Page 1


Fys < og 0

n-

Bo Damgaarcl ° Hans LUtken Anette Sønderup o Peter Anker Thorsen


Ny Prisma 9

To e eVe Du

skal nu til det afsluttende år med fysik/kemi.

Ny Prisma 9 bygger videre på det, du allerede har lært i 7. og 8. klasse. I det sidste kapitel, Mellem mennesker, har vi lagt hovedvægten på moderne kommunikation. Selv om teknikkerne udvikler sig hurtigt, vil du opdage, at fysikken bag ikke forældes. Til elevbogens temaer findes en lang række øvelser og opgaver. I fællesskab med din lærer skal du udvælge netop de øvelser og opgaver, der er relevante for dig og din klasse. Mange af temaerne i Ny Prisma 9 er velegnede som udgangspunkt for en projektopgave. Vi håber, du fortsat vil få glæde af Ny Prisma, og ønsker dig god fornøjelse med fysik og kemi.

Forfatterne


Ny Prisma 9

fIrdholld 6 --8

10

Sådan bruger du bogen Det sure, det salte, det basiske

Salte 14 Syrer og baser 21 Neutralisation

24 Jordens salte

26 Gødning 30 Nitrogens kredsløb — genbrug i naturen 34 Kalkning af jorden 36 Iltsvind i vandet 38 Rensning for salte

42 Jordens skatte

44 Elektrongas 45 Deformation af metaller 47 Legering 50 Metaller i opløsning 53 Korrosion

58 Partikler med fart på

60 Radioaktive atomkerner 62 Baggrundsstråling 65 Tre slags stråling 69 Stop en halv 70 Halveringstid 72 Celler påvirkes 74 Radioaktiv forurening 78 Anvendelse af stråling

4


Ny Prisma 9

82 Når felter forandres 84 Magnetisme 90 Elektromagnetisme 94 Induktion 97 Vekselspænding 100 Transformation

106 Der er noget i luften 108 Atmosfæren ændrer sig 109 Luftforurening 114 Luftforureningens virkninger

118 Slægten alkohol 120 Slægten -ol 122 Ethanol 124 Det gærer 126 Døtre af ethanol

130 Lysets kilde 132 Big Bang 133 Lys som bølger 136 Stoffet samlede sig 140 Atomernes „fingeraftryk"

146 Mellem mennesker 148 Radiobølger 157 Digital og analog 160 Mob iltelefoni 168 Højtaler 170 Register 5


Ny Prisma 9

Sådan bruger du bogen

1.6 1.7

Ikoner

Indholdsfortegnelse

Ikonerne er symboler, der gør det nemmere at bruge Ny Prisma 9.

1 indholdsfortegnelsen på de første sider i bogen kan du se, hvilke temaer Ny Prisma 9 indeholder.

Tallene viser, hvilke øvelser der findes til teksten. Her henvises til øvelsesark 1.6 og øvelsesark 1.7 fra kopimappen. I de fleste tilfælde lærer du mest ved at udføre øvelserne, inden du læser teksten.

Dette ikon viser, hvor i bogen, du 10 kan læse mere om emnet. Her er der henvist til side 10 i bogen. Raden ngcrii,vg:ir

i er;r:;nroon. ,t tj

,gt EI, k/ Iff,4,1:,e

Dette ikon viser, at du kan 4.3 arbejde med øvelser, hvor forskellige måleinstrumenter tilsluttes computer. Her drejer det sig om øvelse 4.3 fra kopimappen. Ikonet viser, at øvelsen af sikker hedsmæssige grund skal udføres af læreren. Ikonet bruges også, hvis apparaturet er meget dyrt.

...---

Radon boligen lkadortl er en radioaktiv luftart, glyf, dannes i onderOp i llerfra llev:eger den sig. op g.ne, jorden annosfxren. ilvis der siver nIdort Urlltlden.

tIlldet opllobei siu i ideluften. g.oneentraet siver ku kan ou Sneget, at det Ouer .1

5:1

tionen af radon kan stv!, ekt'. 1400' risikoen for at der toms i en bolig 110.y,t viero en radonb Dantnark rfl:t 1nuenude, der uiVCI" 200 Bu/ro". Det vil sige 200 henfald i sekundet pr. in'. o r a(14;i,icktiv e ,t...4o Stråling fra kroppen c 1 er (st,I,atInl,itguit 1,,it:ilic,n,i3n,e.rsk,L,ikuirso,popf_eln4 e ,.. rw ---i 1:ulstof-l4 dannes i uhyre srn'a engder i annoi i kroppen. sfxren. Ilerefter indgår det i kulstofs almndelige ou bliver uenneni rmadel,optauet kreti: ' voksent rnenneske bar omkring 1.40 e. kalium i kun 0,0(11"1"/‹. eller 2,4 mg af det er t i vok s aiun-41. °tul:rine. 20% af en. Satrunerilautrastarnrner kropp menneskets egen krop. m baggrundsstr:dingen fra

Ø

64

6


Ny Prisma 9

Register Bag i bogen findes et register. Brug registeret, hvis du hurtigt skal finde oplysninger inde i bogen. Opslagsordene står i alfabetisk orden.

H usketekster

Nogle tekster er fremhævet med kursiv. De er vigtige at huske i det fremtidige arbejde med fysik/kemi. Ordforklaringer Nogle ord er fremhævet i teksten. Det fremhævede ord uddybes i en farvet kasse.

tP

Spot

ags stråling

Belyser det faglige stof på andre måder, f.eks. bruges viden fra andre fag.

1---k Der eksisterer tre slags ioniserende partikler: Alfa,

4.4

beta og gamma. Wapartilder 1'5 alfa-kilden står der Nm-2.41, fordi den radioaktive kilde er en arnericium-isotop 241 kernepartik mangemed eksempler p6 et nu-

Hvad har du lært? Efter hvert kapitel findes nogle punkter, som repeterer de vigtigste begreber og sammenhænge i kapitlet.

d

ler.Nin er et ud der udsender alfa-Partikler. Alfa-partikler består of to protoner og to neutroner. helium-kerner. Det er heliu

to, atomrtikel, undrer blår %Ara udsenderen alfa-p' fald kernen sig. Grundstofnurnmeret er , fordi der forsvinder to r protoner fra kernen. Kernetallet falder fire, fordi de ogs6 forsvinder to neutroner. Der dannes et nyt grundstof, neptunium,

(3t

;.1-te siNP %P"

Lteg rrtrke til, at antallet af protoner og neutroner er ens p6beuge sider af pilen. Ved et radioaktivt henfald er det samlede antal protoner og neutroner 65 altid konstant.


Marathonløberen kan presse sin krop så meget, at musklerne mangler oxygen. Derefter må forbrændingen foregå den oxygen, og mælkesyren ophober ' - "sig i musklerne. Løberen bliver træt, og musklerne bliver stive.

Når man afs er møbler, bruger man en base og ikke en syre. Basen natriumhydroxid fjerner maling fra møbler eller lak fra gulve.


r I

Det sure, det salte, det basiske

Salte Vi skelner mellem simple ioner og sammensatte x 1.2 ioner. En simpel ion er et atom med en positiv eller en negativ ladning. Det kan f.eks. være natrium-ionen, Nat , kobber-ionen, Cu-1-+ eller chlor-ionen,

X 1.1

En sammensat-ion-består af mere end etatom, og den har en ladning. Nedenfor er nævnt nogle vigtige sammensatte ioner: • Sulfat-ionen SO4- • C arbonat-i onen CO3- • Nitrat-ionen NO3 • Ammonium-ionen NH4+

G Na+

Et salt er et stof, der er opbygget af ioner. Na+-ionen har en positiv ladning. Den består af 11 protoner og 10 elektroner. Cl- - ionen har en negativ ladning. Den har en elektron i overskud.

Kobbersulfat — blåsten CuSO4•5H20

Calciumcarbonat — marmor CaCO3

Salte er opbygget af positive og ( negative ioner. Kobberchlorid CuCl2

Kaliumnitrat KNOS

Natriumchlorid – et salt Køkkensalts kemiske navn er natriumchlorid. Formlen er NaCI. Det består af Nationer og Cr -ioner. Som fast stof er ionerne i NaCI ordnet i et rumligt mønster, et iongitter. Mellem de positive natriumioner og de negative chlor-ioner virker stærke elektriske kræfter, som holder ionerne sammen. Hver natrium-ion er omgivet af 6 chlor-ioner, og tilsvarende er hver chlor-ion omgivet af 6 natrium-ioner. 10


Det sure, det salte, det basiske

1.3X 1.4

Salt har gennem århundreder været en vigtig og værdifuld handelsvare. Tidligere brugte man salt til konservering, da saltet kød og fisk kan holde sig i lang tid. Salt anvendes også ved garvning af skind og fremstilling af glas. På Læsø har beboerne gennem flere hundrede år fremstillet salt. De gravede brønde, som saltvandet vældede op i. Efterhånden, som vandet fordampede fra brønden, steg saltkoncentrationen. Samtidig steg vandets massefylde. De udvandt saltet, når massefylden var så stor, at et hønseæg kunne flyde på saltvandet. Sydemesteren hældte saltvandet på en stor pande, som han opvarmede til 85 °C. En del af saltet udkrystalliserede sig på vandoverfladen, hvorfra sydemesteren kunne fjerne det.

1.5 1.6 1.7

Saltsydning på Danmarks Saltcenter i Mariager.

Processen hedder saltsydning. På Danmarks Saltcenter i Mariager og på Læsø syder man stadigvæk salt på traditionel Læsø-vis. I Østjylland fremstillede man i Middelalderen salt ud fra tang.

Tang optager salt fra havvan-

det. Man indsamlede tangen og brændte den. Saltet forsvandt ikke ved brændingen, men forblev i asken. Saltet udvaskede man så fra asken. I dag er salt ingen mangelvare, men et billigt råstof. I Danmark begyndte firmaet Dansk Salt A/S i 1966 at udvinde salt ved Hobro. Her ligger en salthorst, et underjordisk saltbjerg, med omkring 30 milliarder tons salt. Anvendelsen af salt har ændret sig meget gennem de seneste 100 år. Nu er salt ikke længere så vigtigt til konservering. Men det er vigtigt i den kemiske industri, hvor det hovedsageligt bliver lugt til fremstilling af natriumhydroxid, NaOH, hydrogen, H2 , og chlor, Cl,.


Det sure, det salte, det basiske

Opløser vi NaC1 i vand, bevæger vand-molekylerne ?(1.8 sig ind mellem ionerne og ødelægger derved iongitteret. Cl--ioner og Na+-ioner bevæger sig frit rundt i vandet, og opløsningen kan lede en elektrisk strøm. 44 Opvarmer vi NaCI, begynder ionerne at vibrere på deres plads i gitteret. Fortsætter opvarmningen indtil smeltepunktet, bliver bevægelserne så voldsomme, at iongitteret går i stykker, og ionerne bevæger sig rundt imellem hinanden. Smeltet NaC1 kan lede strøm. Saltes egenskaber Alle salte er opbygget af ioner, og ionerne sidder i et regelmæssigt mønster, som kaldes et iongitter eller et krystalgitter. Saltenes iongitre har forskellige former alt efter, hvilket salt der er tale om. Krystallernes form afspejler iongitterets form. Køkkensalts krystaller er kubiske, ligesom NaCI har et kubisk iongitter. Nogle salte har vandmolekyler indbygget i iongitteret. Vandmolekylerne sidder ordnet i iongitterets mellemrum. Det hedder krystalvand. Kobbersulfat, CuSO 4, kan indeholde krystalvand. I blåt kobbersulfat er der for hver Cu p-ion og SO4---ion indbygget fem vand-molekyler i iongitteret. Man skriver CuSO4• 5 H2 0. Opvarmer vi det blå kobbersulfat, fjerner vi krystalvandet, og stoffet bliver hvidt. I I et salt er ionerne placeret i et iongitter. I fast form kan et salt ikke lede en elektrisk strøm, fordi ionerne har l faste pladser. Et salt, der er smeltet eller opløst i vand, ( kan lede strøm, fordi ionerne her kan bevæge sig.

12

I NaCI er hver natrium-ion omgivet af 6 chlor-ioner. Køkkensalts krystaller er kubiske, akkurat som iongitteret er kubisk.

Kubisk: Figur, der har form som en terning.

J Der kan gå strøm gennem et smeltet salt. Det er de frie ioner,' I der er bærere af strømmen.


Det sure, det salte, det basiske

1.10 Lindealleen ved Odder er fredet. For ikke at skade de smukke gamle træer saltes der aldrig i alleen.

Danmark bruger årligt omkring 325.000 tons salt til at holde vejene fri for sne og is.

Når saltets ioner er fordelt -mellem vand-molekylerne,

har disse svært ved at placere sig tæt ind til hinanden i et fast mønster og blive til is. Vejsalt, der spredes ud over is eller sne, vil opløses i isen og derved nedsætte frysepunktet. Isen smelter, og sneen bliver til en grødet masse.

Vands frysepunkt er 0 men saltvands frysepunkt er lavere. Havvandet omkring Danmark har et frysepunkt på omkring -2 °C.

Vejsalt har ingen effekt, når temperaturen er under -10 °C. Det er ofte NaCL der bliver brugt til vejsalt. Men NaCl. kan skade træer og buske, så hvor beplantningen ikke kan. t'ale-NaC1,.kan man i stedet Øge salte, der er gødningsstoffer.

Almindelige salte

Hverdagsnavn

Kemisk navn

Køkkensalt

Natriumchlorid

Salmiak

Ammoniumchlorid NH 4 CI

Gips

Calciumsulfat

Kemisk formel

Ioner

NaCI

Na+

CaSO4

Anvendelse

Krydderi, vejsalt

Cl -

NH4+ Cl"

Smagsstof i slik

Bandager om brækkede lemmer,

Ca++ SO4--

figurer Blåsten

Kobbersulfat

CuSO4

Cu++ SO4--

Kalk, marmor

Calciumcarbonat

CaCO3

Ca++ CO 3--

Chilesalpeter

Natriumnitrat

NaNO3

Na+

Salpeter

Kaliumnitrat

KNOS

K+

Træ-svampemiddel

Tavlekridt, byggemateriale

NO 3- Gødning NO3Gødning, krudt

13


Det sure, det salte, det basiske

Syrer og baser 1.12

Du har tidligere lært, at syrer indeholder H+-ioner, og at mange baser indeholder OH--ioner. Fremover vil vi benytte en mere præcis beskrivelse af syrer og baser. En syre er et stof, der kan afgive 1-1±-ioner. En base er et stof, der kan optage H+-ioner. Når en syre og en base reagerer, afgiver syren H}-ioner til basen.

Hidtil er du kun stødt på Hel som en vandig opløsning, der kaldes saltsyre. Men i posen er HC1 en gasart. Som gas er hydrogen og chlor bundet sammen med en kovalent binding. Tilsammen danner de et molekyle. Når HCI-gassen reagerer med vand, sker der følgende kemiske reaktion: HCI + H 2 0 — Cl- + 1-130+

HC1 er en syre, fordi den afgiver en H±-ion. W-ionen bevæger sig ikke frit omkring i vandet. Den binder sig til et vand-molekyle. Ammoniak, NH 3 , og saltsyre, HC1, kan reagere med hinanden på følgende måde: NH 3 + HC1 —■ NH 4+ + Cl -

14

Når gassen gassen HC1 reagerer med vand, afgiver et HC1-molekyle en Hk -ion til et vand-molekyle. 1 væsken er der C1--ioner og H30+-ioner.


De sure, det salte, det basiske

HO og NH3 fordamper fra de to skåle. HCI afgiver en H + -ion til NH3 Der dannes NH4CI.

HC1 er en syre, fordi den afgiver en H +-ion. N1-1 3 optager H + -ionen, derfor er det en base. Ammoniumchlorid er et salt, der består af ionerne NH 4 + og Cl-. Saltsyre er en stærk syre. Alle HCI-molekylerne har afgivet deres syrebrint som H+-ioner.

Stærke og svage syrer Den hydrogen, en syre kan afgive som 1-1+-ioner, hedder syrebrint. Der eksisterer både stærke og svage syrer. Citronsyre og eddikesyre er svage syrer, mens saltsyre og svovlsyre er stærke syrer. Stærke syrer afgiver let H+, ioner, mens svage syrer holder bedre på H+-ionerne. (Når HC1 reagerer med vand, afgiver alle HC1-moleky lerne deres syrebrint som H +-ioner til vand-mole, kylerne. HC1 er en stærk syre. HCI --> H + + Cl -

Eddikesyre, CH 3 COOH, er en svag syre. Det er kun omkring 1% af eddikesyre-molekylerne, der afgiver H+-ioner til vand-molekylerne. CH 3 COOH 4=' H + + CH3C00-

Ved svage syrer indstiller der sig en ligevægt mellem antallet af syre-molekyler og ioner. Pilen Mod højre viser, at eddikesyre-molekylet afgiver en 14 +-ion. Pilen mod venstre viser, at H+-ionen og den negative ion finder sammen og gendanner eddikesyre-molekylet. Eddikesyre er en svag syre. Kun 1% af molekylerne har afgivet deres syrebrint som H+-ioner.

Der er ligevægt, når antallet af molekyler, der splittes, er det samme som antallet af ioner, der finder sammen. 15

1.13 1.14


Det sure, det salte, det basiske

Elektrolyse af saltsyre Elektrisk strøm kan spalte saltsyre, HCI, i hydrogen og chlor. Processen hedder elektrolyse.

2 Cl- —+ 2 e" + C12 H+-ionerne bevæger sig hen til minuspolen. Her reagerer de med en elektron.

To hydrogen-atomer reagerer og danner et hydrogen-molekyle. Der bobler hydrogen op. 2H + + e - H,

Vi hælder saltsyre i et elektrolysekar. I saltsyre, er HC1molekylet adskilt i ionerne Clog H+. Når vi sætter jævnspænding til karret, bobler der luftarter op både ved pluspolen og vedminuspolen. Ved at undersøge luftarterne finder vi ud af, at der dannes chlor ved pluspolen og hydrogen ved minuspolen. C1'-ionerne bevæger sig hen til pluspolen. Her afgiver de hver en elektron og bliver til chlor-atomer. To chlor-atomer reagerer og bliver til et chlormolekyle. Der bobler chlor op.

Syrer Navn

Kemisk formel

Ioner i vand

Syrestyrke

Saltsyre

HCI

H+ Cl'

Stærk

Svovlsyre

H2SO4

H + 50 4 --

Salpetersyre

HNO3

H + NO3-

Stærk

Fosforsyre

H3PO4

H+ H 2 PO 4 - HPO4 -- P 04

Middelstærk

Kulsyre

H2CO3

H + HCO 3 - CO3--

Svag

Eddikesyre

CH3COOH

H + CH3C00-

Svag

HSO4-

Stærk

r Hæld aldrig vand i syre Når man hælder vand i koncentreret svovlsyre, bliver vandet liggende øverst i syren, fordi det har den mindste massefylde. Når syren reagerer med vandet, kan tempera-

16

turen stige så voldsomt, at det sprutkoger. Så sprøjter den varme syreud til alle sider. Hæld aldrig vand i syre!

Fortynder man en stærk syre med vand, skal man altid hælde syren i vandet i en tynd stråle. Syren fordeler sig, og temperaturen stiger ikke så voldsomt.


Det sure, det salte, det basiske

Stærke og svage baser Baser kan ligesom syrer være stærke eller svage. Ammoniak, NH3 , er en svag base. Når ammoniak reagerer med vand, er det kun omkring 1% af ammoniak-molekylerne, der optager en H+-ion. NH 3

Man må aldrig bruge syre til at fjerne kalkpletter på marmor, CaCO 3, da en syre reagerer med carbonat-ionen fra marmor.

+ H 20

NH4+ + OH -

Mange salte indeholder OH--ionen, som er en stærk base, der meget let optager 11 ±-ioner. Natriumhydroxid, NaOH indeholder ionerne Na + og OH-. Man omtaler ofte NaOH som en stærk base, selv om det er 0H--ionen,-der er basen. Carbonat-ionen, CO 3 -- er f.eks. en base, der er lidt stærkere end ammoniak. Alle salte, der indeholder carbonat-ionen, reagerer basisk. I vand er reaktionen: CO 3--

+ H2 0

r–>

HCO 3- + OH -

Marmor hedder også calciumcarbonat. Det indeholder carbonat-ioner. Marmor reagerer som base med f.eks. eddikesyre. CO 3 --

+ CH 3 COOH

4='

HCO 3 - + CH3C00-

Baser Navn

Kemisk formel

Ioner i vand

Natriumhydroxid

NaOH

Na+ OH -Stærk

Natriumcarbonat, soda

Na2CO 3Na+ CO 3— HCO 3- OH - Middelstærk

Kalkvand*

Ca ( OH )2

Ca++ OH-

Middelstærk

Ammoniak

NH3

NH 3+ OH-

Svag

Basestyrke

*Kalkvand er kun en middelstærk base, fordi der ikke kan opløses ret meget calciumhydroxid i vand.

17

28


Det sure, det salte, det basiske

Drypstenshuler De smukke og spændende drypstensformationer skyldes en syre/basereaktion. Drypstenshuler ligger i områder med kalkbjerge. Kalk er calciumcarbonat, CaCO3 . Regnvand optager CO, fra atmosfæren og de øverste jordlag og danner en meget fortyndet kulsyre. CO,

H20

-4—

H2CO3

34 , kuldioxid

vand

kulsyre

Når det CO,-holdige vand trænger ned gennem kalkbjergene, reagerer kulsyren med det basiske calciumcarbonat. 18


Det sure, det salte, det basiske

ær Atomer er uhyre små. I kemien er der brug for en speciel enhed, når man skal angive antallet af atomer, ioner eller molekyler i en væske. Man bruger enheden mol: 1 mol = 6,023 • 1023 På en flaske saltsyre, HC1, kan der stå 1 M. Det betyder, at der i 1 liter af saltsyren er opløst 1 mol HC1molekyler. 1 mol HC1 giver 1 mol H+-ioner, og de vejer meget nær 1 gram. Står der 4 M på flasken, er der opløst 4 mol HC1-molekyler i 1 liter af saltsyren. M betyder inol pr. liter. Man siger også, at saltsyren er 4-molær.

Der dannes calciumhydrogencarbonat, Ca(HCO3)2, som er letopløseligt. H 2CO 3 + CaCO3

Ca(HCO3)2

kulsyre + calcium-

calcium-hydrogencarbonat

carbonat

Når opløsningen med Ca(HCO 3)2 kommer i forbindelse med luften, fordamper vandet, CO, gasser af, og ligevægten forskydes helt mod venstre. Tilbage er der nu calciumcarbonat. I drypstenshulerne bliver væggene overtrukket med et lag kalkskorpe. Sker udskillelsen i loftet, får kalkaflejringen form som istapper. De hedder stalaktitter. Sker aflejringen ved gulvet, får kalken form som søjler. De hedder stalagmitter. Hvis der er metalforbindelser i kalken, kan drypstenene få alle mulige farver. pH-værdi

De fleste pH-værdier ligger mellem 0 og 14. pH- værdien fortæller om koncentrationerne af H+-ioner og 011--ioner i opløsningen. Man angiver koncentrationen af 11±-ioner i en opløsning med symbolet [Hl. I

en neutral opløsning er [ Hl = [OH-] . pH er 7.

I

en sur opløsning er [

I

en basisk opløsning er [ H+] < [OH-]. pH er over 7.

> [OH-]. pH er under 7.

pH-skalaen er ikke som en almindelig skala. Et trin på skalaen betyder, at antallet af H+-ioner i opløsningen ændres 10 gange. Falder pH fra 1 til 0 eller fra 3 til 2, bliver der 10 gange så mange 11±-ioner i opløsningen.

Syrer

Neutral

Baser 19

1.15


Det sure, det salte, det basiske

0

1

",

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Bromthymolblåt

14 1

6,0

7,6

Lakmus 5,7

8,0

Phenolphthalein 8,2

Thymolblat

1

1

1,2

2,8

8,0

Lakmus er en indikator, som skifter farve omkring 7. Den er rodblå i neutrale, blå i basiske og rød i sure oplosninger. Der eksisterer indikatorer, som skifter farve i andre områder. Man fremstiller pH-papir ved at imprægnere papiret med forskellige indikatorer. Med et pH-meter måler man direkte [Hl i opløsningen. Sure, basiske og neutrale væsker i kroppen Spyt Spyt har en pH-værdi på 6,8-7,0. I spyt eksisterer enzymet amylase, som spalter poly-sakkarider til di-sakkarider. Amylase fungerer bedst ved en pH-værdi på 6,8-7,0.

Mavesaft Mavesækkens mavesaft er sur og har en pH-værdi på ca. 2. I mavesaften eksisterer enzymet pepsin, som spalter proteiner. Pepsin fungerer bedst ved en pH-værdi nær 2.

Bugspyt Bugspyttet i bugspytkirtlen neutraliserer det sure maveindhold, så pH-værdien stiger til omkring 8.

Blod Blodets pH-værdi er 7,4. Hvis pH-værdien afviger mere end 0,4, er det livstruende.

20

10,0 9,6 ----(Der findes mange forskellige

indikatorer. De skifter farve ved forskellige pH-værdier.


Det sure, det salte, det basiske

Xeutra0sation Hvis man blander saltsyre, HCI, og natriumhydroxid, 1.16 NaOH, får man blandet ionerne fra de to opløsninger 1.17 sammen. I skålen er der følgende ioner: Nat, OH-, H+ og Cl- .

I en blanding af natriumhydroxid og saltsyre, findes ionerne Na+, OH-, H+ og Cl . OH- og H + reagerer med hinanden og danner vand, mens No + og Cl- ikke deltager i reaktionen.

Basen OH- og H+ fra saltsyren reagerer med hinanden og danner vand, H 2 O. Opløsningen bliver neutral, hvis [011-] og i skålen er den samme. Na+ og Cl- deltager ikke i reaktionen. Hvis man inddamper den neutrale væske, fordamper vandet, og der er NaCl tilbage. Na + + OH - + natriumhydroxid

+ Cl- — Na + + Cl- + H20

+ saltsyre

natriumchlorid

+ vand

Da Nat og Cl- ikke deltager i reaktionen, sletter man dem ofte i reaktionsskemaet. OH -+

H +

—■ 1120

hydroxid-ion + hydrogen-ion —■ vand

Andre sure og basiske opløsninger kan iiputralisere hinanden på samme måde, som saltsyre og natriumhydroxid neutraliserede hinanden. Når man blander en sur og en basisk opløsning, optages syrens 11+-ioner af basen. En syre og en base kan neutralisere hinanden.

21


Det sure, det salte, det basiske

Titrering 1.18 1.19

Hvis vi har en base med en kendt koncentration, kan vi sammenligne syreindholdet i forskellige sure opløsninger eller madvarer, f.eks. sodavand og citrusfrugter. Vi drypper langsomt basen ned i den sure opløsning, mens vi holder øje med pH-værdien. Et pH-meter er mest nøjagtigt, men en syre-base indikator som f.eks. lakmus eller phenolphtalein er også velegnet. I begyndelsen stiger pH langsomt, men når H + -ionerne rvedatværebrugtop,stigerpHpludselig voldsomt. En dråbe base er nok til at få pH til at stige flere enheder. Det kaldes omslagspunktet. Her svarer mængden af syrebrint i den sure opløsning til mængden af base, vi har tilsat. pH-værdi 14,00 Titrering af HC1 med NaOH

12,00 10,00 8,00 6,00

4,00 2,00 200

I 220

i 240

i 260

i 280

0 300

Tilsatte dråber NaOH

Jo mere base, vi skal tilsætte opløsningen, før omslagspunktet indtræffer, jo mere syre var der i opløsningen. Vi kan tilsvarende måle mængden af base i en opløsning ved at dryppe en syre med en bestemt koncentration i. På hospitaler og i industrien bruger man ofte syrebase titrering til at bestemme ukendte syre- eller basekoncentrationer. 22

Natriumhydroxid, NaOH, dryppes ned i saltsyre, HCI. I begyndelsen stiger pHværdien kun langsomt. Ved opslagspunktet får ganske få dråber NaOH pH-værdien til at stige fra 3 til 7 0.


