisk energi i växterna 2. kallas 3.

8. Enheten för energi är 4.

9. Vattnet har en hög specifik 5.

10. I samband med naturfenomen energi från en form till en annan.

11. Ljusenergi är exempel på en 14

I Värme

6.

7.

8.

9.

10.

3. En kropp eller ett ämne värms så att dess temperatur förändras med ∆t. Vilken kropp eller vilket ämne lagrar mera energi, den till vänster eller den till höger? Skriv > (större än) eller < (mindre än) i rutan. Ringa in vad som påverkar din slutsats i respektive fall (ämne, massa, temperaturförändring). a) En aluminiumkub m = 100 g ∆t = 50 °C

En aluminiumkub m = 50 g ∆t = 50 °C

b) En aluminiumkub m = 50 g ∆t = 50 °C

En aluminiumkub m = 50 g ∆t = 100 °C

c) En järnkub m = 100 g ∆t = 50 °C

En aluminiumkub m = 100 g ∆t = 50 °C

d) Etanol m = 500 g ∆t = 20 °C

Etanol m = 200 g ∆t = 20 °C

e) Vatten m = 200 g ∆t = 20 °C

Etanol m = 200 g ∆t = 20 °C

f) Vatten m = 200 g ∆t = 80 °C

Vatten m = 200 g ∆t = 20 °C

Beteckningen ∆t betyder temperatur förändring. (∆ = förändring)

4. Beskriv en situation där luften a) värmer b) kyler ett föremål?

5. a) Vad blev sluttemperaturen när man blandade en halv liter 10-gradig aceton med en halv liter 50-gradig aceton?

b) Vad blev sluttemperaturen när man blandade två liter 20-gradigt vatten med två liter 80-gradigt vatten?

2 Värmeenergi är en energiform

15

3

Värmeenergi lagras eller frigörs då aggregationstillståndet ändrar

TYÖ 1 1 ARBETE Undersök hur temperaturen ändrar när ett ämne stelnar.

Anteckna mätresultaten i tabellen.

Stearinsyra stelnar 1 Gör en hypotes om temperaturförändringen när stearinsyran stelnar.

Säkerhet

Gör i ordning ett vattenbad.

• Använd skyddsrock.

• Använd skyddsglasögon och sätt upp håret så att det inte kan komma i närheten av lågan.

• Tänd och släck bunsenbrännaren på det sätt du lärt dig.

• Heta föremål ska du behandla försiktigt, så att du inte bränner dig.

Häll cirka 100 ml (cirka 1/3 av dekanterglasets volym) vatten i ett 250 ml:s dekanterglas. Vattnet ska ha rumstemperatur.

vatten

dekanterglas

termometer stativklämma

Häll cirka 3 cm stearinsyra i ett provrör.

Placera en termometer i stearinsyran.

Ställ dekanterglaset på trefoten.

Placera provröret i dekanterglaset så att det inte rör vid dekanterglasets botten och så att stearinsyrans yta inte är ovanför vattenytan.

provrör

stativ

termometer

16

I Värme

provrör

dubbelmuff

stearinsyra

Arbetsredskap • bunsenbrännare, trefot och trådnät • stativ • dubbelmuff • stativklämma • dekanterglas (250 ml) • provrör • termometer • stearinsyra (råvara för stearinljus) • vatten

dubbelmuff

stearinsyra

Tänd bunsenbrännaren och justera lågan.

Släck bunsenbrännaren när stearinsyrans temperatur är 65 ºC.

100

stativ

trådnät trefot bunsenbrännare termometer

Låt provröret sitta fast i stativet och lyft det ur vattenbadet.