Det sure, det salte, det basiske

Hvad har jeg lært? o Et salt er et stof, der er opbygget af ioner. o Ionerne i et salt sidder i et fast mønster,' et iongitter. o Et salt, der er smeltet eller opløst i vand kan lede en elektrisk strøm. • Nogle salte har vand-molekyler indbygget i iongitteret. Det hedder krystalvand. c' En syre er et stof, der kan afgive H+-ioner. o En base er et stof, der kan optage H+-ioner. • Når en syre og en base reagerer med hinanden, afgiver syren H +-ioner til basen. o pH-værdien ligger normalt mellem 0 og 14. • pH er 7 i en neutral opløsning, hvor [Hl = [OH-]. o pH er under 7 i en sur opløsning, hvor [Hl > [OH-]. o pH er over 7 i en basisk opløsning, hvor [Hl < [OH-]. • En syre og en base kan neutralisere hinanden. o Ved en neutralisation reagerer syre og base med hinanden, så opløsningen bliver neutral. o Ved titrering kan man sammenligne syreindholdet i forskellige opløsninger eller madvarer.

23


;,""-

,/

..-■jel'''

.J 2566* , ,,•.'''' . -

r3.--

',:-.,>;IE-23---#---,■--- _.,,-"- '‘._m..- _...-- _;:- -;

>

'''',. ......" --›...#' ,t • . - , i > . ''' -f _.....,;-'5„...:.1

-----.% -..

- . -. -:' --

._,.. __,.— -..„_ ;—.."1 -____ c-ni --_—....„.... ,.....„, ,."--

-

itv, vi'? * -1

..

N, .s.

11: 11

i f , ri

f'111:1----7 !..x. ,,.


julest'ernerne bliver passet ogjkjet me lys, de rette gødningsmængder og vand, så de er klar til salg i december måned. ."4

Naturen er forunderlig. Den danner en række stoffer, som genbruges og indgår i forskellige kredsløb. Mennesket har indflydelse på balancen i naturens kredsløb. ..,,

I haver, i gartnerier og på marker spreder vi gødning og kalk for at høste mest muligt pr. arealenhed. Hvis kunstgødning og gylle spredes i for store mængder, er de skadelige for miljøet. Hvis vi skal undgå at ødelægge naturens balance, er det vigtigt at kende noget til jordens pH-værdi, dens indhold af salte og planternes næringsbehov.

Landmanden udleder ammoniak, NH3, på marken. Luftarten opløses i vandet i den fugtige jord.


Jordens salte

Gødning Næringsstofferne til planter Planter har brug for en række forskellige grundstoffer Tor at kunne udvikle sig. Den største del af planten består af kulhydrater, •som er•• opbygget af kulstof, hydrogen og oxygen. I deri-øvrig-e del af planten indgår mineralske stoffer, som planten har optaget fra jorden. I planternes blade foregår fotosyntesen, hvor bladene 142 ved hjælp af energi fra lys, kuldioxid fra luften og vand -fra jorden dannefkulhydrater og oxygen. _ fjorden foreko-mmer næringsstofferne som ioner. Planterne optager vand og næringsstoffer gennem rødderne.

rCl Fq

rogen, H

Kålid, K Magnesium, Mg Calcium, da Svovl, S Natrium, Na

'd &yCu Jern, F-e Mangan, Mn Zink, Zn Bor, B Molybdæn, Mo

Planterne kan ikke undvære nogen af ovenstående grundstoffer. De skal være til stede i passende mængder. Dette formuleres i minimumsloven. Den siger, at det stof, der er mindst af, sætter grænsen for planters vækst. 26

Af makronæringsstofferne (rød) forbruger planterne mere end 1 kg/ha/år. Af mikronæringsstofferne (blå) forbruger planterne mindre end 1 kg/ha/år.


Jordens salte

Minimumsloven kan illustreres med en træbalje, hvor den enkelte stav symboliserer en vækstfaktor, og baljens indhold af vand høstudbyttet. Den korteste stav bestemmer høstudbyttet. Hvis man gøder med et næringsstof, svarer det til at forlænge en stav. I naturen er det ofte nitrogen, der er i minimum. Derfor kan det hjælpe at tilføre nitrat.

Minimumsloven kan illustreres med en træbalje, hvor den enkelte stav symboliserer en vækstfaktor, og baljens indhold af vand høstudbyttet. Det korteste bræt bestemmer, hvor meget vand der kan være i baljen.

Stoffernes tilgængelighed Planterne optager de forskellige næringsstoffer som ioner. Grundstoffer, som ikke er på ion-form, men bundet i store molekyler, er først tilgængelige for planterne efter en nedbrydning af disse molekyler. Der er forskel på, hvordan de positive og negative ioner opfører sig i jorden. I jordvandet er de negativt ladede ioner let tilgængelige for planterne. Der er f.eks. nitrogen i form af nitrat, NO 3-, eller fosfat i form af H,PO4-. Ler er opbygget af meget små negativt ladede partikler. De negativt ladede lerpartikler fastholder de positivt ladede ioner. Det er f.eks. ammonium-ionen, NH4+ og kalium-ionen, K+.

\7 Lerpartiklerne er negativt ladede og tiltrækker de positive nærings-ioner. Ammoniumionerne, NH4 +, bindes på lerpartiklerne, mens nitrat-ionerne ikke bindes.

27

2.1 2.2 2.3 2.4


Jordens salte

Naturgødning 2.5

Gylle er en blanding af fast ko- eller svinegødning og urin. Bakterier omdanner gyllen til gassen ammoniak, NH 3 . Gassen har en stikkende og gennemtrængende lugt. Når gyllen spredes på markerne, vil ammoniakken opløses af vandet i jorden og danne ammonium-ioner, NH 4 +, som planterne kan optage. Den kemiske reaktion er: NH 3

+ H 20

NH4+

En gyllevogn med slæbeslanger sørger for, at ammoniakken hurtigt går i forbindelse med jordvandet. Derved bliver tabet af ammoniakdampe ret lille.

+

ammoniak + vand —■ ammonium-ion + hydroxid-ion

Bakterier kan omdanne ammonium-ioner til nitrater, som planterne også kan optage. Det foregår i to trin: 1. trin: 2 NH4+

+ 3 02 -+ 2 NO 2 - + 2 H 2 0 + 4 H+

ammoniumion

+ oxygen

nitrit + vand + hydrogenioner

2. trin: 2 NO 2 + 0 2

nitrit

28

2 NO,-

+ oxygen --> nitrat

Ammonium-ionen omdannes til nitrat, som planterne også optager.


I

Jordens salte 1

~firm] ,. I Danmark fremstilles mineralsk gødning på fabrikken Kemirå i Fredericia. Her produceres 1,3 millioner tons kunstgødning om året. Halvdelen eksporteres til andre lande.

På katalysatorens overflade dannes ammoniak. Kemisk sker der følgende:

Råstofferne til fremstilling af gødning indeholder kemiske forbindelser med nitrogen, N, fosfor, P, og kalium, K.

Herefter nedfryser man ammoniakken til -33 °C, hvilket .gpr, at gassen fortættes til væske og dermed lettere kan transporteres til Danmark. Man bearbejder ammoniakken til salpetersyre og videre til NPK-gødning.

N 2 +3 H, 2 NH,

---

Kaliumforbindelserne består for det meste af kaliumchlorid, KCI. Det er dannet ved aflejringer i havvand for mange tusinde år siden. Det importeres til fabrikken i Fredericia fra Europa og Nordamerika. Man graver KCI op fra jorden. Også fosfatforbindelserne graves ud af tidligere havaflejringer. Fabrikken henter råfosfat fra bl.a. Rusland.

Fremstillingen af salpetersyre foregår i tre trin, hvor der ledes oxygen sammen med ammoniak. Kemisk sker der følgende: 4 NH, + 5 0, -4 4 NO + 6 H20

NO reagerer med luftens oxygen. Nitrogenforbindelserne dannes ud fra ammoniak, NH3 . Der findes ikke virksomheder i Danmark, som fremstiller ammoniak. Haldor Topsøe producerer dog katalysatorer til fremstilling af ammoniak. En katalysator er et stof, som fremmer en kemisk proces uden selv at blive omdannet. Kemira importerer ammoniak fra fabrikker i England, Holland og Polen. 7/:

På ammoniakfabrikken er der tanke med nitrogen, N,, og hydrogen, H„. Disse stoffer leder man ind i en reaktor, hvor de under højt tryk og høj temperatur ledes hen over en katalysator.

2 NO + 02 —* 2 NO2 NO, ledes ind i et tårn, hvor det reagerer med vand og yderligere oxygen. 4 NO 2 + 2 H 2 0 + 02 -4 4 HNO,

Salpetersyren bruger man til fremstilling af kunstgødning, der indeholder nitrogen i form af nitrat-ioner, NO3-, evt. i forbindelse med ammonium-ioner, NI-I4±.

Fabriksanlægget Kemira ved Fredericia. Her produceres mineralsk gødning.

29


Jordens salte

Mt

kredskg b ge

2 gerer me 02 og,H,2 0`„41(:1,Q HNO og regn

bakte

anner N 2 3 1f en til NO 3 i jorden og omvendt

38

I naturen sker der hele tiden stofomdannelser. I nitrogenkredsløbet indgår nitrogenatomerne i forskellige kemiske forbindelser. Nitrogen findes frit i atmosfæren som N2-molekyler. De fleste planter kan ikke direkte bruge luftens nitrogen, men må optage nitrogen i form af nitrat, NO3 - . Det er kun bælgplanter og visse alger, som selv kan omsætte luftens N2-molekyler. 30

g

naturen


Jordens salte

Bakterier spiller en væsentlig rolle for nitrogenlu-edsløbet. Bakterierne er med til at nedbryde det organiske stof i døde planter og dyr. Ved denne proces dannes NH4+-ioner og NO3--ioner.

)ladene falder af træerne

Nitrogenet, som er bundet i planterne, indgår i de 2.6 stoffer, dyrene har brug for til opbygning af kroppen. 2.7 Resten udskilles som urin og afføring. Herefter omdanner bakterier det organiske stof til ammoniak. En gruppe bakterier er også i stand til at omdanne jordens nitrat til N 2 . Kredsløbet er slut.

NI-h optages af%gnen

død tang og døde fisk afgiver NH3 til luften

grisen har afføring •

afføring;: af ®' et NH3 som sejles af overflåden

tang og algei''4:ita

eri r

31


Jordens salte

Forskellige gødningssalte 2.8 De grundstoffer, som planterne hyppigst mangler, 2.9 er nitrogen, N, fosfor,y og kalium, K. Hvis planter2.10 ne mangler nitrogen, bliver de blege og gule og vokser langsomt. Hvis man goder med nitrat, bliver de kraftigere og mørkegrønne. En græsplæne, som har fået gødning er mørkegrøn og vokser hurtigt. Fosformangel forsinker frømodningen. Mangel på kalium, K, giver en svagere stængel og dermed risiko for skader efter blæst og regnvejr. Det er derfor vigtigt for landmanden, gartneren eller havemanden at gode jorden rigtigt.

Græsplænen gødes med plænegødning. NPK, 15-5-14.

Før der skal gødes, foretager landmanden eller gartneren en kemisk analyse af jorden for at finde frem til, hvilke gødningssalte jorden mangler.

Klorfattig NPK gødning 15-5-14 med magnesium, bor og svovl

Indholdsgaranti 15,096 total kvælstof (N) 8,9% nitratkvælstof (N) 6,196 ammonlumkvælatof (N) 4,6% citrat- og vandopløseligt fosfor (P) 3,2% vandoplosallgt fosfor (P) 13,6% vandoploseligt kalium

1,5% total magnesium (Mg) 1,496 vandoploseligt magnesium (Mg) 0,020% total bor (B) 0,017% vandopløseligt bor (B) 4,4% total svovl (5) 4,0% vando løseligt svovl (5)

Varedeklaration fra en pose NPKgødning. På mineralsk gødning angives indholdet af N, P og K på pakningen. Der er 15% nitrogen, N, og 7,8% fosfor, P, samt 3,696 kalium, K.

Nitrogen - , fosfor- og kaliumsalte -til gødning Gødningssalt

Kemisk formel

Nærings-ion

Indhold

Handelsnavn

Ammoniumnitrat NH4 NO 3, CaCO 3 NH 4+, NO3-

27,0% N

Kalkammon-salpeter

Ammoniumsulfat (NH4)2SO4NH4+

21,0% N

Svovlsur ammoniak

Natriumnitrat

NaNO3

NO3-

16,0% N

Chilesalpeter

Calciumnitrat

Ca(NO3)2

NO3-

15,5% N

Kalksalpeter

H2PO4

20,0% P

Superfosfat

Calciumdihydrogenfosfat Ca(H2PO4)2 Kaliumchlorid

32

KCI

49,0% K


Jordens salte

Nitrogen forekommer som nitrat-ioner, N. eller ammonium-ioner, NH4+ . Fosfor optages, når det indgår isalte af fosforsyren H3PO4 . Kalium optages af planten, blot der forekommer K+-ioner i jorden. Blade fra rapsplanter. Det gule er dyrket uden nitrogen, det grønne med nitrogen.

ar tyring på computer I driften af et moderne landbrug er computeren et vigtigt hjælpemiddel for landmanden. For at opnå den bedste udnyttelse af jorden skal landmanden have kendskab til jordbundsforholdene og planternes udnyttelse af den gødning og kalk, som spredes på markerne. Der er nu tekniske muligheder for, at man kan tage hensyn til variation af jordtype på den enkelte mark. Det kaldes positionsbestemt dyrkning. Målet med positionsbestemt dyrkning er en effektiv udnyttelse af gødning og kalk. Hver enkelt del af marken får lige

netop den mængde gødning, som giver det maksimale udbytte. Samtidig undgår man udvaskning til vore vandløb. Positionen på marken fast= lægges med GPS (Global Positioning System).

Det er et udstyr, der ud fra signaler fra satellitter kan fastlægge positioner på Jorden. Jordprøver udtages, og samtidig registreres positionen på marken elektronisk. Landmanden indtaster de oplysninger, som jordbundsanalysen giver. Næste gang, landmanden er på det samme sted, registrerer en computer i traktoren stedet og gøder ud fra de oplysninger, jordprøven har vist. Ved høst registreres udbyttet på den ÇIyikelte position. På den måde opnår landmanden en høj udnyttelsesgrad af gødning og kalk.

Landmanden benytter et computerprogram for at holde styr på informationerne til den bedste markplanlægning.

33


Jordens salte

KaOkniing af jorden Jorden bliver sur Jordens" surhedsgrad afhænger af, hvor mange H t ioner der er i jorden. Hvis jorden får lov til at passe sig selv, vaskes kalken ud, og jorden bliver langsomt mere sur. Det vil sige, at pH-værdien bliver lavere. Forsuringen sker især på grund af følgende: • Mikroorganismerne udskiller kuldioxid, der reagerer med vandet i jorden og danner kulsyre, H,CO3. • Planternes rødder danner kuldioxid, der også reagerer med vandet i jorden og danner kulsyre, H,CO3. • Regnvandet er surt, fordi det indeholder svovlsyre, H,SO 4 , og salpetersyre, HNO3. • Der anvendes surtvirkende nitrogengodninger i form af NH4+. Dannelsen af kulsyre sker på følgende måde: CO,

+ H20

kuldioxid + vand

H2CO3 —› kulsyre

I praksis foretages pH-målinger i jord, ved at man opslemmer en jordprøve i vand og tilsætter calciumchlorid. Tilsætningen af calciumchlorid ændrer pH lidt. Derfor anvender landbrug og gartnerier reaktionstal, leLR„ som udtryk for jordens reelle surhedsgrad. _ R, = pH + 0,5

Hvis jorden er meget sur, sidder der mange 1-1±-ioner på lerpartiklerne. Så er der ikke plads til de positive nærings-ioner. De bindes ikke og kan derfor udvaskes til grundvandet.

34

En lerpartikel er negativt ladet og tiltrækker derfor de positive ioner. jo mere sur jorden er, des flere Nf ioner vil der sidde på den.


Jordens salte

Landmanden kalker jorden hvert 4. år. Ærter, roer og lucerne er specielt kalkkrævende afgrøder.

Kalkning 2.11

Kalkning af markerne er med til at give mikroorganismerne de rette livsbetingelser i jorden. Surhedsgraden ændres, når man tilfører kalk, CaCO3.

2.12

CaCO3 består af calcium-ioner, Ca', og carbonationer, CO3 --. Ca+tionerne fortrænger H + -ionerne på lerpartiklerne. H + -ionerne reagerer med CO 3 -- og danner HCO3 -. Den kemiske reaktion er: Ca' + 2 H + + 2 CO, — —■ Ca(HCO,),

Calciumhydrogencarbonat, Ca(HCO 3)2 , er opløseligt i vand og bliver derfor udvasket. På denne måde fjernes H+-ionerne, som gør jorden sur, og pH stiger.

Kalk fjerner overskuddet af H +- Når ioner, som gør jorden sur.

jorden mangler kalk, vil der være gode livsbetingelser for visse planter. En græsplæne, hvor tusindfryd og mos trives, mangler sikkert kalk. 35


Jordens salte

Illtsviind il vandet Åndenød Nitrat-ioner, NO 3-, er vigtig plantenæring. Men hvis der gødes med mere, end planterne kan optage, bliver NO3- en forureningskilde. NO 3--ionerne bindes ikke til lerpartiklerne, da disse også er negativt ladede. NO3-, ionerne opløses let i vand, og hvis de ikke optages af planterne, bliver de let udvasket. Nitrater føres med regnvand ned til grundvandet 2.14 eller gennem drænrør ud til vandløb. Hvis nitrater og fosfater ender i vore vandløb og søer, medfører det en stor algevækst. Vandet bliver uklart, og sollyset kan kun nå,algerne i det øverste vandlag. Derfor dør algerne længere nede og faider_til bunds. Her nedbryder bakterier de døde alger. Da der kommer mange alger, bruger bakterierne hurtigt al oxygenen. Det skaber iltmangel til skade for fiskene. 2.13

..,...t,,,.•-•-, '-'

-.,.::

N ;(),,,

Algevæksten i søen skygger for Solen, så vandplanternes fotosyntese går i stå.

• .,

y( ,,FA

(. .,'

. -.• :i.

,! _it lf .

_ ,,, , , ._

•,..,.,_....,„ . "' l'*'''

.

,.•.-i—f ,..., `.-,...-4,

til

'--,-------t°.:.,-,,„,.4., ---.....J.,_...,

4 ,115%'''

...-,:~›..4

i,

'''''''fr," ,.' '';''''''•: -,

Nitrater og fosfater, som løber ud i vandløb, skaber forurening og dermed iltsvind.

36


Jordens salte

„Det Døde Hav — to kilometer” Overskriften er hentet fra et skilt uden for det lille fiskerleje Stines-minde ved Mariager Fjord. Skiltet blev lavet af beboere fra byen i 1997. Efter en varm eftersommer uden blæst blev Mariager Fjord erklæret for død på grund af iltmangel. Fjorden var så voldsomt ramt af iltsvind, at fiskene døde. —De døde fisk flød rundt i vandkanten, og hele omegnen mærkede lugten af svovlbrinte, H2S, som blev frigjort fra fjordbunden. Ved voldsom iltmangel i vandet sker der det, som kaldes en bundvending. Der frigøres store mængder svovlbrinte, som bobler op og rører rundt i bundlaget. På lavt vand stinker det ganske forfærdeligt, og bundlaget får en hvid overflade. Forklaringen er, at svovlbrinte i forbindelse med

Ilthungrende ål søger ind i Mariager havn, 30. aug. 1997.

kalium- og ammoniumsalte danner et hvidt bundfald. Landbruget fik en stor del af skylden for iltsvindet i MariagerFjord. Man talte også om forur ening fra dambrug og om for dårlig rensning af spildevandet på rensningsanlægget i Hobro.

Døde fisk på stranden ved Mariager fjord i slutningen af august måned 1997.

Miljøkatastrofen satte skub i den politiske debat om vores vandmiljø. Det resulterede i, at vandmiljøplan II blev vedtaget i foråret 1998. Den regulerer bl.a. landmændenes forbrug af gødning på markerne. Man hår senere konstateret, at ;udledningen af kvælstof i 1 ( Mariager Fjord ikke er større end andre steder. Men fjorden er sårbar, fordi den yderste del af den er meget smal og lavvandet. Det betyder, at der sker en ringe udskiftning af vandet I foråret 1999, halvandet år efter miljøkatastrofen, kunne biologer konstatere, at iltindholdet igen var normalt. Man forventer, at der i løbet af 3-5 år atter vil være et dyreliv som før katastrofen. Det gælder især, hvis blæsten går frisk over fjordens vande, for den økologiske balance i fjorden er stadig meget sårbar.

37


Jordens salte

Rensiiing for sa0te NPO-forurening NPO-forurening er en samlet betegnelse for nitrogen, fosfor og organisk stof, som udledes i vore vandløb. Nitrogen i nitrat,.NO3-, stammer fra udvaskning af landbrugsjord. Marker, der fra efteråret er grønne med vintersæd, braklægning af arealer og forbud mod udlægning af husdyrgødning om efteråret skal tilsammen sikre en mindre udvaskning af nitrater. Fosfor findes i fosfat, PO4— , fra byspildevand, og organisk stof i vandet stammer f.eks. fra dambrug og byspildevand.

Vinterbyg på marken skal optage overskuddet af gødningssalte, så de ikke udvaskes i vandmiljøet.

Rensningsanlæg 2.15

I et moderne rensningsanlæg omdannes spildevandets nitrogenforbindelser til frit nitrogen, N,. Det foregår, når det organiske stof, nedbrydes af bakterier. De danner ammoniak på samme måde som i naturen og i rodzoneanlægget. Ammoniakken reagerer med oxygen, så der dannes nitrat. Det ledes sammen 30 med organisk stof, og uden tilførsel af oxygen omdanner mikroorganismer nitrat-ionerne til nitrogen. Da atmosfæren i forvejen består af 79% N,, har vi nu fået fjernet nitrogen fra spildevandet uden at gøre skade andre steder.

2.16

1 et moderne rensningsanlæg foregår der mekanisk, biologisk' og kemisk rensning.

Fosfat-ionerne fjernes, ved at man tilsætter en opløsning af jernsulfat. Derved bindes fosfat-ionerne i et kompliceret sammensat bundfald.

sandfang

tilsætning af mikroorganismer og jernsulfat

Iuftningstar


Jordens salte

ti

' bakterier

organisk stof

bakteriere

Rodzoneanlæg renser spildevandet for nitrater. I anlægget tilsættes nogle jernsalte, som binder fosfat-ionerne.

NO,-NO ,3

bakterier,

.;_ NH3'r

H0 -4-,dta-f_wiatr.~1

J

bakterier

4

C/2 \‘'

Rodzoneanlæg Der er i de senere år etableret rodzoneanlæg til rensning af spildevand fra mindre byer og sommerhusområder. I et rodzoneanlæg ledes spildevand gennem en sump med f.eks. tagrør. Tagrørene optager oxygen fra atmosfæren, så der i umiddelbar nærhed af rødderne er oxygenholdigt vand. Resten af vandet i rodzoneanlægget er oxygenfrit. Spildevandet veksler altså mellem at være i oxygemige og oxygenfattige områder. Den kemiske proces ses på ovenstående tegning.

biogasanlæg slam

bundfældningstank

39


Jordens salte

over 50 mg/I mellem 25 og 50 mg/I

,",:sP ,$*ki ct„ . /L:d fr(...°4/ ,:/. .T. ''

,L,......„. -

/ D

a,

) — ‘1 • , i°.,,'41, -,.--_,,,,f

tig ,

„4ffl.c.---2s-:513 e ,--,,i1/4 . w z

.'

iff. P\,..,:)„7 4,,._.-7,

.,

11 ,-. .–•

_

(

;:j."

:e;.--°1-,°'t2‘?:::4": ;:t - P/ --d

l‘f!*

%).

1?W

k, .

q,,,,,,,;14,-,'"d

.--iii"°. ri' ''''':‘) hc);..412Ø,.2 -,•:,,,".1riLfL' `e air): ' -..(j1-*:Y4;'";°--74).". D 'b< kl.'3 ." ',Lar

't'. Q°

-,--?0

ls,"--) ° , Z; -`,V,d . (1 '- 7;Pr:: -g° ,r'jb`7.,;,,t;«11)...;::2' .

1-,3-i,f!g..

.4 -)

.,. it

'"i'4LFC" -4'

4,..,,r,,.-,,,-4"2' 1 'h\-.'"sr----- i. -m":).(9 , lirs,. ---., c.., --1,S-iil; \t-1. " 3.,-Ed (,. . _ / r-,,?• -d» 141''P'..P -=. iffitii 5, ,--,',C-n„----'—r---.'g5' ff T...-. :. :5.. ,f,--i.,,,,--. , 4, '4 54,4 ‘ 9 p--'1, .!a --. ''' t'W- - r . ---:,-\:-',' «''t‘'jo-r°.'-::

.

,..Ø

',P ,

\----' 1,:,..3.-,. •,

,

/

, .a

Çii):;'it., ° .-,,,

------)

1.....,_/,,,,,,_

,J; 'C'.,,,.4,...)'

", ,•••-■-b--....Y. ...W.'"7.'

(3-<!-/ --- ',,,;)

Ola ,.?2!.,-

/ 4 -', '..ra5..\' •_ -.,_.1:-:,....i '`,'-'-,(1'ir ,..A. ,tf--,,--7., '—

,

'S:,° 4.,..1_2-1._,( _.,31'.Q"r.-b-i 9 D- '1 '1,.,5 ..2 '',,.T . , .? --., 11 .

...-,

, ir

.711,1,›I 7,---- Vd1 -- ii,;'., ---,

:41::gç' tb).i$14

''Y :.1 '•.'" 6'1 ,...,6,5 .)-(---r \ ' . 13

rj

''''

'

,..

l_/.\`-`

V

Ø,

1., \

Nitrat og drikkevand Drikkevand fra vandhanen er grundvand, som er pumpet op af jorden. Grundvandet er oprindelig regnvand, som er sivet ned gennem jordlagene. lerjord-siver vandet langsommere end i områder med sand og grus. Ved en hurtig nedsivning risikerer man, at overskydende nitrater bliver ført helt ned til grundvandet. Drikkevandets kvalitet undersøges jævnligt ved hjælp af kemiske analyser. Man sikrer, at sygdomsfremkaldende bakterier eller giftige stoffer ikke findes i drikkevandet. Nitratindholdet i drikkevand må maksimalt være 50 mg/I. Det anbefales dog,_ at der ikke er mere end 25 mg/I. -Specielt spædbørn kan få ødelagt blodets evne til at optage oxygen, hvis de udsættes for nitratforgiftning. 40

Nit rat koncentrationen i vandværkernes boringskontrol fra perioden 1990-1998. Kun boringer over 25 mg/1 nitrat er medtaget.


Jordens salte

Hvad har du vært?

o De næringssalte, som planterne optager, findes i jorden som ioner. Der er 16 forskellige nødvendige grundstoffer for planter. • Minimumsloven fortæller, at alle næringsstoffer skal være til stede i passende mængder for at sikre planternes vækst. Et enkelt mangelstof sætter grænsen for planternes vækst. o Ler er opbygget af små negativt ladede partikler. De positivt ladede næringssalte, f.eks. NH 4+ og K+, vil tiltrækkes af lerpartiklerne og sætte sig på dem. o Nærings-ionerne NO 3- og H2PO4 er let tilgængelige for planterne. o Ammonium-ioner, NH4+ kan .ved tilførsel af oxygen omdannes til nitrat-ioner, NO3-. o Nitrogenforbindelser fremstilles ud fra ammoniak. Til fremstilling af gødning anvendes også svovlsyre, H2 SO4, og salpetersyre, HNO3. o Nitrogen indgår i et kredsløb i naturen. o Nitrogen, N, fosfor, P, og kalium, K, er de grundstoffer til planternes vækst, som hyppigst mangler i jorden. De spredes derfor som gødningssalte. o Jorden bliver sur, hvis den får lov til at passe sig selv. Jordpartikler har da et overskud af 1-14--ioner. o Surhedsgraden angives med reaktionstallet R. Det kan ændres ved spredning af kalk, CaCO3. o Nitrater og fosfater i spildevandet kan udrenses i et rodzoneanlæg eller rensningsanlæg. o Det anbefales, at drikkevandets indhold af nitrat ikke overstiger 25 mg/l.

41


Gamle sværd, der er fundet i Danmark. To af vores tidsaldre er navngivet efter metaller: Bronzealderen ca. år 1 700 til 500 f.Kr. og jernalderen ca. år 500 f.Kr. - til 750 e.Kr.

Guld har altid fascineret mennesker. Det findes frit i naturen. Andre metaller skulle man først lære at udvinde af malme. Kobber og sølv var blandt de første, senere kom tin, bly og jern til. Før år 4000 f.Kr. støbte man massive metalgenstande i sten- og lerforme. Fra 1700 - 500 f.Kr. anvendte man i Danmark bronze til blæseinstrumenter, smykker, værktøj og våben. I dag bruger mennesket mange forskellige slags metaller til utallige formål.

Mennesker bliver ved med at designe nye metaller til helt specielle formål. Måske engang også til menneskelignende robotter. 43


Jordens skatte

Ellektrongas I metaller kan nogle af elektronerne bevæge sig frit. Man siger, at de danner en elektrongas. Elektrongas findes ikke i salte, hvor elektronerne er bundet til de enkelte ioner.

1 et salt er ioner bundet til hinanden. Bindingen skyldes tiltrækning mellem positive og negative ioner.

Bindingen mellem metal-ionerne skyldes elektroner, der kan bevæge sig i hele gitteret. Metallet har en elektrongas. For at vise elektrongassen, er ionerne tegnet for små.

Det er elektrongassen, der giver metallerne deres særlige egenskaber: • • • •

Elektrisk ledningsevne. Varmeledningsevne. Lysreflekterende. Formbare, seje, hårde.

De bevægelige elektroner leder varme og elektricitet. Sammenlign et metal og et salt. De ser ens ud, fordi ionerne sidder i et gitter. Men der findes ingen elektroner mellem ionerne i et salt. Derfor kan der ikke løbe en strøm i saltgitteret. 3.1

Salte er sprøde. Metaller kan derimod bøjes og smedes i alle mulige former. 44

Sølv kan støbes til en ske og bøjes. Salte har plane, blanke flader. De kan ikke bøjes.


Jordens skatte

Jef® rimaton af Et metal kan formes ved støbning. Man kan derefter valse, fræse eller banke på det. En valse bruges til fremstilling af metalplader. Fræsning bruges til at fjerne materiale, f.eks. når man fremstiller en skrue ud fra en stang.

En smed banker en hestesko ud til den rigtige størrelse.

Metallers mest nyttige egenskab er, at de kan formes på alle mulige måder – fra supertankere til alufolie.

Defekter i metalgitteret Prøv at bøje et kobberrør. Prøv derefter at rette det ud. Kobberrøret er blevet hårdere, der hvor det blev bøjet. Man kan også gøre røret hårdere ved at banke på det. Man kalder det at deformationshærde røret. Første gang, du bøjer røret, opstår en række fejl eller defekter i gitteret. Fejlene danner 2igzag-linier i gitteret. Det kaldes linie-defekter. De danner et stærkt net, der hærder metallet.

Linie-defekter i gitteret.

Når du prøver at rette røret ud igen, opnår du blot at få flere linie-defekter ved siden af dem, du frembragte, da du bøjede røret første gang. 45

3.2


Jordens skatte

På et autoværn kan du se en mærkelig struktur på overfladen. Den er spættet. Det er et lag af zink, som har dannet en struktur, der kaldes korn. Et korn er en enkelt krystal. 3.3

Et galvaniseret autoværn. Zinklaget fra galvaniseringen har kornstruktur.

Korn findes i alle metaller. Nogle korn er så små, at man skal bruge mikroskop for at se dem.

Ved størkningen af „zinkhuden" vokser små krystaller, indtil alt metal er størknet.

pr e miD2 De fleste ståltyper er komplicerede materialer, som skal bruges med omtanke. Under 2. Verdenskrig fremstillede man 5.000 skibe af klassen „Liberty". De var lavet af en type stål, som ikke kunne tåle kulde. I 1942-1946 knækkede 1.000 Liberty-skibe. Stålet var sprødt i stedet for at være sejt. Alt stål overgår fra at være sejt til sprødt, når temperaturen sænkes. „Liberty"-skibene blev sprøde allerede i koldt vand. I en rapport fra

46

1963 beskrives, hvordan skroget på TITANIC også led af denne skavank. Hvis stålet skal være sejt og holdbart, skal kornene være små.

Hvis et område på stålet er blevet opvarmet i længere tid, vokser kornene. Så kan det opvarmede område med tiden blive sprødt.


Jordens skatte

g Metalgenstande kan laves om i det uendelige ved at smelte og støbe dem igen og igen. Det benytter skrothandlere sig af. Når to eller flere metaller blandes, fås en legering. Næsten alle de metalgenstande, du ser i hverdagen, består af legeringer. Messing er en legering af zink og kobber. Messing er en legering af zink og kobber. Atomerne sidder tilfældigt blandet i et fælles gitter.

Bronze er en legering af tin og kobber. Nogle af de danske mønter er lavet af en kobber/nikkel-legering.

Danske 'mønter Der har været brugt mange slags legeringer til de danske mønter geniem de sidste 100 år.

„Ir" dannet på 2-krone fra 1952. Kobberlegering med 92% Cu, 6% Al, 2% Ni.

Under 2. Verdenskrig blev der lavet mønter i ren zink og ren aluminium. Der blev lavet en serie 10- og 25-ører og 1- og 2-kroner i 1874-1905. 1 kronen havde 80% Ag, mens 10-øren havde 40%. En 1-øre i jern fra 1918, fremstillet i blødt stål med Zn-overtræk.

Nutidens 1-, 2- og 5-kroner er lavet af 75% Ni og 25% Cu.

De første 10- og 20-kroner var i guld med 90% Au.

h

53


Jordens skatte

Jern, stål og støbejern Jern er det mest anvendte metal. Stål er en jernlegering. Der produceres på verdensplan 20 gange så meget af det som af alle de andre metaller tilsammen. Det er billigt at udvinde fra jorden, og ved legering kan jernet få meget forskellige egenskaber. Kulstof er det vigtigste af legeringsstofferne i jern. I stål er der mindre end 2% kulstof. Når smeltet jern med lidt kulstof afkøles fra 1.600 °C, udfældes stoffet cementit, Fe3C: 3 Fe + C jern + kulstof —›

Fe3C cementit (jerncarbicl)

Cementit har ikke noget med cement at gøre, men det er meget hårdt. Det findes i jernet sammen med frie kulstofatomer. Forskellen på støbejern og stål er, at der ud over cementit og frie kulstofatomer også er grafit i støbejern. Støbejern er gråt og ret sprødt, så det ikke kan smedes.

Stål med 0,896 C. Cementitten ses som øer af fine lameller i jernet.

48

Støbejern med 5,5% C. Grafitten ses som mørke lameller.

Carbid: Forbindelse af et metal og kulstof.


Jordens skatte Ria

fieffuRgra 111J 51n1

Malm Råstoffet til jernproduktion kaldes jernmalm. Det består bl.a. af jernoxid, Fe 2 0 3 , der giver den rødlige farve.

Højovnen Malm, kul og sand hældes i toppen af en højovn på ca. 30 meters højde. I bunden ledes luft ind under tryk. Der reagerer kulstof med oxygen og danner CO2:

Det flydende jern løber ned i bunden af ovnen. Fire-fem gange om dagen tappes jernet fra en hane i bunden. Der er flere hundrede tons materiale i ovnen ad gangen. En højovn kan producere 3.000 tons jern om dagen.

Støbejern Produktet fra højovnen kaldes råjern. Når det omsmeltes, fås støbejern direkte.

Det sker i en anden type ovn, hvor jernet når kogepunktet. Det er også i denne ovn, at alle de forskellige stållegeringer fremstilles ved tilsætning af legeringsmetaller som nikkel og chrom og mange andre. Stålet får bedre styrke af at blive valset og varmebehandlet. I Danmark er der et stålvalseværk, som ligger i Frederiksværk.

Stål C + 0 2 --> CO2

Reaktionen udvikler en voldsom varme, så man kan spare på brændslet til opvarmning. Højere oppe, hvor temperaturen er ca. 900 °C, reagerer CO, med mere kulstof, så der dannes CO:

Stål fås først, efter at de fleste urenheder som f.eks. grafit er fjernet.

CO 2 + C —■ 2 CO

Kulmono-oxiden er vigtig, fordi det er den, der danner frit jern af malmen: 3 CO + Fe 2 0 3 --> 2 Fe (flydende) + 3 CO2

3 slags bor til en boremaskine.

Træbor, hårdt stål.

Murbor, sejt slidstærkt stål.

Man kan ikke bore i træ, mursten og metal med samme slags bor. Der kræves tre forskellige slags stål. Man kan f.eks. ikke bruge træboret til at bore i mursten. med. Gnidningsmodstanden gør boret så varmt, at deformationshæregingen forsvinder.

1~eafflik.„,, =~

Metalbor, meget hårdt sprødt stål. 49

3.4


Jordens skatte

Veta011er 6 opiløsning Vand er et godt opløsningsmiddel for ioner. Hvis du rører rundt i en kop vand med en sølvske, går noget af sølvet i opløsning: Ag (i metallet)

Ag{ (i vandet) + e- (i metallet)

Nogle sølv-ioner vandrer ud i vandet, mens elektronerne bliver inde i metallet. Metallet er blevet en lille smule negativt på grund af overskuddet af elektroner, og det tiltrækker derfor de positive metal-ioner i vandet. Derfor opløses kun få ioner. Reaktionen kaldes en elektrokemisk reaktion. Der opstår en lille spændingsforskel i en elektrokemisk reaktion.

MeWI l o,pebgy, def ' ats)Fileiswsig?,:Vaifd:

Elektrongassen metallet i;,trækkewetal-ion erne hente til sig. igen

Du kan smage de opløste metal-ioner. Hvis vandet har stået længe i rørene, smager det af metal. Vandledningerne i oldtidens Rom blev foret med bly, fordi man ville undgå alger i drikkevandet. Bly er giftigt, så der vokser ikke alger på bly. Til gengæld blev romerne syge, fordi noget af blyet gik i opløsning. 50

Ganske lidt af metallet går i opløsning i vand.

Den elektrokemiske reaktion.

Metal-ionerne ligger ved overfladen af metallet. Der er en elektrisk spændingsforskel mellem metal og vand.


Jordens skatte

Spændingsrækken Der er stor forskel på, hvor godt de forskellige metaller opløses. Jo lettere et metal går i opløsning, jo større bliver spændingsforskellen mellem metal og vand. Et metal i vand kaldes også en elektrode. Man kan ikke måle spændingsforskellen mellem elektroden og vandet, men kun spændingsforskellen mellem to elektroder. Spændingsforskellen er lig med forskellen mellem de to metallers elektrodespændinger.

3.5 3.6 3.7

jo lavere elektrodespænding, jo større evne har metallet til at gå i opløsning.

Man kan stille metallerne i rækkefølge efter størrelsen af deres elektrodespænding. Resultatet kaldes spændingsrækken. Elektrodespændingen for hydrogen er 0 V. Alle metaller med lavere elektrodespænding end hydrogen vil afgive elektroner til 1-1±-ioner. F.eks. går zink i opløsning efter syrereaktionen: Zn + 2 H + Zn ++ +

En elektrode er et stykke metal i vand eller i en saltopløsning.

H2

Metaller med højere elektrodespænding end hydrogen, f.eks. guld, vil ikke opløses i syre. Derfor kaldes disse metaller for ædle.

Uædle metaller -2,9 I II I K I Na Mg

Ædle metaller 0

Al

Ca

Zn

Fe

I Pb

H

+1,7 volt Cu Ag Hg

Au

Spændingsrækken for nogle metaller.

51


Jordens skatte

Batterier 3.8

Elektrokemiske reaktioner bruges til at producere strøm med. Man skal bruge to forskellige metalstykker i hver sin saltopløsning. Hvis man forbinder de to stykker metal med en ledning, løber der en strøm i ledningen. Man har lavet et batteri. Opstillingen kaldes en elektrokemisk celle, en galvanisk celle eller et batteri. Det ene metal i et batteri er bedre til at afgive sine elektroner end det andet. Metallet, der står længst til venstre i spændingsrækken, går i opløsning. filtrerpapir

Zinkelektrode

Et batteri: To forskellige metaller i hver sin saltopløsning forbundet med en ledning.

Den mest almindelige batteritype er brunstensbatteriet på 1,5 V. Den ene elektrode er af zink og den anden af grafit. Batteriets vægge er af zink, og grafitstangen er i midten af batteriet. Imellem zink-væggen og grafitstangen er ammoniumchlorid, NH4C1, og brunsten, Mn0,, i en gel. Når batteriet leverer strøm, går zinken i opløsning som zink-ioner og efterlader elektroner på zinkvæggen. Zinkvæggen er den negative pol. 52

Grafitstang

Et gennemskåret batteri.


Jordens skatte

C<orfesjofl „l Danmark ruster flere hundrede kilo jern væk, mens du læser denne linie" Korrosion, tæring, at løbe an, at ruste. Det er ord

for, at de frie metaller vender tilbage til deres oprindelige tilstand: som salte og mineraler skjult i jorden. Kobber og kobberlegeringer „løber an" og får en lysegrøn farve, ir. Dette ses på tagbeklædninger og statuer. Ir er et produkt af en reaktion mellem kobber, kuldioxid, svovldioxid og vand. Det er en blanding af kobbercarbonat, CuCO3, kobbersulfat, CuSO 4 , og kobberhydroxid, Cu(OH)2. Rust Kirketag fra 1917 og biskop Absalon til hest fra 1902. Dannelse af ir tager lang tid.

Rust er produktet af reaktionen mellem jern og oxygen i vand. Det er en blanding af jernhydroxid og jernoxider bundet til vand. Simpel rust dannes som: 4 Fe + 3 02

+ 6 H 2 0 —* 4 Fe(OH)3

jern + oxygen + vand

--> jernhydroxid (rust)

Rustdannelsen sker flere tusinde gange hurtigere, hvis luften er fugtig og indeholder svovldioxid, S02. SO, dannes ved forbrænding af svovl, som findes i små mængder i olie og kul. Derfor ruster jern hurtigt i nærheden af kul- og oliefyrede kraftværker. Overfladen på Mars er en særlig form for rustholdigt støv.

I tiden før 2. Verdenskrig var der i Danmark en stor forurening med .5 02, ligesom der i dag findes visse steder i Østeuropa.

53

112


Jordens skatte

Rustbeskyttelse Vand er jerns fjende nummer et, når det gælder rustdannelse. Det gælder derfor om at beskytte overfladen mod fugt og oxygen. Jernet kan legeres med chrom, Cr. Legeringer, der indeholder 12% eller mere chrom, kaldes rustfrit stål. Overfladen af rustfrit stål består af meget hårde chrom-oxider. Man kan af og til få en ikke-rustende overflade af ren jernoxid, Fe,0 3 . Det kan man dog ikke i havvand, da C1--ionen ødelægger laget af jernoxid. Biler males med en specialmaling, der beskytter mod rust. Det er ikke nok med almindelig maling. Oxygen og vand kan diffundere igennem et lag almindelig maling, der kun er 0,1 mm tykt. Hvis der ydermere er hul i malingen, sker der en voldsom korrosion ved hullet. 3.9

Elmasterne langs de danske jernbaner er lavet af en stållegering med 3-4% kobber. Det giver en rusten, men passiv overflade.

Mange elmaster, lygtepæle og bomme er forzinkede, „galvaniserede". Dyppes stålgenstanden ned i et kar med flydende zink i ca. 5 minutter, får man et zinklag på ca. 0,1-0,2 mm. Små huller i zinklaget gør ikke noget. Zinken bliver angrebet i stedet for stålet nedenunder.

i

Jernemner dyppes flydende zink og varm galvaniseres ved 455 °C.

54


Jordens skatte

Elektrisk beskyttelse Man kan også få jern-ionerne til at blive til jern igen, rustdannelsen går baglæns: Fe ++ + 2 e- — Fe. Immun: fri for, uberørt af, uimodtagelig.

Det kaldes at gøre jernet immunt. Reaktionen ovenfor er den modsatte af den normale elektrokemiske reaktion for jern i vand: Fe — Fe ++ + 2 e-

For at gøre jernet immunt giver man det en negativ spænding med en jævnspændingskilde. Det kaldes spændingskontrol og bruges bl.a. ved nedgravede olietanke til huse. Galvanisk beskyttelse Man kan udnytte spændingsrækken til elektrisk korrosionsbeskyttelse.

3.10 3.11

Supertankere har hundredvis af magnesium- eller aluminiumklodser spændt fast på jernskroget. Magnesium og aluminium står længere til venstre i spændingsrækken end jern. De er mere uædle metaller. Der dannes batterier med jernskroget som den positive pol. Klodserne går i opløsning, og rustdannelse på jernskroget stopper eller går baglæns.

55


I

Jordens skatte

Galvanisk korrosion Hvad nu, hvis man lavede en supertanker af magnesium eller zink og spændte hundredvis af jernklodser på skroget? Så ville der meget hurtigt komme kæmpehuller i skroget!

Aluminium korroderer ikke Aluminium står langt til venstre i spændingsrækken, men det er modstandsdygtigt mod korrosion i Jordens atmosfære. Det skyldes, at der naturligt dannes et meget stærkt lag på under 0,05 tm af aluminiumoxid, A1,03.

Akvarieborde fremstilles med et tykt Al2 03 -lag, da det ser pænere ud. Oxidlaget er lavet elektrisk. Det kaldes el-oxering. Laget er ca. 6 fim tykt.

56

En jernbolt med en rustfri stålmetrik vil hurtigt korrodere.


Jordens skatte

Hvad har du lært

o Metaller er krystallinske stoffer med god elektrisk ledningsevne og god varmeledningsevne. • I metaller findes en elektrongas. o En legering er en blanding af metaller. Andre grundstoffer kan også indgå. o Kulstof er det vigtigste legeringsstof i stål og støbejern. © Stål og støbejern fremstilles i 20 gange større mængde end alle de andre metaller tilsammen. • Metaller kan gå i opløsning og blive til ioner i vand. • Spændingsrækken er en opstilling af metallerne ordnet efter deres evne til at blive til ioner i vand. • Metaller til venstre for hydrogen i spændingsrækken kaldes uædle, f.eks. jern, og metaller til højre kaldes ædle, f.eks. guld. o Rust er en blanding af jernhydroxid, Fe(OH)3, og jernoxider som Fe203. o Ren Fe203 på jern giver en passiv overflade, så jernet ikke ruster igennem. o Chrom, Cr, kan også passivere jerns overflade. Rustfrit stål er en legering med mindst 12% Cr. o Rust dannes i vand med oxygen, og især med Cl--ioner, som findes i havvand. • Et mindre ædelt metal, f.eks. magnesium, i forbindelse med et mere ædelt metal, f.eks. jern, kan beskytte det mere ædle metal.

57


Langtidsvirkningerne af ulykken på atomkraftværket i Tjernobyl er meget store. Drengene er syge af kræft, men kan alligevel more sig med et bip-bipspil.

Partikler med fart på =

På Jorden har de radioaktive stoffer altid eksisteret. De var her også ved Jordens oprindelse for omkring 5 milliarder år siden. Men mennesket har kun kendt deres eksistens i godt 100 år. 1 1896 opdagede den franske fysiker, Henri Becquerel, at uran udsender stråling. Han kaldte uran for radioaktivt. Stråling kan f.eks. bestå af elektroner eller af små atomkerner, som har stor fart på. Stråling kan være både livsfarlig og særdeles nyttig.

Ilir ag bestråler man operationsudstyr for at slå bakterier ihjel. Tidligere blev udstyret varmebehandlet.


Partikler med fart på

Radioaidve atomkerner 4.1 En radioaktiv atomkerne er ustabil og kan udsende en partikel. Hvis det sker, ændrer atomkernen sig. Man siger, at den henfalder.

Radioaktiv: Strålingsaktiv. Fra latin radius, stråle.

Alle atomkerner med mere end 83 . prptoner er radio= aktive. Når antallet af protoner er større end 83, bliver atomkernen ustabil, fordi kernekræfterne ____ • ikke længere kan opveje protopernesfrastødning af hinanden. En atomkerne er ogskustabil, hvis den har for mange eller for få neutroner i forhold til antallet af protoner. F.eks. er hydrogen-isotopen 31 .1-1og kulstofisotopen 1 °6 C radioaktive, selv om de kun har få protoner i kernen.

Stabil

Symbolet viser, at der er tale om et radioaktivt stof.

Stabil

12r

Ustabil

Stabil

Nukliderne 1 H, 7 ° C og 116 C er radioaktive, selv om de kun har få kernepartikler.

Sanserne spiller fallit

Mennesket har ingen sanser, der kan registrere de partikler, radioaktive stoffer udsender. Det er nødvendigt med et måleudstyr, f.eks. en geigertæller. Radioaktive stoffer udsender partikler, der har fart på. En partikel med fart på kan gå tværs gennem atomer, som jo mest er tomrum. Af og til støder partiklen ind i en elektron og slår den løs. 60 g,


Partikler med fart på

Ioniserende stråler kan slå en elektron løs fra et atom. Herved bliver atomet til en positiv ion. ..

Atomet mangler nu en elektron, og der er dannet en positiv ion. Den frie elektron bliver senere indfanget af et andet atom, så der også dannes en negativ ion. Partilderne kaldes ioniserende partikler eller ioniserende stråler, fordi de kan producere ioner. En

geigertæller kan registrere ioniserende stråler. Den består af et GM-rør og et tælle apparat.

Geigertælleren Et GM-rør består af et metalrør, som indeholder fortyndet luft. Midt i røret sidder en metaltråd. I den ene ende af røret er der et tyndt vindue, som de ioniserende stråler kan trænge igennem. Røret sluttes til en spændingskilde, så metaltråden bliver positiv ladet, mens metalvæggene bliver negativt ladede. Når den ioniserende stråling trænger gennem vinduet, slår den elektroner løs fra luftens atomer, så der opstår positive ioner og frie elektroner.

tælleapparat

400 V

k Elektronerne vil straks bevæge sig hen mod den positive metaltråd, mens ionerne søger ud mod de negative metalvægge. Der opstår nu et svagt

strømstød, som bl iver forstærket, så det kan høres i en højtaler eller registreres med et tælleapparat.

61


Partikler med fart pa S

.e's

C

Baggrundsstrålliing

-.;?

C<

;J

re r

4.2

Med geigertælleren måler vi i 100 sekunder den ioniserende stråling i fysiklokalet. Selv om der ikke 4.3 er radioaktive kilder i lokalet, klikker højttaleren, og tælletallet stiger. Geigertælleren registrerer baggrundsstrålingen. Størstedelen af baggrundsstrålingen har en naturlig oprindelse, kun en lille del er menneskeskabt. Den naturlige baggrundsstråling stammer fra jorden, rummet og os selv. Det meste af den menneskeskabte stråling kommer fra hospitalsbehandlinger, f.eks. kræftbehandlinger, prøvesprængninger af atomvåben og uheld på kernekraftværker.

Geigertælleren måler baggrundsstrålingen i lokalet.

I Danmark bliver baggrundsstrålingen dagligt målt påg ionetTordelt over hele landet. Hvis der sker udslip af radioaktive stoffer, bliver det hurtigt regi: streret, så man kan undgå eller begrænse de skadelige virkninger.

/ Aalborg

610 Grenå

570 Lynæs

610

Herning

590

--d

Svanemollen København O6 6 0

700

ti

Glostrup!

700

Haderslev

61,0 ---

Langeland

720 62

Mon

680 Falster

620

Når man beskriver de radioaktive stoffers virkning på kroppen, tager man hensyn til strålingstypen..pen skadelige virkning aflænger bl.a. af, hvor mange ioner der dannes i kroppen, og hvor tæt eller spredt de dannes. Det er igen afhængigt af strålingstypen. sievert, Stråledoser som forkortes til Sv. En milliontedel sievert = mikro-sievert, [tSv.

1

Bornholm

80

Den samlede baggrundsstråling målt i pS y pr år, som de 12 danske målestationer registrerede i 1999.


Partikler med fart på

I Danmark er baggrundsstrålingen størst på Bornholm. Men i ferieparadiset Guarapari i Brasilien kan strandsandet indeholde 4-12% thorium. Her er baggrundsstrålingen ca. 300 gange større end på Bornholm.

J-

ri. r

r'') (-

e iN

r

.`1,-ley (Jes

ç-,K

Stråling fra jorden

5 ,tSvit

10.000 m

Undergrunden indeholder altid en lille smule radioaktivt uran og thorium. Mængden af de radioaktive Stoffer er meget forskellig rundt omkring på Jorden. Strålingen fra undergrunden er der-for afhængig af, hvor man befinder sig. I Danmark er strålingen størst på Bornholm. Her består undergrunden af granit, som indeholder forholdsvis meget uran og thorium. På den sandede jord i Vestjylland er strålingen lille. Beton, gipsplader og andre byggematerialer bidrager også til baggrundsstrålingen, fordi de er fremstillet ud fra mineraler, som indeholder uran og" thorium.

Stråling fra rummet

Jo længere man bevæger sig væk fra Jorden, jo større stråledosis modtager man. Her er stråledosis angivet i mikrosivert pr. time.

Strålingen ude fra rummet kaldes også'kosmisk stråling. Jordens atmosfære og magnetfelt beskytter Jorden mod den kosmiske stråling-. Bevæger man sig opad, stiger strålingen, fordi atmosfæren bliver tyndere. I højtliggende områder og på flyrejser er strålingen væsentligt højere end ved havoverfladen. 63


Partikler med fart på

Radon trænger op i boligen fra revner i gulvet og ved rør-gennemføringer.

Radon i boligen Radon er en radioaktiv luftart, som dannes i undergrunden. Herfra bevæger den sig op gennem jorden og siver ud i atmosfæren. Hvis der siver radon op i et hus, kan det ophobe sig i indeluften. Koncentrationen af radon kan stige så meget, at det øger risikoen for at få lungekræft. I

Danmark må der i en bolig højst være en radonmængde, der giver 200 Bq/m 3 . Det vil sige 200 henfald i sekundet pr. m3.

Stråling fra kroppen

I

r",..'t C\ •

',^,1

I menneskekroppen er der naturligt to radioaktive nuklider: kulstof-14, 146 C,_og kalium-40, L1( K._ Kulstof-14 dannes i uhyre små mængder i atmosfæren. Herefter indgår det i kulstofs almindelige kredsløb og bliver gennem maden optaget i kroppen. Et voksent menneske har omkring 140 g kalium i kroppen. Kun 0,0017% eller 2,4 mg af det er kalium-40. Sammenlagt stammer omkring 20% af ) baggrundsstrålingen fra menneskets egen krop. 64

Aktivitet males i becquerel


Partikler med fart på

Tre sagis strålo n g Der eksisterer tre slags ioniserende partikler: Alfa, beta og gamma.

Alfa-partikler

4.4

CV_r n -roför\e,,r--

På Risøs alfa-kilde står der Am-241, fordi den radioaktive kilde er en americium-isotop med 241 kernepartikler. 29Am er et ud af mange eksempler på et nuklid, der udsender alfa-partikler. 1,1Ç>

Alfa-partikler består af to protoner og to neutroner. Det er helium-kerner.

Når 249 51 Am udsender en alfa-partikel, ændrer atomkernen sig. Grundstofnummeret falder to, fordi der forsvinder to protoner fra kernen. Kernetallet falder fire, fordi der også forsvinder to neutroner. Der dannes et nyt grundstof, neptunium, 23973Np.

Risø-kilderne udsender alfa-, beta- og gamma-partikler.

croL, 237

2'Am

r • :‘

2

kA-`,"

He

s

prekr,er' rit c- ,

Cr

?