Avläs temperaturen med en minuts mellanrum och anteckna värdena i tabellen. stearinsyra

2 Ringa in den temperatur i tabellen där stearinsyran stelnade.

Tid (min)

Temperatur (°C)

0

3 Märk ut mätresultaten i koordinatsystemet. Rita en kurva i koordinatsystemet som visar stearinsyrans temperatur. °C temperatur

1 2 3

100

°C

temperatur

5

tid min

6

60

7 40

8

2. Rita kurvan så nära alla punkter som möjligt.

9

20 0

1. Märk ut observations­punkterna.

4

80

Att rita grafen i ett koordinatsystem

0

2

4

6

8

10

12

14

16

tid

10

min

11

°C

temperatur

12

4 Märk ut med färgpenna den del av kurvan som beskriver stelningen.

13 14 15

5 Vid vilken temperatur stelnade stearinsyran?

tid min

16

17

6 Under stelningen ljunker temperaturen, stiger temperaturen, förblir temperaturen ungefär oförändrad.

7 Vad användes bunsenbrännarens energi till under uppvärmningen?

8 Vart överfördes stearinsyrans energi under stelningen?

3 Värmeenergi lagras eller frigörs då aggregationstillståndet ändrar

17

3 LEKTIONSUPPGIFTER 1. Para ihop bildtext och bild.

Vattnet kokar.

Isen smälter.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Vattenångan kondenserar.

2. Ringa in rätt alternativ a) Exempel på förändring i aggregationstillstånd är

•

Vattenångan sublimerar.

1. stiga.

2. sjunka.

2. upplösning.

3. vara oförändrad.

b) Värmeenergi lagras 1. vid smältning.

2. vid kondensation.

3. kokning. c) Ett ämnes temperatur ändrar då 1. ämnet smälter.

2. ämnet kokar.

3. ämnet värms.

I Värme

•

Snön sublimerar.

d) Då ett fast ämne smälter kommer dess temperatur att

1. sublimering.

3. kristallisation.

18

Vattent fryser.

•

e) Då en vätska avdunstar kommer dess temperatur att 1. stiga.

2. sjunka.

3. vara oförändrad. f) Kondensation sker 1. endast vid samma temperatur som kokning.

2. vid högre temperatur än kokning.

3. vid lägre temperatur än kokning.

3. Skriv in begreppen i marginalen på lämpligt ställe i bilden, som visar vattnets kretslopp. regn avdunstning kondensation sublimering snö flod sjö moln ytvattnets avrinning

regn och smältvatten från snö rinner ut i floder

vattenflödet i floderna

källa

grun

dva

ttenfl

vatten lagras i haven

öde

4. Vilket ämne kräver mer energi för att smälta, det till vänster eller det till höger? Skriv > (större än) eller < (mindre än) i rutan. Ringa in vad som påverkar din slutsats i respektive fall (ämne, massa eller temperatur). Kroppen är upphettad till smältpunkten. a) Aluminiumkub m = 100 g t = 660,4 °C

Aluminiumkub m = 50 g t = 660,4°C

b) Järnkub m = 100 g t = 1 535 °C

Aluminiumkub m = 100 g t = 660,4 °C

c) Aluminiumkub m = 50 g t = 660,4 °C

Silverkub m = 50 g t = 962 °C

5. a) Hur mycket energi behövs för att smälta ett isblock med massan 1 kg. Isens specifika smältvärme är 333 kJ/kg.

b) Hur mycket värmeenergi måste överföras från frysen till rummet om man vill få iskuber av 0,5 kg nollgradigt vatten?

3 Värmeenergi lagras eller frigörs då aggregationstillståndet ändrar

19

3 4

Värme överförs på tre sätt

TYÖ 1 1 ARBETE Undersök hur värme överförs i olika ämnen.

Värme överförs i material 1 Gör en hypotes om vilket av materialen som leder värme bäst.

Säkerhet • Långt hår skyddas.

• Hantera brinnande tändstickor varsamt.

• Fäst ärterna ovanför ett eldfast underlag.

2 Motivera din hypotes.

ärt

Arbetsredskap

stearin

• eldfast underlag • vattenkokare • högt kärl som tål kokande vatten.

Lika långa stavar eller skedar av olika material: till exempel stål, aluminium, koppar, trä, glas, plast eller silver • stearinljus och tändstickor

kokande hett vatten

Fäst en ärt eller ett pepparkorn i övre ändan av stavarna av olika material, med hjälp av smält stearin från ett brinnande stearinljus.

Ställ stavarna upprätt i ett högt kärl.

Häll försiktigt några centimeter kokande hett vatten i kärlets botten.

Iaktta i vilken ordning ärterna/pepparkornen faller ner.

Koka upp vatten i en vattenkokare.

3

Vilka material leder värme bra?