Læg mærke til, at antallet af protoner og neutroner

er ens på begge sider af pilen. Ved et radioaktivt henfald er det samlede antal protoner og neutroner altid konstant. 65


Partikler med fart pa

Alfa-partiklens masse er på 4u, og dens fart er ca. 19.000 km/sek. Den forholdsvis store masse og den relativt lave fart bevirker, at alfa-partiklen er meget ioniserende. Når en alfa-på-di-kel bevæger sig i luft, skaber den ca. 40.000 ioner på 1 cm. Hver gang alfa-partiklen støder ind i en elektron, mister den lidt energi. Alfa-partiklen kan højst bevæge sig ca.10 cm i luft, før den har mistet al sin energi.

Tågekammeret Under tågekammerets metalbund anbringes kulsyresne, som har en temperatur på -78 °C. Filtringen øverst i tågekammeret fugtes med sprit. Lokalet mørkelægges, og der sættes spænding over pæren. Tågekammeret bliver overmættet med spritdampe på grund af kulsyrens lave temperatur. Men spritdampene fortætter sig ikke, fordi der mangler urenheder, de kan fortætte sig omkring. Alfa-kilden skrues på plads i åbningen. Inde i tågekammeret ioniserer alfa-partiklerne luften. Spritdampene fortætter sig nu omkring ionerne, og alfapartiklernes spor ses tydeligt. Alfa-partiklerne mister hurtigt al deres energi, fordi de skaber så mange ioner. De bevæger sig højst 8-10 cm gennem luften.

66

Hvis vi prøver at sætte en beta-kilde i åbningen, vil vi kun se nogle meget svage spor, fordi beta-partikler ikke er særlig gode til at ionisere luftens atomer. Gamma-partikler vil slet ikke kunne ses i tågekammeret.

ecr


Partikler med fart på

CG-Ir)? = F-1" 0 r+1

Beta-partikler Risøs Beta-kilde er strontium-isotopen, 98 Sr. Kilden udsender elektroner. Beta-partikler er elektroner.

Beta-partiklerne stammer ikke fra de elektroner, der kredser omkring atomkernen, men de kommer fra selve kernen. I kernen omdanner en neutron sig til en proton og en -elektron, hvorefter elektronen bliver skudt ud fra kernen.

n

P

e

Når 9s Sr udsender beta-partikler, er der først en neutron, der omdannes til en proton og en elektron. Herefter skydes elektronen ud fra atomkernen. Grundstofnummeret stiger fordi der kommer en proton mere i kernen. Der er dannet et nyt grundstof, yttrium. Kernetallet ændrer sig ikke, når en neutron omdannes til en proton.

Sr

90 v 39

e

Det samlede antal kernepartikler er konstant. ' . Beta-partiklen bevæger sig med lysets fart på 300.000 km/sek. Den ---store fart bevirker, at betapartiklerne kun skaber få ioner. 67


Partikler med fart på

Gamma-partikler Gamma-stråler er i familie med røntgen-stråler. De kan opfattes som elektromagnetiske bølger eller som 134 partikler, der kaldes fotoner. Gamma-fotoner har mere energi end røntgen-fotoner, og de er farligere. :Lui(

Gamma-partikler er energirige fotoner.

,-4" r. • CL C*

C•

Risos Gamma-kilde er cæsium-isotopen, 135 75 Cs. Når 135 75 Cs henfalder, udsender den først en beta-partikel. 155

cs

-+

e

1Ba" 56

Den nye atomkerne, 135 76 Ba*, har et overskud af. energi, som den slipp er af med ved at udsende en gamma-partikel. Der sker ingen grundstofændring. Man markerer, at der er tale om en kerne med et energioverskud ved at skrive Ba*.

"57, Ba*

--+

1357,Ba

Gamma-kilden udsender energirige partikler, der også kaldes fotoner.

+ foton

,__ Alfa-, beta- og gamma-partikler ligner hinanden, (. (, Çc '' , ` Ç c' ----- . . fordi alle partiklerne sætter elektroner i bevægelse og skaber ioner. .

68

,.(. „

ic,,:,-,_,A._ r,

i

,--.i •


Partikler med fart på

Stop er ha0v Man kan undersøge, hvor gennemtrængende alfa-, beta- og gamma-partiklerne er, ved at placere for- skellige materialer mellem den radioaktive kilde og geigertælleren.

4.5 4.6 4.7 4.8 4. 9

Alfa-partikler er lette at stoppe. Et stykke papir er tilstrækkeligt.

4.110

Beta-partikler passerer uhindret gennem et stykke papir. Men en fysikbog eller en tynd aluminiumplade stopper partiklerne. Gamma-partikler trænger næsten uhindret gennem mange materialer. Hverken bøger eller aluminium stopper dem. Tykke blyplader er dog i stand til at standse dem. Ioniserende partikler bliver stoppet af forskellige materialer. Papir er tilstrækkeligt til at stoppe alfa-partikler, aluminium kan stoppe beta-partikler, mens der skal bly til at stoppe gammapartikler.

69


Partikler med fart på il

all elingstild Et radioaktivt stof har en halveringstid. Det_er_den 4.13 tid, der går, før halvdelen af stoffet er omdannet til.. 4.14 d nyt stof. Hvis man f.eks. har_ 100 gram af radium4.15 isotopen .-9 6, Ra, vil halvdelen, atså 50 gram, af stof4.16 fet være henfaldet om 1: 600 år`liålveringstiden er 4.17 derfor 1.600 år. Går der yderligere 1.600 år er der 7{ Ra tilbage. kun 25 gram b 4.12

De radioaktive stoffer har meget forskellige halveringstider. 2 Rn har f.eks. en halveringstid på 3,8 døgn, mens halveringstiden for 2 U er 4.500.000.000 år. Hvis man oprindelig har den samme mængde radon og uran, er radons aktivitet i begyndelsen meget højere end urans. Men efter godt 15 døgn er radons aktivitet faldet til ca. mens urans aktivitet er uændret.

Halveringstiden for nogle radioaktive stoffer Atomkerne Kulstof-14,

Halveringstid 14 n 6

5.730 år

Uran-238,

2 38 92

Thorium-232,

232 90

Th

14.000.000.000 år

Radon-222,

222 86

,n

3,8 døgn

Pu

24.000 år

K

1.280.000.000 år

Plutonium - 239, 2 y Kalium-40,

40 19

4.500.000.000 år

Technetium-99, 4993 Tc* Barium-1 37,

137 56

ua

6 timer

2,6 minutter

En ustabil atomkerne vil henfalde på et eller andet tidspunkt, men det er umuligt at forudsige, hvornår det vil ske. I et radioaktivt stof med kort halveringstid er sandsynligheden for, at en bestemt atomkerne henfalder, stor, mens den er lille i stof med lang halveringstid. 70

Radium i gram 100 80 60' 40 20 ti 0

O

LO

0 0

C■1

(-5

0 0

O O

O

a

LO

(x) a;

O

0 o

ri

‘="

-

Ar

Radium-226, har en halveringstid på 1.600 år. Hver gang der går 1.600 år, bliver mængden af radium-226 halveret.


Partikler med fart på

lØQ r. ffihow CffimCDEABaaffl

Små mængder i 6C, kulstof-14,

bliver dannet i atmosfæren ved kosmisk stråling. I atmosfæren går kulstof-14 sammen med oxygen og danner CO2. Ud af 1.000 milliarder kulstofatomer er der kun et atom, som er kulstof-14. Levende mennesker, dyr og planter har alle en bestemt mængde kulstof-14 i sig. Det bliver optaget og udskilt på samme måde som andet kulf. sto

Efter døden standser optagelsen naturligvis. Mængden af kulstof-14 i kroppen aftager derefter i takt med, at stoffet henfalder. Kulstof-14 har en halveringstid på ca. 5.730 år. Halvdelen af kulstof-14-atomerne er derfor henfaldet efter 5.730 år.

4-y I kulstoffet finder de frem til -mængden af kulstof-14. Derefter sammenligner de den fundne mængde med mængden af kulstof-14 i levende organismer.

4

Ud fra metoden har fysikerne fundet frem til, at Grauballemanden stammer fra år 200 f.Kr.

Når fysikerne skal bestemme Grauballemandens alder, behøver de kun et enkelt hår, da 1 mg kulstof er nok.

Sandsynligheden for, at ustabile atomkerner henfalder, kan sammenlignes med sandsynligheden for at slå en sekser med en terning. Sandsynligheden for en sekser er men vi ved aldrig, hvor mange seksere vi slår, når vi kaster en terning' tO0 gange. Hvis vi gentagne gange måler aktiviteten fra en radioaktiv kilde i 10 sekunder, vil der være store udsving i tælletallet, fordi der er tale om sandsynligheder, akkurat som når en terning kastes. 71


Partikler med fart på

Celler påvirkes 4.18

Når levende væv bliver ramt af ioniserende stråler, 4.19 dannes der ioner i cellerne. Ionerne kan påvirke 4.20 cellernes styring, så de f.eks. begynder at dele sig 4.21 vildt og ukontrolleret. Cellerne bliver til kræftceller. Hvis strålerne påvirker en kønscelle, kan der opstå _ _genetiske skader i arvemassen,_ så resultatet bliver .misdannede_bøffi:Të-s-tikler og æggestokke kan også blive ødelagte, så personen bliver steril.

Øjets hornhinde kan blive beskadiget af både alfa-, beta- og gamma-stråler. Alfa-stråler kan ikke trænge gennem huden, men de er meget farlige inden i kroppen, da de har en stor ioniseringsevne. Beta-stråler er farlige inden i kroppen, men ikke så farlige som alfa-stråler. Gamma-stråler kan passere tværs gennem kroppen, så de er farlige, uanset om gamma-kilden befinder sig uden for eller inden i kroppen.

"l`

72


Partikler med fart på

Hvis kroppen bliver ramt udefra af ioniserende stråler, er beta- og gamma-stråler farligst, fordi de er mest gennemtrængende. Alfa-stråler kan ikke trænge gennem det yderste, ufølsomme hudlag. Dog er øjets hornhinde følsom over for alle tre slags stråler. Gamma-stråler er farlige både uden for og inden i kroppen, men de er ikke nær så ioniserende som alfa- og beta-stråler. Lige så uskadelige som alfa-stråler er uden for kroppen, lige så farlige er de inde i kroppen. Alfa-stråler er så kraftigt ioniserende, at de ødelægger_de celler, som rammes. Stråling skaber nye r"lanter p

Nulevende dyre_-_ og planteTil forædling af planter er det arter har udviklet_ sig.gennem / meget brugt at bestråle frøene. infik-Oher af år. Gang_p_ågang På den måde fremkalder man ( er der pludselig sket ændrinændringer i arvemassen, så ger i arvemassen. Markalder `der opstår mutanter med nye det mutationer. Bestråling kap_ egenskaber. være årsag til mutationer.

\

De fleste bygsorter er fremavlet ved bestråling af frø. Som eksempel kan nævnes bygsorter med stivere strå.

73


Partikler med fart på

Radioaktiv forurening Atombomberne over de japanske byer Hiroshima og Nagasaki i 1945, prøvesprængninger af atomvåben 77 og uheld på atomkffiftværker har flere gange resulforet i alvorlig radioaktiv forurening. I forbindelse med forureningen optræder der ofte tre radioaktive nuklider: strontium-90 2jod-131 og cæsium-137._ -1 ; årlige nu Nuklid --

Strontium=90 J odg1@-1

Cæsium-137

ved radioaktivforurening Kernefysisk skrivemåde

Strålingstype

Halveringstid

90 e j8 .3r

Beta-stråler

29 år

Beta stråler

&døgn

Gamma,, og betastråler

30 år

lfi

53

Cs

Planterne optager jod og cæsium gennem deres overflade, mens strontium bliver optaget via rødderne. Fra planterne vandrer de radioaktive stoffer videre til mennesker og dyr.

74

Den 5. marts 1997 blev seks containere med radioaktivt affald transporteret til Gorleben i Tyskland. Undervejs demonstrerede 10.000 mennesker mod transporten.


Partikler med fart på

Når strontium-90 sidder i knoglerne, kan beta-partiklerne fra stoffet ødelægge knoglemarven.

Strontium-90 er meget farlig, fordi det kemisk ligner calcium. _Strontium går ind og erstatter calcium i knoglerne. Når strontium-90 sidder i knoglerne, kan beta-strålingen ramme knoglemarven. Cellerne i knoglemarven er meget følsomme over for ioniserende stråling, så der er stor risiko for, at strontium-90 giver kræft.

- ■[=-)

Cæsium ligner kemisk kalium, der findes i plante:. og dyrevæv. Når cæsium går ind og erstatter kalium, bliver det fordelt i hele kroppen. Den ioniserende stråling fra cæsium-137 rammer overalt i kroppen.

Skjoldbruskkirtlen er kroppens jod-bank. Hvis banken er mættet med den stabile jod-127, er der ikke plads til den radioaktive jodT 1 .31.

Den radioaktive jod-131 spiller_kun en ,tolle i forbindelse med frisk radioaktivt nedfald, fordi den har en kort halveringstid på kun 8 døgn. Jod-131 bliver næsten udelukkende optaget i skjoldbruskkirtlen, der fungerer som kroppens jod-bank. Derfor er det også kun skjoldbruskkirtlen, der bliver bestrålet af stoffet. 75


Partikler med fart på

Hvis et landområde bliver forurenet med jod-131, uddeler myndighederne jodtabletter._ De består udelukkede af den stabile isotop jod-127. Når man spise r_jodtabletteL ophobes jod-127i - skjoldbruskkirtlen, så der ikke er plads til mere jod i jodbanken._ Indtager man herefter det radioaktive jod-131, vil det

udskille g igeiiihe-d urinen. Jodtabletter_ modvirker kun - Optagelse_af jod-131 : De virker ikke mod ioniserende stråling i almindelighed.

Radioaktivt affald

Kulfyrede kraftværker for, urener luften med svovldioxid S02, kuldioxid, CO,, og nitrogenoxiderne NO og NO,. Atomkraftværkeme_forurener_ ikke atmosfæren, men de har til gengæld et problem med det radioaktive affald. -Problemet er størst for det højradioaktive affald,der stammer fra reaktorens udbrændte brændselselementer. D er går omtrent 100.000 år, inden

76

c) ooco

affaldets strålingsniveau er som naturlig urans. De første j 0-46:P udvikler det højaktive affald en voldsom varme på grund af den intense stråling. Affaldet skal ,derfor opbevaresTndkølet under vanci vt;r11'■c Efter 40 år har affaldet mistet omkring 90% af sin aktivitet, og det behøver ikke længere at være nedkølet. Nu skal det 1

,Nd(!ti

„id

anbringes et sikkert sted i de næste 100.000 år. Ingen lande har endnu fundet det sikre depot til 100.000 årsopbeva,_ ring. -

e,r- om

Når Sveriges atomkraftværker lukkes i år 2017, har man omkring 5.000 tons højaktivt affald. Man har planer om at deponere affaldet 500 meter_ nede i det svenske

grundfjeld.


Partikler med fart på

Ulykken i Tjernobyl

I aprik1986 Skete der et uheld på atomkraftværket i Tjernobyl i det tidligere Sovjetunionen. Ulykken skete, fordi sikkerhedsreglerne ikke blev fulgt. Beskyttelsessystemerne var koblet fra, fordi man ville afprøve en nødgenerator. Efter flere operatørfejl steg temperaturen i reaktoren så pludseligt, at teknikerne ikke kunne nå at gribe ind. Resultatet blev en voldsom dampeksplosion, som blæste reaktorens 2.000 tons tunge ståldæksel af. Derefter fulgte en voldsom gaseksplosion og brand i reaktoren. Efter 12 dages farefuldt arbejde var branden slukket og det tilbageværende radioaktive materiale, indkapslet. Store mængder af de radioaktive nuklider jod-131, cæsium-137_ og strontium-90 var sluppet,ud fra reaktoren. - ,c(e, i)cre_

Da udslippet strakte sig over flere dage, nåede vinden at blæse fra alle mulige retninger. Den radioaktive sky lagde sig efterhånden som en dyne over hele Europa og store dele af Sovjetunionen. Tæt ,ved Tjernobyl korn der store mængder radioaktivt nedfald, men ellers var det regnen, der afgjorde, hvor nedfaldet kom. Hele befolkningen inden for en radius af 30 kilometer fra Tjernobyl blev evakueret. -É-Yakueringen skulle kun være midlertidig, men i år 2000 er den radioaktive forurening stadig så stor, at beboerne ikke er vendt hjem.

I det nordlige Sverige regnede det meget, så her blev det radioaktive nedfald stort. Rensdyrene optog så meget strontium-90 og cæsium-137 gennem føden, at kødet fra dyrene blev kasseret som uspiseligt.

1

Omkring Tjernobyl er de menneskelige omkostninger store. 28 af de brandfolk og teknikere, der deltog i brandslukningen, fik akut strålesyge og døde. Undersøgelser har vist, at antallet af børn med kræft i skjoldbruskkirtlen er stigende. Man forventer også, at antallet af kræfttilfælde blandt voksne vil stige.

I Danmark var vi heldige, fordi det ikke regnede ret meget i perioden. Baggrundsstrålingen blev i hele 1986 kun forøget med ca. 3% på grund af ulykken i Tjernobyl.

.\=1

77

59


Partikler med fart på I

Anvendelse af strållÜlng Industrien og hospitalerne bruger ioniserende stråler til mange nyttige formål. På de kommende sider kan du læse, hvordan strålerne bruges til at konservere fødevarer, slå kræftceller ihjel, spore beskadigede knogler, fylde varer i emballage og kontrollere papirs og ståls tykkelse. @%-rng-~a? 4.22

414

Man kan konservere fødevarer v'ed at bestråle dem. Varerne bliver bestrålet i op mod ti timer af en beta- eller en gamma-kilde. Derved bliver alle bakterier og mikroorganismer slået; ihjel, men varerne bliver absolut ikke radioaktive. På rumrejserne spiser astronauterne bestrålet mad, og hollænderne drikker bestrålet mælk til søs. Den bestrålede . o -. mad kan holde sig månedsvis _ ved stuetemperatur. I Danmark er det forbudt at bestråle fødevarermed undtagelse af krydderier.

78

En varmebehandling ville ødelægge krydderiernes smag og duft. Nogle eksperter mener, at bestrålede fødevarer er helt uskadelige. Andre eksperter er

mere skeptiske. Strålerne ioniserer en del af madens atomer, og det kan resultere i, at der dannes små mængder af nye stoffer i maden. De skeptiske eksperter er usikre på kroppens reaktion på de nye stoffer.


Partikler med fart på

~~1~1~1111■1 ræ •e an • mg

Kræftceller deler sig meget oftere end almindelige celler. Det gør dem mere følsomme over for ioniserende stråling. Lægerne kan dræbe kræftcellerne — med ioniserende stråler, uden at de raske celler lider varig overlast. Det er ofte den radioaktive cobolt-60, der bliver brugt. Cobolt-60 udsender beta- og gamma-stråler.

For at skåne det sunde væv kan lægerne bestråle kræftsvulsten fra flere forskellige retninger, så strålingen hele tiden rammer kræftsvulsten, mens det sunde væv sjældent bliver ramt. Lægerne kan også operere den radioaktive kilde ind i selve kræftsvulsten, så den modtager meget stråling, mens det sunde væv ikke modtager så meget.

Kilden anbringes i en afskærmet beholder, så der kun kommer gamma-partikler ud i en tynd stråle.

Når lægerne skal undersøge knogleskader, kan de bruge det radioaktive technetium-99, som udsender gamma-stråler. Lægerne sprøjter technetium-99 ind i blodbanen. I løbet af nogle få timer har stoffet fordelt sig i knoglevævet. Patienten ligger under et gammakamera, som viser, hvordan det radioaktive technetium er fordelt i knoglerne. Lægerne kan se eventuelle brud og knogleskader. Technetium-99 har en halveringstid på blot 6 timer. Det betyder, at patienten kun bliver bestrålet i ca. et døgn.

79


Partikler med fart på

r

Påfyldning af beholdere Det er en automatisk proces at fylde tandpasta på tuber, hårshampoo i flasker eller cola i dåser.

4.23

meget ioniserende stråling der passerer gennemdåsen. Geigertælleren sender tælletallene til éomputer, sombehandlf dem. Når.!dåsn&ldt til t1 mærket;; falder tælletallet.

Beta-stråler er med til aftyre pyllmigçn 1f1ds nøjagtig ligemeget i eholderne.

b

Når en coladåse bliver fy1d, måler en geigertæller hele tiden,hvor

Çpmputereii,gier tappemaskinen besked om at standse pa1r1dningen.

Materialetykkelse 4.24

Industrien anvender ioniserende stråler til at måle .tykkelsen af f.eks. papir eller-stalader;._

4.25

En geigertæller måler, hvor meget beta-stråling der kan trænge gennem papiret. Jo tykkere papiret

er, jb lavere bliver det tælletal, geigertælleren registrerer. Tallene fra geigertælleren går til en computer, som styrer valserne, der bestemmer papirets tykkelse. Beta-stråler duer ikke til at måle stålpladers tykkelse, da stålet vil bremse betastrålerne. Her bruger man gamma:stråirQmer.niç gennemtrængende.

80


Partikler med fart på

Hvad har du ært? Stråling er partikler med fart på. ® Radioaktive stoffer har ustabile atomkerner, der udsender partikler med fart på. o Ioniserende partikler kan skubbe en elektron væk fra et atom. Derved bliver atomet til en ion. Den naturlige baggrundsstråling stammer fra Jorden, rummet og os selv. Alfa-partikler er helium-kerner. • Når en atomkerne udsender en alfa-partikel, falder grundstofnummeret 2, og kernetallet falder 4. • Beta-partikler er elektroner. Når en atomkerne udsender en beta-partikel, stiger grundstofnummeret med 1, mens kernetallet ikke ændres. • Gamma-stråler er fotoner med meget mere energi end fotoner fra røntgen eller synligt lys. _ Alfa-partikler har den største ioniserende effekt. De mister hurtigt deres energi. • Alfa-partikler kan bremses af et tyndt stykke papir. • Beta-partikler kan bremses af et tyndt stykke aluminium. • Gamma-partikler bremses først af flere lag bly. Halveringstiden er den tid, det tager, før halvdelen af et radioaktivt stof er henfaldet. • Kulstof-14-metoden kan bruges til at datere fund af mennesker, dyr og planter, der levede for flere tusinde år siden. Ioniserende partikler kan ødelægge celler og fremkalde kræft. Men de kan også være med til at helbrede kræftpatienter. Planters egenskaber kan ændres ved bestråling.

-N

- Jod-tabletter hindrer skjoldbruskkirtlen i at optage det radioaktive jod-131. 81


--1( Uden elektrisk strøm er det ikke muligt at kommunikere med hinanden over , nettet.

I dag er elektriske apparater og maskiner nødvendige for at få dagligdagen til at fungere både på arbejdspladser, i skoler og i vore hjem. Elektriske signaler er nødvendige, for at trafikken til lands, til søs og i luften bliver sikkert afviklet Størstedelen af den elektriske strøm bliver fremstillet af. generatorer. Teknikken bygger på, at der er en tæt relation mellem: magnetisme og elektricitet.

I Japan har man magnettog, der kører med hastigheder på op mod'450 kilometer i timen. Magnetisme får magnet= togene til at svæve på skinnerne.


Når felter forandres

Magnetisme

flt(

r

r,

J

'J te

Allerede de gamle grækere kendte til magnetisme. I byen Magnesia i Lilleasien havde de fundet_Qn speciel stenart, som kunne tiltrække jern. Stenarten kaldes magnetjernsten. Magnetjernsten består af jernoxid. Det har den kemiske betegnelse 3 04 Melt tilbage til 1200-tallet har man brugt magnetjernsten tiL primitive kompasser, så__ man kunne orientere sig til søs.. '47

5.1

Magnetjernsten er en naturlig magnet. Man kan fremstille stærke permanente magneter af andre materialer. I fysik bruges ofte alnicomagneter. Det er forholdsvis stærke magneter, som består af en legering af aluminium, nikkel, cobolt og jern.

Permanent: Vedvarende. Bruges her om magneter, der beholder magnetismen.

En magnet tiltrækker grundstofferne jern, nikkel og kobolt samt de sjældne lanthanider, som har grundstofnumre fra 58 til 71. Man kan magnetisere de samme grundstoffer og en del kemiske forbindelser, hvori grundstofferne indgår. Det gælder f.eks. chromoxid, Cr0,, og jernoxid, Fe304.

Magneter har forskellig form afhængig af, hvad de skal anvendes til. I fysik bruger vi mest stangmagneter, hesteskomagneter og magnetnåle.

84


Når felter forandres

-k 5_e_

Magnetens poler En stangmagnet er stærkest_ve.d enderne, som kaldes for polerne. En frit ophængt magnet vil indstille sig i retning -d. Den pol, der peger mod nord,_kaldes nordpolen mens_pplen, der peger mod syd, kal.: des sydpolen.

5.2

To ens poler frastøder hinanden, mens en nordpol og

en sydpol tiltrækker hinanden.

En frit ophængt magnet vil indstille sig i retningen nord-syd.

Magnetfeltet omkring en stangmagnet Hvis man anbringer en stangmagnet under en glas- plade og drysser jernspåner jævnt ned over glaspladen, vil jernspånerne fordele sig i et mønster uden om magneten. Jernspånerne følger de magnetiske feltlinier rundt om stangmagneten og viser således magnetfeltet.

5.3

De magnetiske feltlinier går i buer mellem de to poler. Magnetfeltet er stærkest nær polerne og svagest omkring stangmagnetens midte.

- \Y Jernspånerne viser de magnetiske--) feltlinier omkring stangmagneten.

85


Når felter forandres nne magnetfelt Jordens n II 41,-.11J 111111,...1.1

-r\c„-c\

1

r

5.4

, 189

J

n

,

3y C\

En fritophængt magnet indst~retlingw_nord-syd rundaf.agnetfelt..-Den niagnetiske sydpol ligger i det nedlige Canada et sty_k_ke_fra den geografiske nordpol. Mod syd ligger den magnetiske nordpol på Antarktis lidt forskudt fra den geografiske sydpol Magnetfeltet minder meget om feltet omkring en stangmagnet. Omkring ækvator er feltet næsten parallelt med jordoverfladen, mens det omkring polerne går næsten lodret. Hvis man sejler efter kompas, må man tage højde for den misvisning, der op,står_forcli komgassets_retning ikke stemmer heltmed_den,geografiske retning. Misvisningen er mindst ved ælevator_ostorst. ved-polerne. 'Ç-c.v- se:, pc,

Te_sr\ incfn

Jordens magnetfelt virker som et skjold mod"lådede partikler fra rummet. Magnetfeltet ind_fanger partiklerne,..så de ikke når ind i atmosfæren.

I april 2000 kunne dette flotte nordlys ses over København.

Kun omkring polerne, hvor magnetreltet går næsten lodret, kan partiklerne nå ned i atmosfæren, hvor de kan ionisere luften. Hvis der er stor aktivitet på Solen, trænger der ved polerne så mange partikler ned i atmosfæren, at luften lyser i flotte farver. I Danmark kalder vi lyset for nordlys.

86


Når felter forandres

Magnetiske feltlinier går i buer mellem magnetens nordpol og sydpol.

Man har vedtaget, at de magnetiske feltlinier har retning fra nordmod syd uden for n. Inde i magneterLgår feltet fra sydpolen mod nordpolen. En lille magnetnål vil stille sig langs en feltlinie, så dens nordpol peger i feltliniens retning. Model af magnetisme

En savklinge bliver magnetisk, når man stryger en stangmagnet hen ad klingen 10-20 gange. Bevægelsen skal hele tiden være i den samme retning.

--1rAtIker r■ 0 3 r)

5.5

Forklaringen på stoffers magnetiske egenskaber er indviklet. For mange år siden indførte man en model, der giver en grov, men brugbar beskrivelse af magnetisme. ?a N/1-s,,

ved

r

En savklinge kan gøres magnetisk ved hjælp af en magnet.