Ämnen • torkade ärter eller pepparkorn

4 Vilka material leder värme dåligt?

5 Stämde din hypotes? Ja

Nej

6 Vad har de ämnen gemensamt som leder värme bra?

20

I Värme

ARBETE 2 Värme överförs med hjälp av ett ämne

Undersök hur värme transporteras i luften.

Säkerhet (1)

järnkrok

• Var försiktig så du inte bränner dig.

Arbetsredskap (2) hobbyfolie

Fäst en spiral av hobbyfolie med en tråd ovanför ett stearinljus enligt bilden.

Tänd ljuset och iaktta spiralens rörelser.

För dina fingrar försiktigt ovanför det brinnande ljuset, omkring 30 cm från lågan (1) och gör observationer.

För sedan dina fingrar bredvid lågan (2) och gör observationer. Släck ljuset.

1 Vad händer med spiralen när du tänder ljuset?

• spiral av hobbyfolie • tråd • stearinljus • tändstickor • stativ

Tillverka spiralen • Klipp en cirkel av aluminiumfolien.

• Märk en linje på folien som bilden visar och klipp längs linjen till en spiral.

2 Vad kan fenomenet bero på?

3 Vilken skillnad märker du när du håller fingrarna ovanför lågan och när du håller dem bredvid den?

4 Förklara din iakttagelse ovan.

4 Värme överförs på tre sätt

21

4 LEKTIONSUPPGIFTER 1. På vilket sätt överförs värmet i följande fall? a)

b)

Jorden Solen

2. Para ihop meningarna. a) Den glänsande innerytan i termosflaskan hindrar •

• att värmet överförs genom strömning.

b) Den täta korken i termosflaskan hindrar

•

• att värmen överförs genom värmeledning.

c)

•

• att värmet överförs genom strålning.

Vakuumet mellan termosflaskans ytor hindrar

3. Kryssa för rätt alternativ.

Värmeledare

Värmeisolator

ylle järn vatten luft trä sten

4. Avsluta meningarna. a) En ylletröja är en bra… b) Koppar används som bottenmaterial i kastruller eftersom… c) I nya hus används ofta fyrdubbla fönster eftersom…

5. Hur överförs värme i huvudsak i följande apparater? a) värmebatteri b) brödrost c) glödlampa 22

I Värme

6. Stämmer påståendet? Korrigera de felaktiga påståendena. a) När du öppnar ett fönster strömmar kyla in. b) Luft är en god värmeisolator. c) Det känns varmt att sitta vid en lägereld eftersom värmet leds från elden till din kropp. d) Värme leds snabbare ju större temperaturskillnaden är mellan två kroppar som står i kontakt med varandra. e) Ett metallräcke känns kallt på vintern eftersom kyla leds från räcket till din hand. f) Saften håller sig kall i en glasflaska om du lägger flaskan i en yllesocka.

7. Hur skulle du undersöka om ett ämne är värmeledare eller värmeisolator?

7.

8. Ett föremål med rumstemperatur känns kallt då man rör vid det.

8. Är föremålet värmeledande eller värmeisolerande? Motivera ditt svar.

9. Man tar en bild från hörnet av ett rum med 9. en värmekamera. a) Vad kan du dra för slutsats på basen av bilden? b) Vad beror fenomenet bilden avslöjar på?

Mätområde

21.0 °C 20

Mätpunkt

18

16

14.0

4 Värme överförs på tre sätt

23

3 5

Värmebalans i naturfenomen

TYÖ 1 1 ARBETE Undersök hur systemet uppnår jämvikt.

Vad innebär jämvikt?

Arbetsredskap • mjölkförpackning • sax

Öppna en mjölkförpackning enligt bilden.

Gör två hål i förpackningens ena sida med en sax: ett mindre hål lägre ner och ett större hål högre upp.

Ställ förpackningen under en vattenkran och låt vattnet rinna i en tunn stråle. Iaktta höjden på vattenytan. Öka vattenflödet och iaktta igen vattenytans höjd.

1 Vid vilken nivå stannar vattenytan i början?

2 Vid vilken nivå stannar vattenytan när vattnet rinner med större hastighet?

3

Vilka faktorer påverkar vattennivån i förpackningen?