Savklingen frastøder magnetnålens sydpol som tegn på, at klingen er blevet magnetisk.

87


Når felter forandres ;

Savklingen er opbygget af en række uhyre små magneter. Når savklingen er umagnetisk, ligger småmagneterne og roder rundt mellem hinanden. Men når vi stryger stangmagneten hen ad savklingen, bliver småmagneterne efterhånden ensrettede. Der dannes en nordpol og en sydpol.

Hvis vi brækker magneten over, får vi to mindre MåTg—neter med hver sin nordpol og sydpol. En „ren" nordpol eller sydpol kan ikke eksistere. En nord- og en sydpol hører altid sammen. Hvis magnetismen skal ophæves, kan vi banke savklingen mod noget hårdt eller opvarme den. Herved bliver der igen rod i småmagneterne, og magnetismen forsvinder. 88

Når en savklinge bliver magnetisk, bliver småmagneterne ensrettede.

I en magnet er småmagneterne ensrettede.


Når felter forandres

Jordens magnetfelt forandrer sig I 1999 sendte danskerne Ørsted-satellitten op for at foretage nøjagtige målinger af Jordens magnetfelt. Danske forskere har ud fra målingerne udarbejdet en ny og mere nøjagtig model af Jordens magnetfelt. I dag anvendes modellen verden over til blandt andet at udarbejde søkort ud fra. Man ved, at Jordens magnetfelt hele tiden er i forandring. I al den tid, man har målt Jordens magnetfelt, er feltet hele

tiden blevet svagere. Ørstedsatellitten har bl.a. målt, at magnetfeltet er blevet 0,3% mindre i Mellemamerika i 1999. Hvis den nuværende udvikling fortsætter, vil feltet være nul, når der er gået ca. 1.200 år. Derefter vil polerne efter al sandsynlighed bytte plads, og feltet vil på ny vokse op. En vulkan i udbrud udsender store mængder lava. I lavaen er der nogle jernforbindelser,

som bliver magnetiserede af Jordens magnetfelt, når lavaen afkøles. Småmagneterne i jernforbindelserne indstiller sig efter retningen af Jordens magnetfelt. Derfor kan man aflæse retningen af Jordens magnetfelt i størket lava. Ved at undersøge lavaens magnetisering har forskerne fundet frem til, at polerne har vendt sig 171 gange inden for en periode på 76 millioner år.

formindskelse ~~. -0.3

forøgelse -0.2

-0.1

0.0 (%)

0.1

0.2

0.3

Kortet viser forandringen Hordens magnetfelt i 1999, målt af ørsted-satellitten.

89


Når felter forandres

Elle dromagnetisme rY\Y

Elektromagnetisme 5 . 6 Vi sender jævnstrøm gennem en ledning for at

("

Vi

4

H.C. Ørsted opdagede i 1820, at der var et magnetfelt omkring en ledning.

undersøge, om en elektrisk strøm påv iTker en mag: netnål. Magnetnålen giver et kraftigt udslag.. Omkring strømførende ledning opstår et magnet-_, IIZ8 f env på påvirker en magnetnål.

Magnetfeltet omkring en ledning Vi anbringer en række kompasnåle rundt om en ledning og slutter strømmen. Kompasnålene viser, at de magnetiske feltlinier ligger i cirkler rundt om ledningen.

Magnetfeltet omkring en strømring Vi bukker en ledning, så den danner en ring. Inde ringen har det magnetiske felt overalt samme retning. Uden for ringen ligner det feltet fra en kort stangmagnet -_-:r•Gtnrir\r.5 :.1") ?C- n e). ej1

90


Når felter forandres

Magnetfeltet i og omkring en spole Inde i en spole går det magnetiske felt fra hver enkelt vinding i samme retning, så feltet bliver stort. Uden for spolen forløber de magnetiske feltlinier akkurat som feltlinierne omkring en stangmagnet.

Hans Christian Ørsted er født i Danmark il:777? -- Han blev professor ved Københavns Universitet i 180T1 Allerede i 1812 forudsagde Ørsted, at en elektrisk strøm burde have en magnetisk virkning. Men først ved en forelæsning på Københavns Universitet i 1820 opdagede han hvordan. Ørsted sendte strøm igennem en ledning og anbragte en magnetnål lige under ledningen. Magnetnålen gav et lille udslag. Ørsteds studerende var ikke særlig imponerede over forsøget, måske fordi magnetnålens udslag var lille og kunne virke tilfældigt. Ørsted arbejdede på at forbedre forsøget. Først troede han, at en tynd ledning ville give det største udslag, men han fandt hurtigt frem fil, at en tyk ledning med en stor strøm var mest effektiv. Nu kunne han få magnetnålen til at dreje sig 50 grader væk fra den oprindelige position. Ørsted var klar over,

at han havde gjort en epokegørende opdagelse. Ørsteds opdagelser blev modtaget med begejstring rundt om i Europa, og mange videnskabsfolk gik i gang med at

eftervise hansppdagelser. Danmarks første satellit, Ørsted, har fået navn efter den berømte danske videnskabsmand.

91


Når felter forandres

••■■••\•

Elektromagneter 5.7 En elektromagRet består af en isoleret ledning,_der er 5.8 viklet omkring en jernkerne eller af en spole med en 5.9 jernkerne Elektromagneten er kun magnetisk, så,

En elektromagnets poler kan findes med en magnetnål.

længe der går_strøml. ledningen eller spolen. Vi kan undersøge en elektromagnets poler med en magnetnål. Når magnetnålens nordpol bliver frastødt af elektromagneten, har elektromagneten nordpol i den pågældende ende. Elektromagnetens poler kan også findes ud fra gribereglen: Grib om spolen med højre hånd og fingerspidserne i strømmens retning. Nordpolen er do til tommelfingersiden. çr-11- 1-

N I elektromagnetens jernkerne indstiller småmagneterne sig efter spolens magnetfelt. Magnetfeltet fra jernkernen gør elektromagneten ekstra stærk. 92

/ \,

crive

J

I


Når felter forandres

På virksomheder, hvor man skal løfte tunge jernmaterialer, bruger man stærke elektromagnetiske kraner.

Elektromagnetens styrke En elektromagnets styrke afhænger af den totale strøm rundt om jernkernen. For finde den totale strøm skal man kende to ting: Antal vindinger på spolen. e Strømmens størrelse i spolen.

I nal

1-1

5.10 5.11

cx lüCi x 2.

`TCY3A

den totale strøm = spolens vindingstal • strømmens størrelse

2A 2A 2A 2A 2A

Elektronmagneten til højre er den stærkeste, fordi den totale strøm er størst.

2A 2A 2A 2A 2A 2A 2A 2A 2A 2A

I elektromagneten med 5 vindinger og en strøm på

2 A bliver den totale strøm: 5 • 2

A = 10A

Elektromagneten med 10 vindinger og ell strøm på 2 A har en total strøm på: 10 • 2

A

= 20

A

I en stærk elektromagnet skal den totale strøm være

stor. 93


Når felter forandres

Induktion \ Efter H.C. Ørsteds opdagelse i 1820 eksperimen- terede flere fysikere med at skabe en strøm ud fra et \ lom' magnetfelt. Det lykkedes for den engelske fysiker ..-------' — 91 - Faraday i 1835._ ---5.12 (

1

Induktion: Fra latin „inducere", fore ind. At frembringe en elektrisk spænding ved at fore en magnet ind i en spole.

_

En spole er tilsluttet et voltmeter. Når ei3 stang-magnet er på vej ned i spolen, giver voltmeteret et udslag. Der opstår en spændingsf— orskel over spolen,. Hvis magneten kun drejer om sin længderetning, giver voltmeteret intet udslag. Et konstant magnetfelt skaber ingen spændingsforskel. Når magnetfeltet i spolen ændrer sig, induceres der en spændingsforskel over spolen. Hvis spolen er indsat i en lukket kreds, løber en induktionsstrøm i kredsen. - et« -)_)

Ge».,e 5 ex■firk J

Når vi fører en magnet ned i en spole, opstår der en spændingsforskel over spolen.

Induktionsstrømmens retning

Den inducerede strøm har forskellig retning afhængig af, om magneten er på vej op af eller ned i spolen. I spolen skaber den inducerede strøm selv et magnetfelt. Magnetfeltet fra den inducerede strøm modvirker ændringer i det magnetfelt, stangmagneten sender ned i spolen. 94

Hvis vi roterer magneten rundt nede i spolen, er magnetfeltet konstant, og der opstår ingen spændingsforskel.

)


Når felter forandres

Retningen af den inducerede strøm er forskellig.

Den inducerede strøms retning er bestemt af, at magnetfeltet fra den inducerede strøm modvirker ændringerne af stangmagnetens felt inde i spolen.

Det kræver energi at fremstille induktionsstrøm, fordi den inducerede strøm altid vil modvirke den bevægelse af magneten, der skaber strømmen. Den inducerede spændings størrelse Når du drejer på håndgeneratoren, fremstiller du induktionsstrøm. Det kræver energi at få pæren til at lyse.

Den inducerede spændingsforsker bliver høj, hvis spolen har mange! vindinger, magneten er stærk, og, den roterer hurtigt.

5.13

Størrelsen af den inducerede spændingsforskel afhænger af: • Antal vindinger på spolen.

5.14 5.15

VA

• Magnetens styrke. • Magnetens hastighed.

95


N;felter forandres

En vekselstrømsgenerator 5.16 En elmotor kan få en magnet til at rotere, så der sker 5.17 hurtige ændringer i magnetfeltet i spolen. Jernkernen forstærker feltet i spolen, og der induceres en stor spændingsforskel. Spolen er tilsluttet et oscilloskop, som viser, _hvordan ,spændingen_hele tiden svinger i takt ined, at magneten_roter_er. Spændingen er skiftevis positiv og negativ. Der fremstilles vekselspænding. En vekselstrømsgenerator består af en spole med jernkerne og en tilhørende magnet. Den roterende del af generatoren kaldes rotor, og den stationære del kaldes stator. I den lille generator ovenfor er magneten rotor, og spolen med jernkerne er stator. På elværkerne fremstiller man elektricitet på store generatorer. Rotor består af kraftige jævnstrømselektromagneter, og stator består af serieforbundne spoler med mange vindinger.

Oscillo-: Fra latin „escillare", svinge.

I generatoren er magneten rotor og spolen stator.

På elværkerne fremstiller man elektricitet på store generatorer.

96


Når felter forandres

Ve ksespze n(cf°.n

1 periode

Fei4;•,,jen,? r ■ Cd r , ne t

4-"Z

Spændingen gennemløber en periode i takt med, at magneten drejer en omgang foran spolen. En periode består af en bølgetop og en bølgedal. Spændingen opnår maksimalværdi både i bølgetoppen og i bølgedalen/Frekvensen fangiver antallet af perioder pr. sekund. Den måles i hertz, Hz. Periodetiden T angiver, hvor mange sekunder en periode varer. Der er følgende sammenhæng mellem fog T: T ,J(7 ∎ )-111(i)»/GC.,r1j ( T= eller f

5.18 5.19 5.20 11

5.21 —.

Når magneten rotererhurtigere foran spolen, bliver

i

Gry, r,ce1

LP ?c ri acfc.-1,

15' -cr

.en

1 ) ,c (

maksimalværdien af spændingen større.

På elværkerne fremstiller man vekselspænding med en frekvens på 50 hertz, Hz. Der fremkommer 50 perioder på 1 sekund. I hver periode skifter vekselstrømmenretning 2 gange. På 1 sekund skifter strømmen retning 100 gange. Periodetiden T er 0,02 s. 'r,-,ed 7J r__ T =s = 0,02 50

S

pC-kJe_i\ -

. 10C)97

"


Når felter forandres

Effektiv spænding 5.22

En vekselspænding varierer hele tiden mellem nul og den effekmaksimalværdien. . . Et voltmeter viser _ tive værdi af en vekselspænding. Det er den jævnspænding, der giver samme effekt som vekselspændingen.

Et voltmeter viser den effektive værdi af vekselspændingen. Oscilloskopet viser, hvordan spændingen varierer. Ç),

'W,'"c ■

I eksemplet ovenfor kan vi af kurven aflæse, at den maksimale spænding er 8,5 volt. Voltmeteret viser den effektive spænding, som er 6,0 volt. Vi kunne også have beregnet den maksimale spænding ud fra den effektive spænding. h\icie /1

VISc

r

r

":\

maksimal spænding = effektiv spænding • V2

J

Ueff •

Umax

=

Umax

=. 6,0 volt •

= 8,5 volt

Ensretning 5.23

En diode leder strøm, næsten som et- stykke ledning, men strørn-Men kan kunløbe den ene vej gennem. dioden. Når en diode indgår i en kreds med vekselstrøm, vil den fjerne halvdelen af vekselstrømmen, fordi den kun tillader den ene strømretning. En elpære i kredsen lyser med nedsat styrke, og halvdelen af kurven på oscilloskopet er flad. En diode fjerner halvdelen af strømmen.

98


Når felter forandres

Hvis dioden vendes, vil den igen bremse halvdelen af strømmen, men denne gang er det den modsatte del af kurven, der forsvinder.

Med en brokobling udnyttes hele strømmen.

Man kan få strømmen til hele tiden at løbe den sam- 5.24 me vej gennem pæren ved at sætte fire dioder i en såkaldt brokobling. Pæren lyser med fuld styrke. På oscilloskopet er kurven blevet til toppe. ("Y)'-rY'l

Jævnstrømskabler

L

I Danmark er højspændingsnettet koblet sammen med Norge, Sverige og Tyskland. Derved udnytter man energien bedst muligt. Man bruger jævnstrøm, når man skal udveksle elektricitet mellem to ikke synkroniserede forsyningsnet. Først omformes vekselstrømmen med ensrettere til jævn-

NKT's fladkabel.

strøm. Herefter løber jævnstrømmen i luftledninger eller kabler til den anden forbindelse, hvor den igen omformes til vekselstrøm. Kun med jævnstrøm er det muligt at overføre elektricitet mellem to forsyningsnet, der ikke er synkroniserede. Effekttabet er også mindre ved jævnstrøm, fordi det kræver ekstra strømme hele tiden at ændre kablers spænding.

I 1995 etablerede man Kontek mellem Sjælland og Tyskland. Forbindelsen er med sine 172 km verdens længste jævnstrømskabel. Det består af et 120 km langt jordkabel, som er nedgravet i 1,2 meters dybde, og et 52 km, langt søkabel, som er spulet ned i Østersøen.

NKT Cables i Danmark har fremstillet kablet. Det er et oliefyldt fladkabel med to strømførende kobberledere. 99


Når felter forandres

---fransformation En transformer består af en lukket jernkerne og to spoler. pep spole, der tilsluttes strømkilden, hedder primærstolen, den anden hedder sekundærspolen. d år der en jævnstrøm gennem primærspolen, bliver dfiesmåmagneterne i jernkernen ensrettede. Så går der et magnetfelt rundt i jernkernen gennem begge spoler. Lige i det øjeblik magnetfeltet vokser op, opst år der en spænding over sekundærsp.olen._Men ellers er spændingen nul over sekundærspolen,._ford 1magnetfeltet i jernkernen er konstant.

En transformer består af en lukket. jernkerne og to spoler.

Når der går en vekselstrøm gennem primærspolen, skifter magnetfelteti -jer irnen nkernenretning g- gange se kundetkUndær-sp-Oleifb--3alrer Magnetfeltet sig hele6-g- der induceresen vekselspænding over spolen.

Der går ikke strøm gennem transformere ns kerne. En vekselstrøm i pr mærspo en inducerer via magnetfeltet i jernkernen strøm i sekundærspolen.

100

Dantrafo producerer ca. 300.000 transformere om måneden til dansk industri. B&O er en af hovedaftagerne.


Når felter forandres

Primærspænding og sekundærspænding Hvis primær- og sekundærspolen har forskellige vindingstal, bliver sekundær- og primærspændingen også forskellige. For at beskrive strøm, spænding og vindingstal på en transformer benyttes følgende betegnelser:

5.25 5.26 5.27 5.28

Betegnelser fra transformeren Primærspændingen

UP

Sekundærspændingen

US

Primærstrømmen

IP

Sekundærstrømmen

Is

Antal vindinger på primærspolen

NP

Antal vindinger på sekundærspolen

N,

1.,10(--c\,-:,

re rn r- 4,1 r■crz!c ,r)

Hvis primærspolen har 1.200 vindinger, og sekundærspolen har 300 vindinger, vil transformeren sætte :Pol E rnei,;acJ ne.= Fed en primærspænding på 24 volt ned til en sekundær'`'.--" , "er rr` er' ■)''brNer cere spænding på 6 volt. c; c

Vise; .3221(1(

, e f',C e 7

J

r 1200

4:

tip

Forholdet mellem primær- og sekundær sp ændingen er som forholdet mellem vindingstallet på primærog sekundærspolen. NP

Up

N5

U5

+

I Vi N-ck, r\cie.r

_ n d2't, ZPO

1>r krAZ-c-05p,:',',,C1,n5t c1.11'&_

101

P'

ic


Når felter forandres I,

Transformerligningen 5.32 I en god transformer er der næsten_inteteffekttab. Effekten på primærsiden, Pp, er næsten lig med effekten på sekundærsiden, P. Sammenhængen kaldes transformerligningen: PP = P, UP• P

= Us •• is

Når der er halvt så mange vindinger på sekundærspolen som på primærspolen, er Us også halvt så stor som Up. Da Up er 230 V, bliver Us 115 V Hvis værdierne i eksemplet sættes ind i transformerligningen, stemmer ligningen. P = U •I = 230 V • 1 A = 230 W P P P P, = U, • 1, = 115 V 2 A = 230 W

Hvis man transformerer spændingen et antal gange op, bliver strømmen transformeret lige så mange gange ned.

102


Når felter forandres

Magnetfelter til debat

Der er et magnetfelt omkring enhver strømførende ledning. Magnetfeltets størrelse afhænger af størrelsen af den strøm, der går i ledningen. Feltet aftager hurtigt med afstanden. Magnetfelter kan hverken ses, høres eller mærkes. Men de kan måles med et måleapparat, f.eks. en magnetføler, der er tilkoblet en computer. Størrelsen af magnetfelter måles i enheden tesla, T. 1 iT = en milliontedel tesla. Gennem de senere år har det ofte været til debat, om mag-

Magnetfeltet fra store højspændingsledninger fstand i meter 0m

Vaskemaskine Barbermaskine Hårtørrer

Afstand 10 cm

20 m

2,0 gT

40 m

0,4 gT

netfelter fra vekselstrømme øger risikoen for at få kræft. Der er forsket meget i kræftrisikoen ved at bo i nærheden

Afstand 1

0,05 pT

25 pT 21.11-

m

0,1 luT

34 1.1-1

Solarium

42 laT

Fjernsyn

5 p.T

0,005 j.iT

5.31

4,0 j.iT

Magnetfelter i hjemmet målt i pT Apparat

5.30

6,0 4T

10m

80 m

5.29

Magnetfelt,i RT

0,251.1T

0,2 pT

af højspændingsledninger, men resultaterne har været så uklare, at forskerne hverken kan be- eller afkræfte kræftrisikoen. Man har diskuteret en grænseværdi for magnetfelter fra vekselstrømme på 100 p.T for akutte påvirkninger og helt ned til 0,2[1T for langtidspåvirkninger. I EU mener man ikke, at der er grundlag for at indføre grænseværdier.

Højspænding Når elværkerne sender strøm ud til forbrugerne gennem lange forsyningsledninger, er der et energitab undervejs. Ledninger bliver opvarmet lidt, når der løber strøm gennem dem. ----Når der løber en strøm, I, i en ledning, må der langs ledningen være et spændingsfald UAB , som er bestemt af ledningens modstand R. Størrelsen af energitabet i ledningen, Eied„i„g, kan udtrykkes ved R, I og t, hvor t er den tid, strømmen løbeg Eledning

P•t = UAB •I•t = R•I 2 •t

Jo mindre strøm, der løber i en ledning, jo mindre er energitabet. Da ledningens modstand og tiden ikke ændres, er-det kun strømmen, der har betydning. 103

5.33 5.34


Når felter forandres

I højspændingsledninger kan spændingen være helt oppe på 400.000 volt.

For at gøre energitabet mindre transformerer elværkerne spændingen op og_strømmen ned. Sætter elværket spændingen op 1.000 gange, bliver strømmen tilsvarende 1.000 gange mindre, og energitabet i ledningerne bliver 1.000-.000 gange mindre. — (10,2„-_.,

r■ci en, oF.', j .■ C;

r,..`)C3

Ved de store elværker transformeres spændingen op til flere hundredtusinde volt. Undervejs til forbrugerne bliver spændingen sat ned flere gange i transformerstationer. Men spændingen transformeres først ned så tæt på forbrugerne som muligt.

I.C.')C30.ec)(J)

Elværkerne sender strømmen ud til forbrugerne med en spænding på flere hundredtusinde volt. Undervejs sættes spændingen trinvis ned.

Kraftværk 60 000 V

transformerstation

transformerstation

20 000 V

I

jordledning 20 000 V

230 V/400

V

1112': forbruger

kabelskabe 230 V/400 V

luftledning tt

transformerstation

104

forbruger


Når felter forandres

Hvad har du lært?

o To ens poler frastøder hinanden, mens en sydpol og en nordpol tiltrækker hinanden. o De magnetiske feltlinier går i buer fra nordpolen til sydpolen. o Jordens magnetfelt beskytter os mod ladede partikler fra rummet. o I en umagnetisk jernstang ligger småmagneterne i & rod. 1 en magnetisk jernstang er alle småmagneterne ensrettede. o Der er et magnetfelt omkring en strømførende ledning. o En elektromagnets styrke afhænger af den totale strøm omkring jernkernen. o Det kræver energi at fremstille induktionsstrøm. o Den inducerede spænding afhænger af magnetens styrke, spolens vindingstal og den hastighed, hvormed magnetfeltet i spolen ændres. o En generator producerer strøm efter induktionsmetoden. • Vekselspændingen i Danmark har en frekvens på 50 Hz og en periodetid på 0,02 s. • En transformer kan transformere spændingen op eller ned. • I en god transformer er effekten på primærsiden og effekten på sekundærsiden næsten lige store. o Når elværkerne sender strøm ud til forbrugerne, transformerer de spændingen op og strømmen ned, så energitabet i ledningerne bliver mindst muligt.

105


4).

..,1

...

i.,

ri.

4 1! 71 II L

,

p


dstødningsgassen fra den stigende iltrafik sender store mængder CO2 ud i atmosfæren.

Der er noget Ren luft er en vigtig, men sårbar ressource. Udledning af forskellige gasser og partikler ændrer sammensætningen af atmosfæren, så der bl.a. dannes syreregn. Nogle forskere mener, at forureningen frembringer klimaændringer. Luftforureningen følger ikke landegrænser, men er global. Nedbrydning af ozonlaget og den forøgede drivhuseffekt er eksempler herpå. Der gennemføres i disse år en række tiltag for at mindske luftforureningen.

Smog i atmosfæren over San Francisco, USA, hvor partikler spreder sollyset, så himlen bliver orangebrun.

107


Der er noget i luften

Atmosf ren ændrer sod 6.1 Atmosfæren ligger som et luftlag omkring Jorden. 6.2 Ud over forskellige molekyler indeholder atmo6.3 sfæren også små partikler af støv eller væskedråber. Undersøger man atmosfæren over en årrække, finder man variationer i sammensætningen. Ændringerne kan have flere årsager.

.

_

Atmosfærens, sammensætning påtbzien 010

78,084 Nitrogen N2 20,946 Oxygen

02

0,934 Argon

Ar

0,034 Kuldioxid CO2 0,0018 Neon

Ne

0,0005 Helium

He

0,0002 Methan

CH4

0,0001 Krypton

Kr

Atmosfærens sammensætning bortset fra vanddamp.

108


Der er noget i luften

ru Andre stoffer i luften Stoffer

JIM

Forureningskilde

Aerosoler, dvs. støv og væskedråber, der er så små, at de kan holde sig svævende

Trafik, især dieselbiler Støvet fra gader og byggerier Industri Havsprøjt, vulkaner, skovbrande

Organiske forbindelser

Brændeovne Trafik, især dieselbiler

Nitrogendioxid, NO2

Benzin- og dieselbiler Store fyringsanlæg og kraftværker

Svovldioxid, S02

Olie- og kulfyrede anlæg, vulkaner

Bly, Pb

Benzinbiler med blyholdig benzin

Benzen, C 6 H 6Benzinbiler Kulmonooxid, CO

Benzinbiler

De væsentligste årsager til menneskeskabt luftforurening er anvendelsen af kul, olie og gas som brændsel i kraftværker, industri, huse og biler. Det giver store mængder CO 2 . Under forbrændingen dannes også svovldioxid, S0 2 , og nitrogenoxider, NO N . Gasserne reagerer med vand og oxygen og danner syrer, hvilket igen skaber syreregn. Kraftvarmeværkerne udsender bl.a. gasserne 5. 02 og NO,. På moderne værker renses røgen.

Forbrænding Ved en fuldstændig forbrænding dannes kuldioxid: C

+ 0 2

—■ CO,

kulstof + oxygen - kuldioxid

Hvis der er underskud af oxygen, bliver det en ufuldstændig forbrænding, og der dannes kulmonooxid: 2C

+ 0,

kulstof + oxygen

2 CO

-›

kulmonooxid

Transport I en benzinmotor forbrændes benzin under dannelse af kuldioxid, CO,, og vand. Desuden dannes en lille smule nitrogenoxider, NON'er. 109

6.4 6.5


Der er noget i luften

1

Atmosfærens nitrogen er heldigvis ikke særlig reaktionsvillig ved almindelige temperaturer. Men i en benzinmotor er forbrændingstemperaturen oppe på ca. 1.300 °C. Ved denne temperatur reagerer nitrogen med oxygen: N2

+ 02

—■

2 NO

nitrogen

+

—4

nitrogenoxid

oxygen

Den dannede nitrogenoxid reagerer videre med oxygen: 2 NO

—P

+ 02

2 NO,

nitrogenoxid + oxygen — nitrogendioxid g pr. km

Udledningen af udstødnings' gasser ved forskellige hastigheder.

26 -A 24 22 20 18161412108-

t

6- 1 4

0

20

30

40..

NO2

50

CO2

60

70

80

90

100

110

)).

km/t

Ved forbrænding i en benzinmotor dannes der i udstødningsgassen bl.a. CO, NO, samt CH4.

CO NO tr

110


Der er noget i luften

Når udstødningsgassen med bl.a. nitrogendioxid kommer ud i atmosfæren, reagerer den med luftens oxygen og vanddamp og danner salpetersyre: I en katalysator er der flere tusinde kanaler med overflader af platin-, palladium- eller rhodium. Kanalernes samlede areal er meget stort.

+ 02 + 2 H20 nitrogendioxid + oxygen + vand

4 NO,

--> 4 HNO3 — salpetersyre

Salpetersyren er medvirkende til at give en sur nedbør. Katalysator på biler For at nedsætte forureningen af NO x 'er fra bilers udstødning er alle fabriksnye biler monteret med en katalysator i udstødningen. Katalysatoren har mange tynde kanaler, der er belagt med platin, palladium eller rhodium. På overfladerne fremmes en proces, hvor NO,:erne omdannes til N2. Da forbrænding af benzin ikke er helt fuldstændig, indeholder udstødningsgassen også kulmonooxid, CO. Denne giftige gas omdannes til kuldioxid. I katalysatoren finder bl.a. følgende kemiske reaktion sted: 2N0

+ 2C0

—*

N2

+ 2CO2

nitrogenoxid + kulmonooxid —■ nitrogen + kuldioxid

NO og CO fra udstødningsgassen omdannes til frit N2 og CO 2 i katalysatoren.