4 Hur beskriver experimentet värmebalansen hos människan, i ett hus och på jordklotet?

24

I Värme

ARBETE 2 Yllesockor och strumpbyxor som värmeisolatorer

Undersök hur olika strumpor påverkar hur snabbt vattnet kallnar.

termometer

Arbetsredskap

strumpbyxor

yllesocka

Värm vatten till cirka 80 ºC. Fyll flaskorna med det uppvärmda vattnet.

Sätt den ena flaskan in i strumpbyxorna och den andra flaskan i yllesockan.

Ställ termometrar i flaskorna.

Följ med temperaturen, i båda flaskorna, med en minuts mellanrum. Anteckna temperaturerna i tabellen.

1 Välj en lämplig temperaturskala °C på koordinatsystemets y-axel och rita graferna som beskriver vattnets temperatursänkning i flaskorna.

• yllestrumpa • tunn strumpbyxa • 2 st. 0,5 liters flaskor • 2 termometrar • vattenkokare

Temperaturen med en minuts mellanrum Ylle- StrumpTid strumpa byxa (min) ºC ºC

0 temperatur

1 2 3 4 5 6 7 8 9 tid

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 min

11

2 Hur skiljer sig graferna du ritade från varandra?

12

3 Hur skiljer sig yllesockan från strumpbyxan?

4 Förklara vad skillnaden i din undersökning beror på.

5 Värmebalans i naturfenomen

25

5 LEKTIONSUPPGIFTER 1. Är påståendet sant eller falskt? Korrigera de felaktiga påståendena. a) När det är kallt och du fryser producerar din kropp mindre värmeenergi än det avgår från din kropp. b) Växthuseffekten är farligt för mänskligheten. c) Det är klokt att använda mössa vid köldgrader. d) Koldioxidmängden i atmosfären har ökat. e) Energi och energitillgångar betyder samma sak.

2. Bilden föreställer ett rum sett uppifrån. a) Vad kan du se för värmeöverföringssätt på bilden?

fönster

värmebatteri

b) Rita in pilar som beskriver värmeöverföringen i rummet. Vilket slag av överföring är det fråga om i de olika fallen?

3. Kombinera rätt alternativ.

Det avgår mera energi ur kroppen än det bildas i kroppen eller kroppen tar emot.

Det avgår mindre energi ur kroppen än det bildas i kroppen eller kroppen tar emot

26

I Värme

• när man äter •

• när man simmar i kallt vatten • vid bastubad

•

• när man fryser

4. Fyll i orden som saknas.

Människan behöver för att växa, för att hållas varm och för att uppehålla övriga livsfunktioner. I cellerna reagerar socker med syre och i denna reaktion frigörs . Eftersom det hela tiden alstras i kroppen, måste det också

energi kemisk energi värmeenergi tar emot värmebalans avgå

värme från kroppen. När kroppen avger samma mängd energi som cellerna alstrar och som kroppen från omgivningen, råder det .

5. Bilden visar hur ett fönster är konstruerat. a) Rita en pil på bilden som visar i vilken riktning värme överförs. b) Hur främjar fönstrets konstruktion värmebalans och energieffektivitet? glas + 20°C

– 20°C luft

6. a) Den årliga elräkningen för en fyrapersonersfamilj som bor i ett höghus eller i ett radhus är 520 €.

Rita ett stapeldiagram som visar kostnaderna för elförbrukningen. b) Vilka slutsatser kan du dra om slutsummans sammansättning för hushållens elräkning, baserat på stapeldiagrammet?

Användningsändamål

Kostnader

bastu

85 €

klädtvätt

25 €

matlagning

60 €

belysning

125 €

underhållning

100 €

förvaring av mat

100 €

disk Totalt

25 € 520 €

5 Värmebalans i naturfenomen

27

+3

– l1

5

K

te api

Mer on värme

TYÖ 1 1 ARBETE Undersök termometerns funktion.

Problemet med att mäta temperatur

Arbetsredskap • 2 st. vätsketermometrar • digital termometer • provrör • 2 st. dekanterglas

vatten 50 °C

vatten 10 °C

Ställ båda termometrarna i dekanterglas 1, i vilket det finns 50-gradigt vatten.