6.6


Der er noget i luften

Kraftværker og industri 6.7

I kraftvarmeværker anvendes olie og kul til opvarmning af vand ved fremstilling af elektricitet. Ved forbrændingen dannes kuldioxid og vand, f.eks.: C311164

+ 47 0 2 — 31 CO2 + 32 H20

brændselsolie + oxygen --> kuldioxid + vand 6.8

I olie og kul er der altid svovl. Det stammer bl.a. fra proteinerne i de døde organismer, som kullet og olien er dannet af. Svovlet brænder først til svovldioxid: ---+ SO2 + 02 svovl + oxygen —+ svovldioxid

S

I atmosfæren kan der nu ske to ting: Svovldioxid går i forbindelse med vanddamp og danner svolvsyrling: SO2

+ H20

H2S03

svovldioxid + vand --> svovlsyrling

Svovldioxid reagerer med oxygen og danner svovltrioxid, som forbinder sig med vanddamp og danner svovlsyre: 2 SO 2 +

02

2 SO,

svovldioxid + oxygen —› svovltrioxid S0 3+

H 2 0 -4 H2SO4

svovltrioxid + vand —■ svovlsyre

112

Ud over kuldioxid og vanddamp udsender kraftvarmeanlæg især gasserne SO2 og NOx. Sammen med luftens vanddamp og oxygen danner gasserne hhv. svovlsyre og salpetersyre.


Der er noget i luften

6.9

Både den stærke svovlsyre og den middelstærke svovlsyrling er med til at skabe en sur nedbør.

SNOX-anlæg På kraftvarmeværkerne i Danmark renser man røgen for at nedsætte luftforureningen. Røgen ledes igennem en opslemning af læsket kalk, Ca(OH)2. Der foregår følgende reaktion: + 02 -+ 2 CaSO 4 + 2 H20 læsket kalk + svovldioxid + oxygen gips + vand

2 Ca(OH) 2 + 2 50 2

„Affaldsgipsen" bliver brugt af virksomheder, der fremstiller gipsplader. Desværre er affaldsgipsen meget fugtig, så der er store omkostninger ved at tørre den. Man har også anlæg, der fjerner både S0 2 og NO,. De kaldes SNOX-anlæg. CO2

H20 N2

SNOX-anlæg. Anlægget fjerner 95% af røgens S02- og NOx-indhold.

katalysator

6 N0+4 NH 3 -►6 H 2 0+5

katalysator N2

6 NO 2 +8 NH 3 -412 H 2 0+7

s (s 2

N2

42° 02 N2

0

2 S02+02-+2 S03

H2 0

C O2 ammoniak tilsættes

posefilter fanger '.støv og flyveaske

NH3

kondensator

H 2O+SO3 H2SO4

113


Der er noget i luften

uff,-..--brurefflngens viirkninger Syreregn påvirker planter og jord 6.10 Den svovlsyre og salpetersyre, der kommer af luft6.11 forurening med SO, og NO,, påvirker især nåletræer. 6.12 Grantræers nåle holder i ca. 10 år, hvorimod løvtræernes blade blot virker et halvt år. Derfor rammer luftforureningen nåletræer hårdest. Den sure nedbør trænger ind gennem bladenes spalteåbninger og skader fotosyntesen. Spalteåbningerne skades også, så de ikke kan lukke. Det skal spalteåbningerne kunne, når træet mangler vand. Når spalteåbningerne ikke lukkes, fordamper vandet for hurtigt, og træet dør af tørst. Når jorden bliver sur, udvaskes i første omgang nærings-ioner som f.eks. Ca", K + og Mg'. Ved pH-værdier omkring 4 frigøres skadelige ioner som f.eks. Al', Pb" og Cd' . Træernes rødder ødelægges, og de bliver dårligere til at optage vand og næring. Syreregn og vandmiljøe --/ I Danmark er der de fleste steder et højt indhold af kalk, CaCO 3 , i undergrunden. Det betyder, at søerne indeholder kalk, som kan neutralisere syre. Derfor lider de danske søer ikke så meget af forsuring. Norske og svenske søer rammes derimod hårdere, da jordbunden er kalkfattig. I Sverige forsøger man at redde sure vandområder ved at sprede kalk fra båd eller helikopter. Næsten 90% af forureningen i det sydlige Sverige stammer fra udledninger af SO, og NO, i England, Tyskland, Polen og Danmark. Vinde bringer den forurenede luft ind over Sverige.

114

a

b

C

Metal-ioner udvaskes på grund af sur nedbør. a) Jordpartiklerne har positive ioner bundet til sig. b) Ved pH omkring 5 fortrænges mange metal-ioner af H+. c) Ved pH omkring 4 bliver også ionerne Pb ++, Cd++ og Al+++ udvasket.


Der er noget i luften

Når surhedsgraden i en sø øges, vil flere og flere dyrearter dø. Dyr med kalkholdige skaller som muslinger og krebsdyr er blandt de første, der tager skade. Derefter falder antallet af planktonarter kraftigt, og ved en pH-værdi omkring 4 er vandet for surt for de fleste fisk. Bygninger og andre materialer Bygningsværker og monumenter, der er lavet af marmor eller kalksten, CaCO 3 , nedbrydes af syrer. F.eks.: CaCO 3 + H 2 SO 4CaSO4 ÷ H 2 0 I Sverige spredes kalk fra helikopter over vandområder med lav pH-værdi.

6.13 6.14

CO2

calcium- + svovlsyre -+ calcium- + vand + kuldioxid carbonat

sulfat

Calciumsulfat, gips, er lidt opløseligt i vand, og skylles derfor væk. I storbyerne bliver bygningerne sorte af bl.a. partikler fra dieselbiler og kulstøv. Bevaringsværdige bygninger bliver derfor renset for snavs. Traditionelt sker det ved sandblæsning, men der er brug for mere skånsomme metoder. Norsk Hydro har opfundet en effektiv „svamp", der består af CaCO3.

I år 2000 holdt den katolske kirke jubilceumsår. I den anledning blev Peterskirken i Rom rengjort for kulstøv og snavs. Billedet viser kirken efter rengøringen.

, .

."-v-7,24:

_

115


Der er noget i luften

Syrer påvirker også uædle metaller. En zinktagrende 51 vil langsomt blive tæret bort af sur nedbør: Zn + H 250 4 ZnSO4 + F121zink + svovlsyre —+ zinksulfat + hydrogen

CO 2 6.15 6.16

og drivhuseffekten

Jorden modtager energi fra Solens lys. Atmosfærens indhold af drivhusgasserne kuldioxid, vanddamp, ozon, methan, CFC-gasser og lattergas, N,O, holder på varmestrålingen fra Jorden. Det medfører, at Jordens middeltemperatur bliver ca. 35 °C højere, end den ellers ville have været. Den naturlige drivhuseffekt er derfor en væsentlig forudsætning for, at der er liv på Jorden. Problemet er blot, at øget trafik og afbrænding af olie og kul tilfører atmosfæren store mængder CO,. En øget mængde af CO, og andre drivhusgasser kan påvirke hele klimaet. Bare en lille temperaturstigning kan få store konsekvenser.

Jorden udstråler lige så meget energi, som den modtager fra Solen. Nogle af Solens stråler tilbagekastes af atmosfæren. Andre rammer jordens overflade og omdannes til varme. Varmestrålingen optages af drivhusgasserne og udsendes igen, både til Jorden og ud i rummet. jorden og atmosfæren afgiver varme

skyer kaster lys tilbage

atmosfæren absorberer lys

116

drivhusgasser tilbagekaster varme mod jorden


Der er noget i luften

Med komplicerede matematiske modeller prøver klimaforskere at vurdere, hvordan drivhusgasserne vil påvirke klimaet. I begyndelsen af firserne forudsagde modellerne, at en fordobling af CO, — indholdet i atmosfæren ville give en global temperaturstigning på 5 °C. Nu mener forskerne, at en temperaturstigning på 2 °C er mere sandsynlig.

Solens udstråling varierer lidt, og store vulkanudbrud påvirker klimaet ved at sende CO, og svovlforbindelser ud i atmosfæren. Undersøgelser af iskerner fra Grønland har afsløret varia-

tioner i klimaet, både over få årtier og over lange perioder. Kortvarige klimasvingninger ser ud til at hænge sammen med små svingninger i Solens aktivitet.

Med en temperaturstigning vil havenes vandstand stige og klimaet ændre sig. Også uden menneskets påvirkning vil klimaet ændre sig. Jordens afstand til Solen og

Vulkanen Kilauza på Hawaii sender store mængder CO2, svovlforbindelser og støvpartikler ud i atmosfæren.

Hvad har du lært?

• Ved en forbrænding udvikles der CO, og H20. • Ved afbrænding af olie, kul og gas er det især gasserne SO,, NO, og CO,, der giver luftforurening. • SO, og NO„ danner sammen med luftens vanddamp og oxygen hhv. svovlsyre og salpetersyre. Syreregn stammer især fra disse to syrer. • Bilernes katalysatorer omdanner de giftige udstødningsgasser NO og CO til hhv. N, og CO,. • Kraftvarmeværkerne i Danmark renser røgen, der sendes ud i atmosfæren. SNOX-anlæg fjerner 95 % af røgens SO 2 og NON. • Syreregn ødelægger bladenes spalteåbninger, så træernes fordampning ikke kan reguleres. • I kalkfattige områder påvirker syreregn miljøet. • Bygningsværker og monumenter af marmor nedbrydes af syreregn. • Drivhuseffekten er en forudsætning for livet på Jorden, men udledning af drivhusgasser er en medvirkende årsag til klimaændringer. 117


■ilaa410

Når man brygger øl, sker der en omdannelse af stivelse til alkohol. I store automatiserede tappehaller hældes øl på flasker.

Silug- e adb c) Alkoholer er fællesnavnet på en lang række forbindelser. Mange findes i naturen, og flere kan fremstilles i laboratoriet. Den type alkohol, der findes i vin og spiritus, produceres i store mængder. Kun ca. halvdelen af det drikkes. Resten bruges til en lang række tekniske formål i husholdningen, industrien og den kemiske produktion. Alkoholer bruges til kosmetik, industri, madvarer, medicinalvarer og meget andet.

Det meste af indholdet i eau de toilette er alkohol. Den fordamper hurtigt, når parfumen bruges, mens duftstofferne fordamper langsommere.


Slægten alkohol

Sllaegten Hvis man erstatter et eller flere af H-atomerne i en kulbrinte med hydroxy-gruppen OH, får man nogle stoffer, hvis navne ender på ol. De har egenskaber fælles med både vand og kulbrinter. Det gør „olerne" til meget anvendelige opløsningsmidler.

Alkoholer 7.1 7.2

CH3

De simpleste alkoholer kan afledes af alkaner som methan, ethan, propan osv.

7.3

7.4

ol: olieag tig. Forkortelse af latin oleum, olie.

)(\OH

Alkoholer findes i naturen som aromastoffer, farvestoffer og biologisk vigtige stoffer. F.eks. er kolesterol, C, 7 H 45 0H, en alkohol. Alkoholer med mange C-atomer er faste stoffer.

H 3 C CH3 Menthol er en velduftende alkohol.

Di- og tri-valente alkoholer En divalent alkohol, en -diol, har to OH-grupper i molekylet og en trivalent, en -triol, har tre. Sådanne stoffer smager sødt. 7.5 7.6

Den simpleste divalente alkohol er ethan-diol, glykol. Den bruges bl.a. som antifrostvæske i bilkølere. Stoffet er giftigt, så det er meget uheldigt og naturligvis ulovligt at anvende det som sødemiddel. Men man har faktisk set eksempler på, at det har været blandet i vin. Propan-triol, glycerol, er ugiftigt som de fleste alkoholer. Det er et biprodukt ved sæbefremstilling.

Molekylmodel af glykol, ethan-diol.

Glycerol bruges bl.a. i skocreme og i mange kosmetiske produkter, da det blødgør huden. Det er basis for fremstilling af bl.a. nitroglycerin og kunstharpikser til maling og lak.

Glycerol, propan-triol, har tre OH-grupper.

120

s


Slægten alkohol

Nogle simple alkoholer Navn

Formel

Methanol, træsprit

CH3OH

Stregformel

Kogepunkt

H

Anvendelse

64,7 °C

Opløsningsmiddel, udgangspunkt for mange kemikalier

78,5 °C

Nydelsesmiddel, opløsningsmiddel, kemikalier

97,4 °C

Opløsningsmiddel,

82,4 °C

Opløsningsmiddel, karburatorsprit

H–C-0–H H

Ethanol, vinånd, sprit

C2H5OH eller CH3CH2OH

HH H–C–C-0–H H H

1-propanol, propylalkohol

C31-170H eller C2H5CH2OH

HHH H–C–C–C–O–H H HH

2-propanol, isopropylalkohol

C3H7OH eller (CH3)2CHOH

OH

Stregformlen for fenol.

H H0H I I i H–C–C–C–H 1 i 1 H HH

Fenoler Benzen, C6H6, er en giftig kulbrinte, der bl.a. bruges som tilsætningsstof i benzin. De seks C-atomer danner en ring, der kaldes en aromatisk ring. Stregformlen tegnes som en møtrik. Hvis en OH-gruppe er knyttet til en aromatisk ring, kaldes stoffet en fenol. Fenoler er næsten alle faste stoffer, ofte med en tjæreagtig lugt. De er giftige og kan anvendes til desinfektion og træbeskyttelse. De bruges ved fremstilling af bl.a. farvestoffer, lægemidler og ukrudtsmidler. Fenoler findes ikke frit i naturen, men de er vidt udbredte som bestanddele af bl.a. farvestoffer, æteriske olier, hormoner og antibiotika. Fenoler blev først fremstillet af tjære fra stenkul. Tjære bruges bl.a. til træskibe.

121


Slægten alkohol 11

Ethano0 I daglig tale er alkohol det samme som ethanol. I ren form er det en farveløs, klar væske. Den ligner vand en hel del, men den fryser ved -117 °C og koger ved 78 "C. Ethanol er lidt lettere end vand, idet dens massefylde er 0,79 g/em3.

Ethanol, C21-150H.

Mellem olie og vand Vand-molekyler binder sig til hinanden med hydrogenbindinger. Derfor hænger vand-molekyler godt sammen, og vand får et højt kogepunkt. Den ene ende af ethanol ligner vand. H-atomet i ethanols OH-gruppe kan også binde sig til oxygen i andre OH-grupper eller i vand-molekyler. Der er hydrogen-bindinger mellem ethanol-molekyler. De giver ethanol et højt kogepunkt, og de bevirker også, at ethanol og vand kan blandes.

H

H 0

0

H

H

Hydrogen-binding. H-atomet i det ene molekyle er også bundet til 0-atomet i nabo-molekylet.

7.7 Den

anden ende af ethanol ligner ethan og de andre alkaner. Derfor kan ethanol brænde, og det kan blandes med f.eks. benzin.

Koncentration af ethanol 7.8

Man kan angive mængden af ethanol i en blanding 7.9 med vand ved at fortælle, hvor stor en del af rumfanget der er ren ethanol. Det kaldes volumenprocenten, vol.% eller % vol. Man kunne i stedet bruge vægtprocenten, der angiver, hvor stor en del af vægten der er ren ethanol. Der er forskel på vol.% og vægt-%, fordi ethanol er lettere end vand. Sædvanligvis anvendes vol.%, fordi det giver det største tal. Man kan ikke uden videre beregne vægtprocenten ud fra volumenprocenten, fordi rumfanget ændrer sig lidt, når vand og ethanol blandes.

122

Rumfanget bliver mindre, når ethanol og vand blandes. Tomrummene mellem molekylerne bliver lidt mindre.


Slægten alkohol

idu

I 1 liter husholdningssprit er der 0,93 liter ren ethanol.

Anvendelser af ethanol Langt det meste ethanol bruges til tekniske formål. I husholdningen og på hospitaler bruges sprit til rengøring. I industrien bruges ethanol som opløsningsmiddel ved produktion af farver, lakker, medicinalvarer og kosmetik. Desuden er ethanol et vigtigt stof til fremstilling af æter og en lang række andre stoffer. I Danmark produceres årligt 19 Ml, megaliter, ethanol ved gæring, men kun 7 Ml anvendes til forskellige alkoholiske drikke som snaps, vodka, likører og frugtvine. Vi eksporterer 8 Ml, omdanner 2 Ml til eddike og bruger de sidste 2 Ml til tekniske formål. Vort forbrug til tekniske formål er imidlertid mere end ti gange større, idet vi importerer hele 23 Ml syntetisk ethanol. Ren ethanol Når man opvarmer en blanding af vand med lidt ethanol, fordamper både vand og ethanol, men dampene indeholder en større andel ethanol end væsken. Når dampene fortættes, fås derfor en ny blanding med en større koncentration af ethano l.

Absolut alkohol bruges bl.a. i den kemiske industri.

Ved gentagne destillationer kan man nå op på 96 vol.%. Denne blanding ændres ikke ved destillation. Ren alkohol, der også kaldes absolut alkohol, er vandsugende. Den optager vand fra luften, så den efterhånden bliver 96 vol.%. I den kemiske industri har man ofte brug for ren ethanol.

123

7.10


Slægten alkohol

Det gærer I naturen skaffer visse bakterier og gærceller sig energi ved at omdanne kulhydrater til ethanol og kuldioxid. Denne omdannelse sker uden brug af oxygen. Glukose omdannes således: 2 C2 1-1 50H

C6H1206 glukose 7.11

-4

ethanol

+

2 CO2 kuldioxid

Reaktionsskemaet ser enkelt ud, men omdannelsen sker i flere trin vha. forskellige enzymer.

Gæring Der findes forskellige slags gær, og de kan danne meget andet end ethanol ved omdannelse af kulhydrater. Det kan være lette alkoholer som methanol og propanol. Det kan også være tungere alkoholer og en lang række andre organiske stoffer. Disse uønskede biprodukter kaldes fusel eller fuselolie. 7.12 7.13

Gærcellerne tåler ikke for store koncentrationer af sukker. De dør, hvis alkoholprocenten bliver for stor. 7.14 Ved gæringer kan koncentrationen af ethanol højst blive 10 -15 vol.%, afhængig af gærtypen.

øl brygges på malt frabyg; der koges nied''hurn14'...f&t\at give §Mag'bg eWsrål're holdbarhed. 1 Danmark har øl væreten at;de vigtigste drikkeyarer"lan oSinod vor •

-

I 1500-tallet blev-der drukket næsten lige så megetøl som mælk. Vand drak man'stort set • ikke. Det var store mængder, der blev drukket. 5-10 liter om t

124

dagen-Pro persona svar almin deligt, men så var øllet heller ikke så stærkt. Heltpii:kgiONtalletyarder utallige sinå4;lryggiq141,9 hver gård haW6;;SKfilWg'ers, hvor ølletkbld4Met. Kvaliteten af øllet var stærkt svingende. Betydningen af renlighed var ikke kendt, og temperatur var noget, man følte: sig frem til.

På overfladen af vindruer lever gærceller naturligt.


Slægten alkohol

H H C C

H H H H

H H ethen

H—C—H

C. I C

0/

H H

H— C — 0 — H H

H

vand

ethanol

Teknisk alkohol I Danmark fremstilles også den ethanol, der ikke bruges til drikke- og madvarer, ved gæring. Den billigste råvare til gæringen er affald fra sukkerproduktionen, sukkerroe-melasse, der stadig indeholder ca. 50% sukker. Efter gæringen destillerer man i flere omgange for at fjerne alle urenheder. Men ethanol kan også fremstilles ud fra ethen og vand. Dobbelt-bindingen i ethen „åbner sig", og et vand-molekyle slutter sig til ethen-molekylet: C2H4 ethen

H20 vand

C2H2OH ethanol

På verdensplan fremstilles ca. halvdelen af al ethanol på denne måde. Det anvendes udelukkende til tekniske formål, ikke til drikkevarer.

lej-A2frurjg På grund af den høje beskatning af alkohol, er ethanol til tekniske formål gjort udrikkelig. Man har tilsat stoffer, der lugter eller smager ubehageligt. Valget af stof afhænger af, hvad ethanolen skal bruges til. Der vælges samtidig stoffer, som det er meget vanskeligt eller umuligt at fjerne.

7.15

Tidligere kunne man rense husholdningssprit ved filtrering gennem aktivt kul, men det kan man ikke længere.

em

I hospitalssprit er der kloroform eller 2-propanol.

125_


Slægten alkohol

Døtre af ethanoll Ved den fuldstændige forbrænding af ethanol dannes kuldioxid og vand. C21-150H ethanol 7.16

• •

3 02

--+

2 Co t+ 3 H20

oxygen

-

kuldioxid

+ vand

I kroppen sker forbrændingen i flere trin, og der dannes to „døtre" af ethanol. Først dannes ethanal, acet-aldehyd, et giftigt stof, med en stikkende lugt. Det anvendes bl.a. til fremstilling af tørsprit. C21-150H ethanol

0 oxygen

-4

CH 3 CHO

+ H20

ethanal

+ vand

H H I I H—C—C-0—H I I H H Ethanol

H

0

H—C—C H

H Ethanal

Dernæst omdannes ethanal til eddikesyre. CH3CHO ethanal

0

—+

oxygen

CH,COOH eddikesyre

Eddikesyren forbrændes så videre i kroppen til kuldioxid og vand. CH J COOH + 2 0 2

-4

eddikesyre + oxygen

2 CO2+ 2 H20 kuldioxid

H I H—C—C

+ vand

0

0—H

H Eddikesyre

Tørsprit Sprit brænder godt. Det blev tidligere især brugt til kogning af madvarer på spritapparater, primusser. Det kan være fristende at bruge sprit til optænding i en grill eller en brændeovn, men det er meget farligt, specielt når det er varmt i vejret. Sprit fordamper let, og spritdampene kan give store stikflammer.

I stedet for sprit eller andre brændbare væsker bør man bruge faste optændingsblokke. De kan bestå af „tørsprit", som slet ikke er sprit, men ethanal. Ethanal er en væske, der koger ved 21 °C, men ethanalmolekyler kan kæde sig sammen, polymerisere. Tørsprit består af met-aldehyd, som er en sammenkædning af

fire molekyler ethanal. Så bliver molekylet så tungt, at stoffet er fast. CH3 0 — C —0 H I HC — CH3

H,C —CH

H 0— C —0 CH3

Tørsprit er lavet af ethanal.

126


Slægten alkohol

Genstande og promiller Den ethanol, man drikker, fordeles i det vand, der findes i kroppen. 60-70% af kropsvægten skyldes vand. For fede personer dog mindre. En mand på 70 kg indeholder ca. 49 liter vand, og en kvinde på 55 kg indeholder ca. 33 liter vand. Et glas indeholder ca. en genstand.

Mængden af øl, vin eller spiritus angives ofte i genstande. En genstand svarer til en bestemt mængde ren ethanol. Der har været forskellige meninger om, hvor meget en genstand er, men i dag vælger man at sige, at

En genstand = 10 g ren ethanol Det svarer nogenlunde til indholdet af ethanol i en stor snaps, en øl, et glas vin eller et mål spiritus. En flaske stærk øl, påskebryg eller lignende, indeholder ca. 2 genstande, og en flaske vin indeholder ca. 7 genstande.

Indtager de hver en genstand, får manden et alkoholindhold på 10 g/49 1= 0,2 promille mens kvinden får 10 g/331= 0,3 promille. Manden er ca. 1 time og et kvarter om at forbrænde en genstand, mens kvinden er hen ved 1 time om det.

Virkninger af alkohol Alkohol, ethanol, virker berusende. Det påvirker hjernen direkte, og i større mængder kan det være dødeligt. Virkningen afhænger af koncentrationen af alkohol i blodet. Denne koncentration angives i promille, der her betyder gram pr. liter. Ved en promille på 0,5 er der 0,5 g ren alkohol i 1 liter blod. Har man så-meget alkohol i sit blod, må man ikke længere føre motorkøretøj. Det er forskelligt, hvordan forskellige mennesker påvirkes af alkohol, men en alkoholpromille på 3 kan medføre døden. En større indtagelse af alkohol kan ud siver de øjeblikkelige virkninger give nogle ubehagelige eftervirkninger som hovedpine og kvalme. Man kan få tømmermænd. Det skyldes giftige staffer, der dannes, når alkohol og andre stoffer i drikkene forbrændes i kroppen. 127

7.17 7.18


Slægten alkohol

I

I lA1-4-11211)-.5

Antabus4blev udviklet i 1940'erne ved nogetåf en tilfældighed af to danske forskere, Erik Jacobsen og Jens Hald. Det virksomme kemiske stof, disulfiram, er en organisk svovlforbindelse. Det blev anvendt ved vulkanisering af gummi. De to forskere opdagede, at stoffet var virksomt mod indvoldsorm hos kaniner. De fremstillede tabletter af stoffet, som senere viste sig ikke at virke på orm hos børn. Inden tabletterne blev afprøvet på patienter, ville de to forskere selv prøve at tage nogle store doser.

Det skete der i første omgang ikke noget ved, men-noget senere opdagede de, at de var blevet overfølsomme over for alkohol. Bare en enkelt øl gav rødme, hjertebanken og kvalme. Godt et år efter fik de den ide at udvikle et middel mod alkoholisme. De to forskere brugte stadig midlet på sig selv, og en dag bemærkede en af de andre medarbejdere, at de to lugtede af ethanal. Det var nøglen til forståelse af virkningen. I kroppen omdannes ethanol først til ethanal, som derefter hurtigt omsættes videre. Men disulfiram blokerer denne videre omsætning, så der sker

ræsp Methanol, CH3 OH, er den simpleste alkohol. Det bruges som opløsningsmiddel og til fremstilling af en lang række stoffer i den kemiske industri. Det fremstilles ud fra kulmonooxid, CO, og hydrogen: CO + 2 H, —■ CH2OH

Tidligere blev det fremstillet ved tør destillation af træ. Deraf kommer navnet træsprit. Det virker umiddelbart berusende, men desværre er det i næste omgang giftigt. Bare I genstand er farlig. Man får hovedpine, kvalme, mavesmerter og opkastninger.

128

Synet bliver svækket, og man kan blive helt blind. Ved større doser kan man blive lammet og dø. Giftvirkningen skyldes, at methanol omsættes til methanal og videre til methansyre, myresyre. Det er denne syre, vi ikke kan tåle. Modgiften er store doser af ethanol under lægebehandling. Det bremser dannelsen af myresyre, fordi ethanol omsættes først. Så bliver der tid til at få methanolen ud af kroppen. Tømmermænd skyldes bl.a., at nogle alkoholiske drikke indeholder lidt methanol.

en ophobning afdet giftige ethanal. I løbet af et år blev der udviklet en fremstillingsmåde for tabletterne, der sikrede, at stoffet var let at optage. Metoden blev patenteret i 1952, og Antabus:anvendes nu over hele .lorden-;-

Itanmark behandles 'årligt mindst 30700 menneskerrined Antabus.


Slægten alkohol

Hvad har du vært

• Molekyler, der ud over kulstof og hydrogen indeholder en eller flere OH-grupper, har navne, der ender på ol. • Alkoholer kan afledes af alkaner. • I fenoler er OH-gruppen knyttet til en aromatisk ring. Ethanol, almindelig alkohol, kan blandes med både vand og olie. • Koncentrationen af ethanol i en blanding med vand kan angives i vægtprocent, vægt-%, eller i volumenprocent, vol.%. • Volumenprocenten er størst, fordi ethanol er lettere end vand. • Det er svært at lave ethanol renere end 96 vol.%. Ethanol anvendes til meget andet end drikkevarer. • Ethanol fremstilles ved gæring af sukker. Gæringen giver også kuldioxid. • Ethanol kan også fremstilles af ethen og vand. c> Ved forbrænding i kroppen omdannes ethanol først til etkanal, som er giftigt. Ethanal omdannes derefter til eddikesyre, der forbrændes til kuldioxid og vand. ® Promillen angiver gram ethanol pr. liter blod. • En genstand, 10 g ethanol, giver en promille på 0,2-0,3, og den forbrændes i løbet af 1-14- time.

Vk

129


Hvad var der før Universets skabelse? Måske var der ingenting. Mennesket har til alle tider tænkt over, hvor vi kommer fra — og hvorfor?

Lysets kilde I begyndelsen var intet. Intet stof, intet rum, ingen tid. Ud af dette ingenting kom et univers. Det startede med Big Bang, „Det store brag". Vi kender ikke andet end vores eget Univers. Det er her, alting sker. Mennesket opholder sig kun i en ubetydelig lille del af Universet. Men her fra vores bolig, Jorden, har vi lært alt, hvad vi ved om Universet. Vi kan ikke tage på ekspeditioner til fjerne galakser, men vi kan studere lyset fra stjerner og galakser. Det giver os viden om Universet.

Hubble-rumteleskopet har taget dette foto af de yderste egne af Universet. Lyset fra galakserne har været 15 milliarder år undervejs.


Lysets kilde

Big Ban 8.1

Den del af Universet, vi kan iagttage, startede i det små. Efter ufattelig kort tid udvidede det sig til utro- lige dimensioner.

Universets størrelse

Universets temperatur

o-" m

10-" sekund efter Big Bang

10" °c

Fra starten og indtil 10' sekund er der ingen af fysikkens love, der gælder. Tiden før kan vi ikke beskrive, og vi får aldrig at vide, hvad der skete dengang. Aldrig. Vor historie begynder 10 -43 sekund efter Big Bang. 10-35 sekund efter Big Bang

1 cm = 10-2 m

10 27 "C -

På dette tidspunkt sker der en udvidelse af Universet, som er ufattelig. Universet bliver 10 50 gange så stort på under en milliardtedel sekund. Under udvidelsen dannes de to elementer, som alt i Universet den dag i dag består af: lys og stof. 10-10 sekund efter Big Bang Protoner og neutroner dannes. 1 sekund efter Big Bang Protoner og neutroner slutter sig sammen til atomkerner. Der findes kun kerner af hydrogen, helium og lithium. Der er endnu ikke dannet atomer, kun kerner og elektroner.

10" m 100 milliarder km 1020 m= 0.000 lyså r

10' ()C

10 1 ° "C

I den kristne skabelsesberetning, står der: „... og der blev lys". Videnskaben er enig. Men i begyndelsen var det en meget energirig form for lys. 5 • 10 17 sekund efter Big Bang Nutiden.

\1,5 • 10 26 ry( -270 "C illiarde lysår

15 r

Vores Univers har ændret både størrelse og temperatur.

132


Lysets kilde

Af som bø ger s

Lyset, der rammer dit øje fra denne side i bogen, kan beskrives som en bølgebevægelse. Elektriske og magnetiske felter svinger vinkelret på lysets bevægelsesretning.

8.2 8.3

141

Lyset kaldes derfor elektromagnetisk stråling.

Lyset kan også opfattes som en strøm af partikler kaldet fotoner. I nogle situationer opfører lys sig som partikler, og i andre situationer som bølger. Elektromagnetiske bølger elektrisk fejt

Felterne svinger i takt vinkelret på hinanden og på bevægelsesretningen. Bølgelængden er afstanden mellem to toppe.

Elektromagnetiske bølger findes med alt mulige bølgelængder, X. Men de bevæger sig alle med lysets fart c = 300.000 km/s. Det er ca. 1 mia. km/t. na11: nanometer = I milliardtedel meter = 1 milliontedel millimeter = 10-9 meter

Synligt lys har bølgelængder fra 400 nm til 700 nm. Synligt lys er kun en lille del af al den elektromagnetiske stråling, der findes i Universet. 133-

8.4

1148A


Lysets kilde

Når bolgen passerer et sted, svinger det elektriske og det magnetiske felt i styrke. Bolgens frekvens,/,' kan måles som antallet af bølgetoppe, der passerer pr. sekund. To bølger med forskellig bølgelængde, der passerer gennem et vinduesglas, har et forskelligt antal bølgetoppe inde i glasset. Det er bølgen med mindst bølgelængde, der har flest toppe. Bølgerne har samme fart, men frekvensen er størst for bølgen med mindst bølgelængde. Jo højere frekvens, jo kortere bølgelængde. Det er udtrykt i formlen: Bølgelængde gange frekvens = lysets fart eller Å. • f = c

De forskellige former for elektromagnetisk stråling kan ordnes efter størrelsen af bølgelængden. Det kaldes et spektrum. Gammastråler bruges i kræftbehandling.

Den blå bølge har højere frekvens end den røde.

IR-stråling kaldes også for varmestråling. Varmelamper udsender både rødt og infrarødt lys.

68

Gry ``)

Det er UV-lys, der bruner huden, ikke det synlige lys.

Radiostråling bruges til trådløs kommunikation.

Bølgelængde, X, meter 10 -1 ' 10' 10 - " 10." 10 1 ' 10 10 10 9 10 0 10 . ' 10 I

1

1

I

1

f

I

f

I

10 5 10' 10° 10 -2 10'

I

1

10

I

10 210'

1

i

I lI

10'

10°

I

1

I

z

!SYNLIGT 1

I

I

I

I

LYS

I

10 23 10" 10" 10 20 10' 9 10' 10" 10 10 10' 5 10 11 10" 10' 2 10" 10 10 10' Frekvens, f hertz

10'

10' 10'

10'

10'

Det synlige lys er en lille del af det elektromagnetiske spektrum.

404441'r Røntgenstråler kan gennemtrænge de bløde dele af et menneske.

134

Mikrobølger er effektive til opvarmning af vand.


it

Lysets kilde

Temperatur og lysfarve Alt stof udsender elektromagnetisk stråling uden at blive belyst. Strålingen afhænger af stoffets temperatur. En metaltråd begynder at lyse, hvis man opvarmer den med en elektrisk strøm. Først bliver den rødglødende og siden hvidglødende, efterhånden som temperaturen stiger. Kolde genstande udsender stråling med lang bølgelængde. Brandvæsnet i Danmark anvender infrarøde videokameraer til at søge efter liv.

Du udsender også lys. Din temperatur er ca. 37,5 °C. Ved denne temperatur udsender du infrarødt lys, som er usynligt. En genstand skal have meget højere temperatur, før den begynder at lyse. Du kan heller ikke se træerne lyse i en skov om natten. De er ikke varme nok! I det tidlige Univers var temperaturen høj. Så høj, at alt stoffet i Universet var lysende.

rions arver Stjernebilledet Orion kan om vinteren ses mod syd på nattehimlen. Stjernerne i Orion har forskellig farve. Forskellene i farve skyldes udelukkende stjernernes temperatur. Betelgeuse er rod. Dens overfladetemperatur er 2.800 "C. Bellatrix er hvidblå. Den har en overfladetemperatur på 20.000 "C. A'Iintaka er hvidhlå, og dens over " ladetemperatur er 35.000 "C. Rigel er hvid. Den har en overfladetemperatur på 15.000 "C.

Stjernebilledet Orion. Orion-tågen ses som et rødt tåget lys.

135


Lysets kildej

Stof-f'et samfiede sig I det tidlige Univers fandtes der ingen atomer, og lyset var ultraviolet lys. Atomer kunne ikke overleve i dette lys. Hver gang kerner og elektroner fandt sammen og dannede atomer, blev elektronerne slået væk af lyset.

c

0

300.000 år efter Big Bang Nu er Universet kølet så meget af, at elektronerne og kernerne finder sammen. Der bliver dannet stabile atomer. Strålingen er der stadigvæk, men den ødelægger ikke atomerne. Derved sker der også noget med udseendet af Universet. Før var Universet en stor lysende „tåge". Men da partiklerne finder sammen til atomer, klarer det op. Universet bliver gennemsigtigt. Stoffet samler sig på grund af tyngdekraften til gigantiske skyer. Det bliver til galakser.

En proton og en elektron finder sammen og danner et hydrogenatom.

*L, 0

0 Energirigt lys kan slå atomet „i stykker". En stjerne fødes i ørnetågen. Stjernerne ved pilene er „kun" 100.000 år. Solen er 50.000 gange ældre.

I skyerne, der mest består af hydrogen, dannes der mange mindre klumper. Hver klump bliver til en stjerne. Vi kan se, at dannelsen af stjerner stadig sker rundt om i Universet. 136


il

Lysets kilde

En stjernes fødsel og død erner dan fim 'aåå a un .41~

En s tjerne -- o' enleve o . lyse i mille: . e ti c: .P4r, så ænge der d kianee me . e g

en

iv.iii-ig-tw

. - i gle',,,.L

in N-4V1g,91:!I'ÏiaiiiKlk..1,113-:4,

(g? ij wi,:1~kW :, Eifidb(11/14,-32 31-11~~

Cg ikon)

elllÆ,

'ene e rt~

t*lii~ ~1~1

gl~FA,

1;,,ifsk,d~ww@J:Iglq2fiQ n

ffitirkffibt

C1

e

010 1 0

tt

el

le

ila? o

ao a

enue ni

111146bl

;taTiii:'1''1'1':1

RÖlgt

c-Jr ffiiilkiffi, Kgm] lØ g ijkaa~frffixega ~1 1t4 r21. CIPIL

&il VE:4:Q

toas Y

"»:i21~1~

a be a e ‹)9KN,32"~

Stjernerne er klumpet sammen i grupper, der kaldes galakser. Solen tilhører galaksen Mælkevejen. Der er ca. 100 milliarder stjerner i Mælkevejen, der har form som en skive med en fortykkelse på midten. Stjernerne på himlen tilhører alle Mælkevejen, ikke de andre galakser. Mælkevejen. Den ses på himlen som et bånd. jorden er inde i den skiveformede galakse.

Galakserne klumper sig sammen i hobe. Vores nabogalakser kan ses på himlen med det blotte øje. De ses som svagt lysende tåger. 137


Lysets kilde

Dopplereffekt Lys og lyd bevæger sig som bølger. Hvis du har hørt en ambulance køre forbi dig, har du hørt Dopplereffekten for lydbølger. Når ambulancen kommer mod dig, er tonerne høje, og når den er på vej væk, er tonerne dybere.

En høj tone har større frekvens og kortere bølgelængde end en dyb tone. Når ambulancen kommer mod dig, bliver lydbølgerne presset sammen. Tonen bliver højere.

Det er på samme måde med lysbølger. I lysspektret har blåt lys kortere bølgelængder end rødt lys. Lysfarven fra en stjerne, der bevæger sig mod os, er derfor forskudt en anelse mod det blå. Men lyset fra fjerne galakser er tydeligt forskudt mod rødt. De bevæger sig væk fra os. Jo længere væk galaksen er, jo mere fart har den på, og jo større er rodforskydningen. 138


Lysets kilde 1

Fjerne galakser bevæger sig væk med stor fart. Lyset får længere bølgelængde og ser rødere ud.

Gløden fra urtågen I 1960'erne opdagede man en irriterende radiostøj. Den kom fra himlen og var ens i alle retninger. Det viste sig at være et signal fra det meget tidlige Univers. Lige før Universet klarede op, var det en lysende tåge med en temperatur på ca. 3.000 °C. Lyset var som fra en glødelampe. Da Universet blev gennemsigtigt, kunne dette lys rejse uhindret gennem verdensrummet. Men det lys, vi nu ser, kommer fra så store afstande, at rødforskydningen er enorm. Bølgelængden af strålingen er blevet 1.000 gange større, så lyset ses som radiobølger. Det var denne „støj", som blev opdaget. Signalet modtages af TV-antenner, og det giver noget af den støj, der er på TV'et, når det ikke er tunet ind på en kanal.

139


Lysets kilde

Atomer les 11 11 fingera,,-1 r y Man kan studere lyset fra Solen og de andre stjerner ved at kigge på deres spektre.

Solen udsender elektromagnetisk stråling med mange forskellige bølgelængder, bl.a. synligt lys.

8.5 .6

Lysspektret fra Solen. Der er mørke linier, spektrallinier, i spektret.

Astronomerne undrede sig over, at der var linier i spektrene. I laboratoriet undersøgte de det lys, som atomer udsender, når de ioniseres. De så, at der også her var linier i spektret. F.eks. var der en linie ved præcis 656,3 nm både i spektret af hydrogen og i Solens spektrum. På den måde ved man, at Solen består af hydrogen. I 1868 fandt man i Solens spektrum nogle linier, der ikke var set på Jorden. Stoffet, der gav de spektrallinier, blev kaldt helium efter Helios, som er et andet navn for Solen. I

1895 fandt man helium på Jorden. Det gjorde man ved at se på linierne i spektret fra stoffet. I dag er alle grundstoffers spektre målt og fundet i stjernerne. Spektrallinier er atomers „fingeraftryk". 140

NaCI giver en karakteristisk gul farve, når det varmes op i en flamme. Det er natriumatomets fingeraftryk.


Lysets kilde 1

Niels Bohr 1885-1962. Han undrede sig meget over, at atomer udsendte lys med bestemte bølgelængder. Han fandt en forklaring og opdagede samtidig atomets struktur. Det fik han Nobel-prisen for i 1922.

Fotoner Lys opfører sig i nogle situationer som en strøm af små partikler, der kaldes fotoner. Fotoner er nogle lidt specielle partikler, der både kan opstå og forsvinde.

En foton absorberes, og elektronen springer ud i en skal med højere energi.

Når lys absorberes af en genstand, forsvinder fotoneme helt. De gemmer sig ikke i genstanden. Tilsvarende findes der ikke fotoner i en elpæres glødetråd. Der skabes og udsendes fotoner, når tråden er varm. En enkelt foton har en meget lille energi. Men der er mange af dem. En tændt 40 watts-pære udsender ca. 4 • 10 19 fotoner pr. sekund. Fotonerve i blåt lys har større energi end fotonerve i rødt lys. Jo kortere bølgelængde, jo større fotonenergi.

0

Niels Bohr forklarede atomers liniespektre ved at antage, at elektronerne kun kunne være i ganske bestemte skaller med bestemte energier. En foton, der rammer et enkelt atom, kan skubbe til elektronen, så den springer til en anden skal. Samtidig forsvinder fotonen.

Elektronen springer ind i en skal med lavere energi. Samtidig udsendes en foton.

Elektronen kan af sig selv springe til en skal med mindre energi. Samtidig skabes en foton. 141


Lysets kilde

Kvant Niels Bohr opdagede, at atomer og molekyler kun kan modtage og afgive energimængder i bestemte kvanter. Hvis en foton skal absorberes af et atom, skal fotonens energi passe præcis. Det svarer til, at lyset skal have en ganske bestemt bølgelængde. Hvis fotonenergien er lidt for stor eller lidt for lille, sker der ikke noget.

Kvant: Fra latin kvantum, mængde eller portion.

I dit øje har du tre slags synsceller. I den ene slags findes molekyler, der kun absorberer fotoner med ret lav energi. De ser rødt lys. Den anden slags celler har stof, der kun absorberer fotoner med lidt højere energi. De celler reagerer på grønt lys. De celler, hvis molekyler kun absorberer de mest energirige fotoner i det synlige lys, ser blåt lys. Det var stjernernes spektre og Niels Bohrs forklaring på spektrallinierne, der gav forklaringen på atomernes opbygning.

~<1'.- ffi Det er kun en ganske lille del af Solens lys, de grønne blade kan udnytte. Fotosyntesen fungerer kun med fotoner, der har ganske bestemte energier svarende til bølgelængder på ca. 460 nm og ca. 680 nm.

fra Solen kan ramme dem. Noget lys rammer grønkornene i palisadevævet og holder fotosyntesen i gang. Andet lys ændrer retning og fortsætter ned gennem bladet.

De fleste fotoner i lyset har en energi, der ikke passer til fotosyntesen. De virker skadelige på planterne, fordi de opvarmer bladene.

Det meste af lyset går direkte gennem de øverste celler, så det kan ramme grønkornene i svampevævet. Bladet er bygget, så lyset ikke kun optages i de øverste cellelag.

De grønne blades opbygning fremmer udnyttelsen af lyset. Bladene har en stor plan overflade, så mest muligt af lyset

Nogle af fotonerne taber lidt energi på vej gennem bladet, så deres energi kommer til at passe til fotosyntesen. Derved

142

kan bladene udnytte en større del af energien i lyset. De grønne blades opbygning hjælper planterne til at udnytte Solens lys bedre. Samtidig mindskes lysets opvarmning af bladene. overhud palisadeceller svampevæv

underhud


Lysets kilde

Selvlys Når et stof har absorberet en foton, kan det slippe af med fotovens energi ved at udsende en ny foton med samme energi. Men nogle stoffer udsender i stedet flere fotoner med lavere energi. Den oprindelige foton kom måske fra usynlig UVstråling. Men de efterfølgende udsendte fotoner er synligt lys. Det usynlige UV-lys har fået stoffet til at lyse. Nogle forbindelser, som findes i tænder, knogler, mineraler og tonic-vand kan lyse blåligt, hvis de belyses med UV-stråling. Også belysning med synligt lys kan få nogle stoffer til at lyse med lidt specielle farver, der skyldes fotoner med bestemte energier fra det grønlige til det røde område af spektret.

Fluorescens Dine tænder lyser op, fluorescerer, hvis de bliver belyst med en UV-lampe. Det kan afsløre, om du har børstet dine tænder godt. Fluorescerende stoffri- udsender lys straks.

Tænder fluorescerer i UV-lys.

143

1


Lysets kilde

Fosforescens Hvis et stof ikke udsender sit selvlys med det samme, kan det stå og lyse af sig selv, efter at det er blevet belyst. Et sådant selvlysende stof kaldes fosforescerende. Fosforescerende stoffer udsender lys med en forsinkelse. På

en tv-skærm er det et fosforescerende stof, der lyser op på indersiden af skærmen. Stoffet lyser op, fordi det bliver ramt af en elektronstråle. Elektronstrålen „fejer" hen over hele skærmen 30 gange i sekundet. Vi ser ikke blink, fordi det fosforescerende stof er selvlysende i ca. 1/30 sekund.

elektronkanon

afbøjningsspoler En elektronstråle rammer et stof, der fosforescerer på indersiden af tv-skcermen.

Forskellige stoffer kan også udsende lys, hvis de bli8.10 ver presset eller bliver revet i stykket. Det sker f.eks., når du tygger sukker og afriver tape. 8.9

Stofferne mister for et kort øjeblik nogle elektroner, som bliver revet fra deres molekyler. Når elektronerne finder tilbage, lyser stoffet op. 144


Lysets kilde

Hvad har du lært?

Universet blev til i et stort brag, „Big Bang". o Lys kan beskrives som en bølgebevægelse. Synligt lys er en del af det elektromagnetiske spektrum. o Lysets fart, c, er 300.000 km/s. c. Bølgelængde gange frekvens giver lysets fart,

= c. o Blåt lys har kortere bølgelængde end rødt lys. o Alt stof udsender elektromagnetisk stråling uden at blive belyst. Dopplereffekten giver bølger fra en kilde kortere bølgelængde, når kilden bevæger sig hen mod iagttageren. Dopplereffekten giver bølger fra en kilde længere bølgelængde, når kilden bevæger sig væk fra iagttageren. Rødforskydningen af lyset fra de fjerne galakser viser, at de bevæger sig væk fra os. Spektrallinier er atomers „fingeraftryk". o Lys kan beskrives som partikler kaldet fotoner. o Til en bestemt bølgelængde svarer fotoner med en bestemt energi. o Blåt lys har mere energirige fotoner end rødt lys. o Atomer kan kun absorbere og udsende fotoner med ganske bestemte energier. o Flouroscerens og fosforesterens giver lysudsendelse med en lavere energi efter at have absorberet lys med højere energi. o Flouroscerende stoffer udsender lys straks. Fosforescerende stoffer udsender lys med en forsinkelse. De er selvlysende. 145


I dag kan man få et budskab frem over store afstande på meget kort tid. Teknologien gør det muligt at kommunikere med andre, hvor som helst, og når som helst.

Mennesker har til alle tider haft behov for at kommunikere med hinanden. I nyere tid er mulighederne for kommunikation blevet udvidet enormt. I løbet af meget få år har Internettet udviklet sig, så det nu er muligt for mennesker hurtigt at kontakte hinandén over lange afstande. Man kan også søge oplysning om et utal af emner, men det kolossale udbud af information kan gøre det vanskeligt og tidskrævende af finde netop det, man har brug for.

Christoffer Columbus og andre opdagelsesrejsende tog på togter til det ukendte. Rejserne varede flere år. Først når de vendte tilbage, kunne de berette om deres opdagelser.


Mellem mennesker

RacHoboHger 134

Radiobølger med forskellige informationer bevæger sig konstant forbi dig og igennem dig. Radiobølgerne er usynlige, og du mærker dem ikke. Men de kan opfanges af f.eks. mobiltelefoner og radio- og t y -ap ar terogomdan estil ydogbiled r.Bølgerne r elektromagnetisk stråling. Ligesom lys har de en fart på 300.000 km/s. Farten, c, for en bølge er lig med bølgelængden, A., gange frekvensen,f.

MHz: megahertz = 10 6 Hz, en million gange pr. sekund. GHz: gigahertz = 109 Hz, en milliard gange pr. sekund. km: kilometer = 10 3 ni, et tusind meter, nm: nanometer = 10-9 m, en milliardtedel meter.

c = Å, • f Radiosignalerne til FM-radio i Danmark udsendes med forskellige frekvenser. I Ålborg er det f.eks. 89,7 MHz og i Århus 91,7 MHz. Lydbølgers frekvens er meget lavere end radiobølgers. Kammertonen har en frekvens på 440 Hz. Når kammertonen har svinget en gang, har en FM-radiobølge svinget 200.000 gange. En laserstråle, lyden fra en solsort og en Vesterhavsbølge er meget forskellige, men de har også ligheds9 . 2 punkter. Lys og lyd har bølgeegenskaber. 9.1

9.3

Bølger kan gå igennem hinanden, og de kan udslukke og forstærke hinanden. Dette kaldes interferens. Bølger indeholder energi. Radiobølger kan reflekteres ligesom vandbølger.

-

148


Mellem mennesker

En mand bliver båret af en vandbølge. Lyd kan bæres af en radiobølge.

Modulation Man kan lade en lydbølge styre enten styrken eller frekvensen af en radiobølge. Det kaldes modulation.

En radiobølge kan på den måde „bære" lyden.

Bærebølge Man kan koble lyden fra f.eks. radioavisen til en radiobølge med stor styrke og rækkevidde. DR P3 bruger en radiobølge med en frekvens på Ca. 90 MHz. Bølgen kaldes for en bærebølge. Amplitude

nnp Bærebølge.

Tid

En tone optaget med en mikrofon.

å Moduleret radiobølge, som radioapparatet modtager. Styrken af bærebølgen ændres i takt med lydbølgen.

g

I Ti Tid

149


Mellem mennesker

Før man kan høre lyden, skal den skilles fra bærebølgen igen. Det kaldes for de-modulation. Den samlede proces fra studiet i radiohuset til radioapparat ser sådan ud:

moduleret bærebølge

Et radioapparat er udstyret med en antenne. Antennen skal altid være en elektrisk leder, f.eks. et metal. Når radiobølgen rammer metallets elektroner, bevæger de sig i takt med bølgen. Så er radiosignalet overført som en lille vekselstrøm i antennen. På den måde kan et elektrisk signal overføres uden ledning over lange afstande. I radioapparatet omdannes vekselstrømmens svingninger til lyd.

Ordet „antenne" kommer fra latin „antenna", der betyder „rå", tværstang på masten på et sejlskib.

150


Mellem mennesker

To typer modulation – AM og FM

Amplitude: Fra latin „amplitudo", størrelse, bredde. En bobles største udsving.

9.4 Modulation af radiobølgerne kan gøres på to for- skellige måder. På side 149 ændrede styrken af bære- 9.5 bølgen sig i takt med lydsignalet. Det kaldes for 9.6 9.7 amplitude-modulation.

Amplitude-modulation forkortes AM.

Man kan i stedet ændre frekvensen af radiobølgen i takt med lydsvingningerne. Det kaldes frekvensmodulation. Frekvens-modulation forkortes FM.

Din radiomodtager kan modtage både AM- og FMradiosignaler. FM-radio blev udviklet i 1939. Næsten al radio, du hører i dag, vil være fra et FM- signal, fordi AM-signaler er sarte over for støj.

Amplitude

Ideelt AM-signal

Stoj-segment Resulterende bølge

AM-bølgen moduleres af støjsignalet, så amplituden ændrer sig. Lyden koblet til bølgen bliver blandet med støj.

FM-bølgen moduleres også af støj, så amplituden ændrer sig. Men frekvensen ændrer sig ikke. Hvis lidt støj blander sig med et FM-signal, er det ikke med, når bølgen de-moduleres. Støjen kan ikke høres. 151

9.8


Mellem mennesker

Modtagelse af radiosignaler 9.9 Radiobølgen fra en sender udbreder sig til mod9.10 tageren. Men den kan reflekteres og absorberes af 9.11 forhindringer, f.eks. bygninger. Jo højere frekvens, jo vigtigere er det, at der er fri sigtelinie mellem sender og modtager.

En radiobølge fra senderen kan nå modtageren direkte, eller den kan reflekteres fra jorden eller ionosfæren.

Frekvenser Bølgelængder Betegnelse kk,@

Brug lliill

9..d1w;Tfar-, 217td11? a J (1171rd.,-,7cjA-r- LU'iwk;rf--

30-300 kHz

10.000-1.000 m

LF, Low Frequency

AM-langbølge

0,3-3 MHz

1.000-100 m

MF, Medium Frequency

AM-mellembølge

3-30 MHz

100-10 m

HF, High Frequency

AM-kortbølge, amatørradio

fidaY,GEI, gAd3?

[I-RoALiu

r

rdi

11 ft

30-300 MHz

10-1 m

VHF, Very High Frequency

FM-radio, tv

0,3-3 GHz

1-0,1 m

UHF, Ultra High Frequency

Radar, satellitforbindelse, tv, mobiltelefoner

3-30 GHz

10-1 cm

SHF, Super High Frequency

Radar, satellitforbindelse

Radiobølger til kommunikation. Bølgelængden varierer fra 1 cm til 10 km.

152


Mellem mennesker

Radiobølger i LF- og MF-området reflekteres godt af jorden. Det er derfor ofte en bølge reflekteret af jorden, der når frem til modtageren med LF- og MFkommunikation. HF-radiobølger kan reflekteres af både jorden og ionosfæren. Radioamatører bruger disse bølgelængder, fordi HF kan hoppe mellem jord og ionosfære og nå rundt om Jorden.

En radioamatør kan kommunikere over lange afstande, fordi han bruger HF-radiobølger.

VHF

Antenner til udsendelse af VHFradiobølger. Radio og tv udsendes med VHF-radiobølger.

VHF-radiobølger bruges i Danmark til modtagelse af radio og tv. De absorberes af jorden, men kan reflekteres af ionosfæren. Bygninger og bakker skygger for VHF-radiobølger, som har en høj frekvens. Man placerer både sendere og modtagerantenner højt, f.eks. på en tagryg. 153


Mellem mennesker

Båndbredde Mennesket kan høre lydbølger, der har frekvenser 9.12 mellem ca. 16 Hz og 20.000 Hz. Dette interval på ca. 20.000 Hz = 20 kHz kaldes båndbredden for den menneskelige hørelse. højeste frekvens – laveste frekvens = båndbredde

En kontrabas kan give en lyd på kun 41 Hz. En hundefløjte kan give lyde på over 20.000 Hz. Lyden kan høres af hunde, men ikke af mennesker.

hsrrba[1.-U: klartone i telefon, 440 Hz kontrabas, 41 Hz

provebilledetone, 1.000 Hz hundefløjte, over 20.000 Hz

Hz

10 Hz

100 Hz

1.000 Hz

Når en bærebølge moduleres af en lydbølge, får den en båndbredde af mindst samme størrelse som lydens. Lydene behøver ikke at have en båndbredde på mere end 20.000 Hz. Mennesket kan alligevel ikke høre flere toner. Men ved amplitudemodulation fordobles båndbredden. FM-bølger har en endnu større båndbredde, op til 200.000 Hz. Det er, fordi der ofte sendes stereolyd på FM. Den gode stereolyd kræver en stor båndbredde. For al radiotransmission gælder: jo bedre kvalitet, jo større båndbredde. 154

10.000 Hz


Mellem mennesker

Intensitet Å

-41

AM-kanaler ved siden af hinanden ved langbølgeradio. Båndbredden er så at lydkvaliteten bliver dårlig.