Häll cirka en centimeter vatten från dekanterglas 2 i provröret.

Fyll dekanterglas 2 till hälften, med cirka 10-gradigt vatten.

1 Vad kan du säga om vattnets temperatur i dekanterglas 2 och i provröret?

2 Flytta termometrarna från dekanterglas 1 till a) provröret b) till dekanterglas 2. Mät temperaturerna. Hur förklarar du din observation?

3 Upprepa experimentet med en rumstempererad digital termometer.

Hur förklarar du din observation?

4 Hur kan du mäta en snöflingas temperatur?

28

I Värme

REPETITIONSUPPGIFTER Ringa in rätt alternativ.

1. Isens smältpunkt är

a. 0 ºC b. 100 ºC c. –273 ºC. 2.

Vilket utvidgar sig mest när temperaturen stiger med 10 ºC? a. 1 kg gas. b. 1 kg vätska. c. 1 kg fast ämne.

3. I ett laboratorium jämförde man utvidgningen hos tre stavar.

Stav 1.

Cu

∆t = 50 °C

Stav 2.

Cu

∆t = 20 °C

Stav 3.

Al

∆t = 50 °C

a. Stav 3 utvidgades mera än stav 1. b. Stav 1 utvidgades mindre än stav 2. c. Stavarna utvidgades lika mycket.

4. Ett ämnes specifika ångbildningsvärme berättar a. hur kraftigt en stav av ämnet i futvidgas vid uppvärmning. b. hur mycket energi som behövs för att förånga ett kilogram av vätskan i fråga. c. hur bra ett föremål som är tillverkat av ämnet i lagrar värmeenergi.

5. När man blandar 1 kg vatten med

temperaturen 20 ºC med 1 kg vatten med temperaturen 60 ºC får man 2 kg vatten med temperaturen a. 80 ºC. b. 50 ºC. c. 40 ºC. 6. När ved brinner i en brasa omvandlas den lagrade kemiska energi i veden till a. värmeenergi. b. kemisk energi. c. värme- och ljusenergi.

7. Enheten för värmeenergi är a. joule. b. ºC. c. kg.

8. Vattnets specifika värmekapacitet är ungefär 4 kJ/ (kg ºC) och etanolens ungefär 2 kJ/ (kg ºC).

Man tar lika mycket av vardera vätskan i två skilda kastruller, och värmer dem på samma sätt på likadana kokplattor. a. Etanolens temperatur stiger snabbare än vattnets temperatur. b. Vattnets temperatur stiger snabbare än etanolens temperatur. c. Temperaturen i båda vätskorna stiger lika snabbt.

9. När en järnvikt värms upp, påver-

kas den lagrade energimängden av a. viktens massa och temperaturhöjning. b. endast temperaturhöjningen hos vikten. c. viktens form och temperaturhöjning.

10. När ett ämne sublimerar a. blir gas till fast ämne. b. blir vätska till gas. c. blir fast ämne till gas.

11. Ett medium är inte nödvändigt när värme överförs genom a. ledning. b. strömning. c. strålning.

12. Vilket av följande ämnen är en god värmeledare? a. luft b. koppar c. vatten 13. I Golfströmmen sprids värme genom a. ledning. b. strålning. c. strömning.

14. Klimatuppvärmningen påverkas av a. växthuseffekten. b. den förstärkta växthuseffekten. c. den försvagade växthuseffekten.

S J Ä LV U T VÄ R D E R I N G ibland

ofta

nästan alltid

jag håller inte med

jag håller delvis med

jag håller med

Jag markerar på lektionerna.

Jag gör mina hemuppgifter.

Jag deltar i elevarbetena.

Jag hjälper mina kamrater.

Jag deltar i planeringen av undersökningar.

Jag kan planera undersökningar.

Jag kan presentera mina iakttagelser och mätningar i tabeller eller grafiskt.

Jag kan dra slutsatser och motivera, baserat på mina iakttagelser och mätresultat.

Jag känner till aggregationstillstånden och deras övergångar.

Jag kan tolka i vilka situationer energi lagras och frigörs.

Jag känner till hur värme överförs.

Jag förstår vad värmebalans betyder.

Jag känner till fenomen som har med värmeutvidgning att göra. + Mer on värme

29