Båndbredde

Båndbredde

LF Station 1

LF Station 2

9.000 Hz 1..11

Frekvens

9.000 Hz

Hvis man vil have en god kvalitet radiotransmission, 9.13 må man gå bort fra AM-radio pga. dennes følsomhed for støj. Det er dog ikke den eneste grund til, at AM i dag er udkonkurreret af FM. Prøv med en transistorradio at tune ind på AM-båndet og se, hvor tæt radiokanalerne ligger. Man er nødt til at skære noget af båndbredden væk. Ellers er der ikke plads. Menneskelig tale har en båndbredde på ca. 10.000 Hz med hovedområdet 100-4.000 Hz. Man kan derfor godt skære de høje toner væk ved AM-langbølge, men det lyder lidt uldent. Tale i en telefon er også skåret ned til 4.000 Hz båndbredde. Prøv at høre en klassisk koncert på en langbølgekanal. Den lyder ikke godt, fordi de høje toner er skåret væk. Det går især ud over violinerne. På VHF-bånd er der plads til en stor båndbredde. Her sendes FM-radio, f.eks. DR Radio. Intensitet

Båndbredde

To kanaler ved siden af hinanden på VHF-bånd. Der er masser af plads til en stor båndbredde. Kvaliteten er god.

Båndbredde

VHF Station 1 150.000 Hz

VHF Station 2

Frekvens

200.000 Hz

155


Mellem mennesker

Tv

„Tv vil ikke være i stand til at holde fast i seerne efter de første 6 måneder. Folk bliver trætte af at sidde at kigge ind i en trækasse hver aften".

Tv, forkortelse for television. Fra græsk „tele", fjern, og latin „visid", syn_

Darryl Zanuck, 1946. Filmproducer i Hollywood.

Der er stadig mange, der ser tv, og der kommer hele tiden nye seere til.

Tv-signaler sendes på samme måde som radio. Der udsendes en moduleret radiobølge med al informationen. I Danmark bruges FM, og bærebølgerne erfra VHF- og UHF-området. Men fjernsynet skal modtage både et lydsignal og et billedsignal. Båndbredden er derfor meget større end for radiotransmission. Lydsignalet fylder det samme som for radiomodtagelse, men billedsignalet fylder meget mere. Skærmen er delt op i 625 linier, der opdateres 25 gange i sekundet, og hver linie indeholder mange informationer om lysstyrker og farver. Derfor må der afsættes 5-6 MHz til billedinformation alene. Alt i alt er båndbredden for tv-transmission 6-8 MHz afhængig af tv-standarden. Det er nogle hundrede gange mere end for radiotransmission. 156


Mellem mennesker

Dilgftai og analog

Digital: Fra latin „digitus", finger, hvad der kan tælles. Bruges mest om data i binært talsystem.

Signalerne, der bruges til kommunikation i radio, tv, telefoner og mobiltelefoner har ændret sig. Signalerne er blevet digitale i stedet for analoge. Det er ikke kun i telekommunikation, at der er digitalisering. Det gælder også for computere. En computer regner kun med tal og kan kun forstå digital information. Når signalet er blevet digitalt, kan det forstås af en computer. Et analogt signal er f.eks. lydbølgen, der rammer dit øre, eller en radiobølge, der rammer antennen på en transistorradio. De digitale signaler fås fra de analoge. I stedet for hele signalet angives kun talværdier for udvalgte punkter. Processen kaldes digitalisering.

Digitalisering Et digitalt billede består af felter med hver sin farve. 9.14 Hver farve svarer til et tal. Det er den digitale information, og den findes i billedfilen. Du kan se digitaliseringen bedre, hvis du går tæt på det digitale billede.

• Billedet er digitaliseret. Hvert felt har sin farve. Jo større felterne er, jo mindre fylder filen.

Billedet har 256 gråtoner. Hver gråtone er repræsenteret af et tal i billedfilen.

Der er kun brugt to værdier i digitaliseringen. Billedet har en dårlig kvalitet.

Et foto er derimod ikke opdelt i punkter. Farverne varierer jævnt. Billedet er analogt. Komprimere: Fra latin sammentrykke, fortætte.

Vi kan lave en digitalisering, hvor der er færre gråtoner i fotoet. F.eks. kun to, sort og hvid. Vi har komprimeret dataene i fotoet. Filen fylder mindre. Men det koster noget i kvalitet at komprimere. Billedet ligner ikke fotoet så godt, når det kun består af sort og hvid. 157


Mellem mennesker

En stor fordel ved at have et billede på digital form er, at det kan manipuleres af en computer. Computeren holder styr på alle de tal, der repræsenterer billedet. Den kan f.eks. hurtigt lave billedet i røde toner ved at lægge tal til eller trække tal fra i hvert punkt, så der kun er tal i filen, der svarer til de røde farver. Du kan også kryptere digitale billeder ved at lægge tal til i hvert punkt efter et system, som kun du kender. Andre mennesker, der ikke kender systemet, kan ikke oversætte billedet til „det rigtige", når de ikke kender systemet.

Scene fra filmen „Matrix", hvor der blev gjort stor brug af digital manipulation.

Kryptere: Fra græsk at skjule, skrive i kode.

Bit og byte Computere kan kun forstå de elektriske signaler „tændt" og „slukket". Man bruger derfor et talsystem, der kun har de to cifre 0 og 1. Computeren forstår 0 som slukket og I som tændt. Talsystemet hedder det binære talsystem. Et encifret tal i det binære talsystem hedder en bit. Et ottecifret tal hedder en byte. En byte har 2 8 = 256 forskellige værdier. Billedfiler og andre filers størrelse angives i byte. Der skal mange byte til at give information om et billede. Selv det grove sort/hvide-billede på side 157 er en fil på 117.365 byte. 158

Binær: Fra latin „bihi", to til hver, to sammenhørende. Bit: Fra engelsk Binary digit.


kilellem mennesker

Amplitude

Analogt signal

6

5

4 3 2 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6

Tid

Amplitude å

Digitalt signal

6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 Et lydspor i analog og digital udgave. Nederst er lyden samplet, og den er blevet til talinformation.

Sampling: Fra engelsk at tage stikprøver.

Tid

-5

-6

--- 0 3 5 6 4

-5 -6 -4 0 2 3 -3 -4 -2 1 3 5 6 4 -4 -6 -5 -3 —1›.-

Lyd kan digitaliseres, ved at lydtrykket måles mange gange i sekundet. Hver måling giver et tal for lydtrykket, og hele talrækken giver informationen om bølgen. Processen med at måle lydbølgen med bestemte intervaller kaldes for sampling.

Transmissionshastighed - bit-rate Den hastighed, hvormed data overføres, angives ofte i kilobit pr. sekund, forkortet kbps. Et modem på 56 kbps kan maksimalt overføre 56 kilobit pr. sekund. Den digitale kommunikation bliver stadig hurtigere. F.eks. var det omkring 1990 kun muligt at overføre tekst mellem computere på en overkommelig tid. 10 år senere var det almindeligt også at overføre billeder og lyd. 159


Mellem mennesker

VobillteDeford Midt i 1990'erne var det kostbart at tale i telefon med et mobilt apparat. Men på få år blev mobiltelefoner meget billige og nemme at bruge. 9.15

Egentlig er en mobiltelefon en sender og modtager af radiobølger. Radiobølgerne ved mobiltelefoni har en bølgelængde, der er 10-20 gange kortere end bølgelængderne for de radiobølger, du modtager med et radio- eller tv-apparat. Men når din mobiltelefon sender, kan det give støj i andre modtagere.

Fra telefon til telefon

Mobiltelefonen modtager et signal og viser styrken af det. Her er vist et stærkt signal.

Når din mobiltelefon er tændt, viser den styrken af et modtaget signal. Signalet kommer fra en basestation, som bruges ved samtaler med telefonen. Din mobiltelefon kommunikerer jævnligt, når den er tændt. Også når du ikke snakker i den. Mobiltelefonnettet ved altid, hvor du er, når du har tændt din telefon. ) ) ) ) 1 1 1

\

(

(

))))))111111\\1H1WHH(((((((

basestiati^o'^ 1F-

basestation 1A

mobiltelefoncentra l 1

mobiltelefon ringer op

160


Mellem mennesker

Nür du ringer pü din mobiltelefon, sender mobiltelefonen nummeret som en radiobølge til en basestation. Basestationen sender nummeret videre til mobiltelefoncentralen enten som radiobølge eller via kabel. Hvis du ringer til en anden mobiltelefon, sender mobiltelefoncentralen nummeret videre til en anden mobiltelefoncentral gennem et kabel. Denne mobiltelefoncentral sender nummeret videre til en ny basestation, som sender opkaldet til den, du ringer til. Hvis du ringer til en fastnettelefon, sender mobiltelefoncentralen nummeret videre til en fastnetcentral gennem et kabel. Fastnetcentralen ringer op hos den, du ringer til.

fastne t-

telefoncentral

fastne tmodtagere

"

mobiltelefon modtager opkald

)

,Ă&#x2021;â&#x20AC;˘ â&#x20AC;˘â&#x20AC;˘ .."-L% _--a.'z

161


I

Mellem mennesker

Mobilnettet er opdelt i celler Det mobiltelefonnet, der foregår flest samtaler på, er GSM-nettet. GSM-nettets basestationer er fordelt over hele landet. Basestationens sender er ikke kraftig og dækker kun et lille område, som kaldes en celle. En af ideerne med at opdele nettet i mange celler er genbrug af sendefrekvenser. Det er nødvendigt, fordi der ofte er mange flere samtaler end det antal frekvenser, der er til rådighed.

GSM: Fra engelsk Global System for Mobile communications, verdensomspændende net til mobil kommunikation.

Naboceller må ikke have forskellige samtaler med samme frekvens. Hvis de har det, kan man risikere, at samtalerne bliver blandet sammen. Celler, der ligger længere fra hinanden, kan godt bruge de samme frekvenser. Koordinationen af, hvem der taler med hvilken frekvens, bliver automatisk styret af mobiltelefoncentraler.

Basestationen kan sende og modtage i et område, der kaldes en celle.

Du kan ikke tale i mobiltelefon, hvis du er på åbent hav. Der er ingen basestationer i nærheden.

Dækningsområder for tale i mobiltelefon. Kortet viser Sonofons dækning i en del af Jylland i 1999. I de mørke områder er dækningen bedst. Dækningen kan dog variere meget inden for små afstande.

162

En hasestation i København. 11998 var der 5.109 basestationer i Danmark mod 3.441 året før.


Mellem mennesker

Talens vej til modtageren Fra du siger dit navn i din mobiltelefon, og til modtageren hører det, er lyden blevet kodet og databehandlet flere gange. Dette forsinker lyden ca. 0,1 s.

Digitalisering En mobiltelefon sender og modtager som tidligere nævnt radiobølger. Lyden har moduleret en bærebølge, og signalet er blevet digitaliseret. På mobiltelefoncentralen bliver signalet krypteret, så samtalen ikke kan opfanges af andre med en radiobølgemodtager. Signalet er også komprimeret, og bit-raten er 13.000 bps. Det er noget mindre end på det almindelige telefonnet. Talen har derfor en lidt dårligere kvalitet, men det høres knapt på grund af den digitale behandling.

Antennen Antenner på hustage er meget større end antenner på mobiltelefoner. Det er, fordi de skal opfange bølgelængder, der er 10-20 gange så store som for mobiltelefoner. Antennen i en moderne GSM-telefon er så lille, at den kan indbygges. Materialet uden om antennen er plastik, som radiobølger kan trænge igennem.

Tre generationer mobiltelefoner. De kan bruges til henholdsvis 450 MHz, 900 MHz og 900/1.800 MHz radiobølger. Antennen bliver efterhånden så at den kan indbygges.

163

9.16


Mellem mennesker

5 atter _4-.)11Pfeffl"dh-fi C-foner;?

134

9.17

Europakommisionen har støttet tilblivelsen af en rapport om sundhedsrisikoen ved tale i mobiltelefon. Der er ikke fundet tegn på ulemper, men for en sikkerheds skyld har Europakommisionen i 1998 anbefalet, at der forskes videre i følgerne af at tale i mobiltelefon. Temperatur Noget af energien i radiobølgerne fra mobiltelefoner absorberes i dit hoved, når du snakker. Det meste i huden. Den anbefalede grænse er 0,1 Watt pr. 10 g væv. Beregninger viser, at det giver en temperaturstigning på under en grad.

164

praksis giver udstrålingen kun anledning til en brøkdel af en grad. Dette er det samme som de ændringer, der normalt sker i kroppen i løbet af dagen. Det er kun, hvis en person opholder sig i længere tid få meter foran en basestation, at temperaturstigningerne er farlige.

ne heller ikke fundet tegn på ved dyreforsøg. Hovedpine Der er kun få studier af risikoen ved at få hovedpine og hukommelsestab ved brug af mobiltelefon. Indtil nu er der ikke noget, der bekræfter denne bekymring.

Kræft og cellemutationer Radiofotoner har ikke energi nok til at give celleforandringer, og de kan derfor ikke give kræft. Måske kan radiobølgerne fremskynde kræft, der findes allerede, men det har forsker-

Der er ingen grund til at tro, at du koger over, hvis du snakker med en veninde.


Mellem mennesker 1

Beroligende støj Mobiltelefonens sender slukker engang imellem med vilje. I en normal samtale udtaler man kun ord i 40% af tiden. For at spare strøm afbrydes senderen i den „tavse" del, ca. 60%, af tiden. Når mobiltelefonen afbryder, fordi der ikke bliver talt, udsender den en kunstig støj, så modtageren ikke tror, at forbindelsen er død. WAP: Fra engelsk Wireless Application Protocol, et regelsæt til brug for trådløs kommunikation.

En WAP-mobiltelefon har et ekstra stort display, der kan vise hjemmesider.

WAP Indtil 1999 kunne du kun surfe på Internettet med en 9.18 pc. Men i dag er det muligt at surfe med en mobil- 9.19 telefon. Det kaldes at wappe. Man wapper med en wap-mobiltelefon. Det trådløse internet for mobiltelefoner er ikke det samme som Internettet. WAP indebærer: at data sendes i komprimeret form, at data præsenteres ens på alle mobiltelefoner.

Intranet Select

Back

Der var to problemer, da teknologien skulle udvikles: Skærmen er så lille på en mobiltelefon, at den ikke kan vise de samme hjemmesider som en pc. Mobilnet har lav datahastighed sammenlignet med hastigheden på fastnet til pc'er og almindelige telefoner.

Trådløst internet

Internettet

Hjemmeside- programmeringssprog

WML

HTML

Regelsæt og protokol for nettet

WAP

TCP/1P

Hastighed i begyndelsen af år 2000

9.600 bit pr. sekund

Op til 2.000.000 bit pr. sekund

Hjemmesidenavn

http://mmm.eksempel.dk

http://www.eksempel.dk

165


Mellem mennesker

På din mobiltelefon kan du gemme særlige steder, du gerne vil wappe hen til, ligesom man på sin pc kan gemme adresser på hjemmesider, de såkaldte link. En hjemmeside på det trådløse internet kaldes også for en tjeneste. WAP er ikke det samme som SMS. SMS er en besked på højst 160 tegn, der kan sendes til en fax eller e-mail eller modtages af en mobiltelefon. WAP kan meget mere. Det giver adgang til et trådløst internet, hvor du kan wappe. Hastigheden stiger på både Internettet og det trådløse internet. Så i fremtiden kan der sendes både tekst og billeder med WAP.

Fremtidens WAP-telefon kan måske vise detaljerede farvefotos.

166

SNIS: Fra engelsk Short Message System, system til at sende korte beskeder.


Mellem mennesker

w w vv WWW står for World Wide Web, verdensomspændende net. Det kaldes også for Internettet. Internettet er blevet kaldt Verdens 8. vidunder. Aldrig før i historien har det været så nemt og hurtigt på sted at indhente mange forskellige oplysninger om et emne. At søge information på Internettet kaldes at surfe. På en computer findes et program til at surfe med. Det kaldes en browser. Browseren kan læse hjemmesider. I år 2000 var der over 300 millioner hjemmesider. I 1990 var der „kun" 1 million. Det er nemt at skrive sin egen hjemmeside og læse andres. Det er derfor, at Internettet er blevet en succes på kort tid.

Men der er en væsentlig forskel på Internettet og postvæsenet. På Internettet splittes pakken ad og sendes af sted i mange stumper. Pakken deles op, fordi den kan havne i en langsom del af Internettet med meget trafik. Det er aldrig til at sige, hvor der er meget trafik, og pakken kan komme et uheldigt sted hen. Måske skal den oven i købet sendes tilbage. Når man deler pakken op, kan de stumper, der havner et langsomt sted, sendes tilbage til dig og derefter sendes ad en ny, hurtigere vej. Det er hurtigere at starte om igen med en stump af pakken end med hele pakken.

Rundt omkring på Internettet findes millioner af routere. En router modtager stumperne og sender dem videre. Routere tager højde for „trafikpropper" i datastrømmen og sender altid din pakkestump den hurtigste vej frem mod målet. TCP/IP Reglerne for pakkeposten kaldes en protokol. Protokollen for Internettet har navnet TCP/IP. For det trådløse internet hedder det WAP.

Når du har skrevet en hjemmeside, bliver du koblet op til en udbyder, der fungerer som en „mellemmand". Det kan f.eks. være TeleDanmark eller World-on-1 ine. Du får en adresse af udbyderen. Adressen er et tal med 12 eller 48 cifre, og der er ingen andre på nettet, der surfer med den samme adresse. Pakkepost Internetkommunikationen foregår efter samme princip som hos postvæsenet. Din pakke med adresse på bliver puttet ned i en postsæk sammen med andres forsendelser.

"e" modtaget "Ih" modtaget

hej

I)

167


Mellem mennesker

Fl

øjtaller

Uanset om der er brugt digitale teknikker eller ej, skal de elektriske signaler fra en radiotransmission blive til lyd i den sidste ende. Lyden kommer ud af en højtaler, der er et analogt apparat. De varierende elektriske strømme skal laves om til mekaniske vibrationer, lyd. Det kan en højtaler, og den gør det ved hjælp af en magnet. 9.20

Den varierende strøm går gennem en spole, der er ophængt, så den kan bevæge sig. Omkring spolen er der en fast magnet. Når de varierende strømme løber i spolen, bliver de påvirket af en varierende kraft fra 90 den faste magnet. Resultatet er, at spolen bevæger sig i takt med den varierende strøm. 9.21

Bevægelsen af spolen giver en lyd. Lyden bliver kraftigere, hvis spolen er fastgjort til en tragtformet membran. magnet

membran

spole

jernanker, sydpol jernanker, nordpol 168

En højtaler består af en spole, en magnet og en membran.


Mellem mennesker

Hvad har du lært?

o Radiobølger er elektromagnetisk stråling. o Bølger kan gå igennem hinanden, og de kan udslukke og forstærke hinanden. • Bølger indeholder energi. o En bærebølge bruges til at sende informationer. o Ved modulation er en elektromagnetisk bølge styret af en lydbølge. • En bølges største udsving kaldes for amplituden. o AM er en forkortelse for amplitudemodulation. o FM er en forkortelse for frekvensmodulation. • VHF er en forkortelse for Very High Frequency. o Tv og radio udsendes i Danmark med VHF- og UHF-radiobølger. • Båndbredde er et interval af frekvenser. Tv udsendes med en båndbredde, der er nogle hundrede gange større end for radiotransmission. • Jo mere information, jo større båndbredde. o Digitale signaler består af lange rækkefølger af to tal: 0 og 1. En lydbølge, der rammer øret er et analogt signal. • En højtaler ændrer varierende elektriske strømme til mekaniske vibrationer, lyd. • En mobiltelefon sender og modtager radiobølger. • Bølgelængderne ved mobiltelefoni er 10-20 gange mindre end ved radio og tv-transmission. • Mobiltelefoni foregår på det trådløse GSM-net. GSM-nettet transmitterer digitale signaler. • WAP står for de tekniske regler på det trådløse internet. 169


Ny Prisma 9

Regllster A absolut alkohol 123 affald, radioaktivt 76 alfa-partikel 65, 66, 69, 72 alkohol 127 absolut 123 teknisk 125 alkoholer 120 di-valente 120 tri-valente 120 almico-magneter 84 aluminium 56 AM 151 ammoniak 14, 17, 28, 29 ammoniumchlorid 15 amplitude 151 amplitude-modulation 151 AM-radio 155 analog 157, 159 antabus 128 antenne 150, 153, 163 atmosfære 108 atomers „fingeraftryk" 140

B baggrundsstråling 62 bakterie 31 base 14 stærk 17 svag 17 basestation 161, 162 basisk opløsning 19, 21 basisstation se basestation batteri 52 becquerel, Bq 64

170

beskyttelse elektrisk 55 galvanisk 55 bestråling frø 73 fødevarer 78 beta-partikel 67, 69, 72 beta-stråler 80 Big Bang 132 binding, kovalent 14 binære talsystem 158 bit 158 blod 20 Bohr, Niels 141 Bq 64 brokobling 99 bronze 47 browser 167 brunstensbatteri 52 bugspyt 20 byte 158 bærebølge 149, 150 bølge, elektromagnetisk 133, 148 bølgelængde 134 båndbredde 154, 155, 156

c calciumhydrogencarbonat 19 calciumsulfat 115 celle 162 elektrokemisk 52 galvanisk 52 chlor 16 cobolt-60 79 cæsium-137 74, 75, 77


Ny Prisma 9

D

F

Danmarks saltcenter 11 deformation 45 deformationshærdning 45 de-modulation 150 denaturering 125 diffusion 54 digital 157, 159 digitalisering 163 di-valente alkoholer 120 Dopplereffekt 138 drikkevand 40 drivhuseffekt 116 drivhusgas 116 drypsten 18, 19

fart, lysets 134 fastnetcentral 161 feltlinie, magnetisk 85, 87, 90 fenol 121 flouroscens 143 FM-radio 148, 151, 155 forbrænding 109 forsuring 34 forurening, nitrat 40 NPO- 38 radioaktiv 74 fosforescens 144 foton 141, 142 fotonenergi 142 fotosyntese 26, 142 frekvens 97, 134, 152 frekvens-modulation 151 fusel 124 fusion 137

E

eddikesyre 15, 17, 126 effektiv spænding 98 effekttab 102 elektrisk beskyttelse 55 G elektrode 51 elektrodespænding 51 galakse 136, 137 elektrokemi 50 galvanisering 46, 54 elektrokemisk celle 52 galvanislc beskyttelse 55 reaktion 50 celle 52 elektrolyse 16 gamma-partikel 68, 69, 72 elektromagnet 92 gamma-stråler 80, 134 pol 92 geigertæller 61, 62 styrke 93 genstand 127 elektromagnetisk bølge 133 gips 113, 115 stråling 133, 134, 148 griberegel 92 elektromagnetisme 90 GSM-net 162 elektrongas 44 gylle 28 elektronskal 141 gæring 124 elektrodespring 141 gødning 26 elværk 104 NPK 32 energitab 103 gødningssalt 32 ensretning 98 ethanal 126, 128 ethanol 121, 122

171


Ny Prisma 9

H

J

H.C. Ørsted 91, 94 I-1 +-ion 14, 15, 19, 21 halveringstid 70 HC1 21 Helium, He 140 HF-radiobølge 153 hjemmeside 165, 166, 167 husholdningssprit 123 hydrogen, H 16, 51 hydrogenbinding 122 højovn 49 højspænding 103 højtaler 168

jern, Fe 48 jernmalm 49 jod-131 74, 75, 76, 77 jodtablet 76 Jordens magnetfelt 86, 98 jævnstrømskabel 99

I iltsvind 36 Immun 55 indikator 20 induceret spænding 95 induktion 94 induktionsstrøm 94 interferens 148 Internettet 165, 167 trådlos 165 ion 10, 12, 13, 15 sammensat 10 simpel 10 ion, 1+- 14, 15, 19, 71 OH- 14, 19 iongitter 10, 12, 44 ioniserende stråler 61, 72, 73 ionosfære 152, 153 ir 53 IR-stråling 134

172

K kalium-40 64 kalkning 35 kammertone 148 katalysator 29 Kemira 29 klima 117 kompas 86 komprimere 157, 165 koncentreret svovlsyre 16 Kontek 99 korn 46 korrosion 53, 56 kosmisk stråling 63 kovalent binding 14 Krabbetågen 137 kraftværk 112 kredsløb, nitrogens 30 kryptere 158, 163 krystalgitter 12 krystalvand 12 kræft 103 kræftbehandling 79 kuldioxid 112 kulhydrat 26 kulstof-14 64, 71 kulsyre 18 kunstgødning 29 kvant 142


L lakmus 20 ledning, magnetfelt 90 legering 47 ler-partikel 27 LF-område 153 ligevægt 15 linie-defekt 45 luftforurening 109 lys 134 lysfart 134 lysfarve 135

M magnet 84 magnetpol 85 magnetjernsten 84 magnetfelt 85, 90, 92, 103 Jordens 86, 89 ledning 90 spole 91 strømring 90 magnetisk feltlinie 85, 87, 90 magnetisme 84 magnetismemodel 87 makronæringsstof 26 maksimal spænding 98 maksimalværdi 97 Mariager Fjord 37 markstyring 33 mavesaft 20 messing 47 metal 45 metalgitter 44, 45 metal-ion 50 methanol 121 MF-område 153 mikrobølge 134 mikronæringsstof 26 mineralsk stof 26 minimumslov 26, 27

Ny Prisma 9

misvisning 86 mobilnet 162 telefoncentral 161 telefoni 160 modulation 149 moduleret radiobølge 149 mol 19 molær 19 Mælkevejen 137 mønt 47

N NaOH 17 natriumchlorid 10, 13 natriumhydroxid 17, 21 naturgødning 28 neutral opløsning 19 væske 20 neutralisation 21 neutron 132 Niels Bohr 141 nitrat 27 nitratforurening 40 nitrogens kredsløb 30 NO3 27 nordlys 86 nordpol, magnetiske 86 NPK-gødning 32 NPO-forurening 38 nuklider 60 næringsstof 26 makro 26 mikro 26

O OH- -ion 19, 21 omslagspunkt 22 opløsning basisk 19, 21 neutral 19 sur 19, 21 173


Ny Prisma 9 1,

Orion 135 oscilloskop 96

P periode 97 pH-papir 20 -værdi 19, 20, 22 pol 85, 92 primærspole 100 primærspænding 101 primærstrøm 101 promille 127 propanol, 1- 121 propanol, 2- 121 proton 132

R radioaktiv 60 forurening 74 affald 76 radiobølge 148, 149, 152 moduleret 149 radiosignaler 152 radiostråling 134 radiostøj 151 radon 64 reaktion, elektrokemisk 50 reaktionstal 34 rensningsanlæg 38 rodzoneanlæg 39 rotor 96 router 167 rust 53 rustbeskyttelse 54 rustfrit stål 54 rodforskydning 138, 139 røntgenstråle 134

salpetersyre 29, 114 salt 10, 11 egenskab 12 174

salthorst 11 saltsydning 11 saltsyre 14, 16, 21 sammensat ion 10 sampling 159 sekundærspole 100 sekundærspænding 101 sekundærstrøm 101 selvlys 143, 144 sievert, Sv 62 simpel ion 10 SMS 166 småmagnet 88 SNOX-anlæg 113 Solens spektrum 140 spektrallinie 140 spektrum 134, 140 spole, magnetfelt 91 sporstof 79 spyt 20 spænding effektiv 98 induceret 95 maksimal 98 spændingsrække 51, 55 stangmagnet 85 stator 96 stof, mineralsk 26 strontium-90 74, 74, 77 strøm, total 93 strømring, magnetfelt om en 90 stråledosis 62 stråler, ioniserende 61, 72, 73 stråling, elektromagnetisk 133, 134, 148 IR 134 kosmisk 63 UV 143 styrke, elektromagnetens 93 stærk base 17 stærk syre 15 støbejern 48, 49 størrelse, universets 132


Ny Prisma 9

stål 48, 49 sundhedsrisiko 164 supernova 137 sur opløsning 19, 21 væske 20 surfe 167 surhedsgrad 34 Sv 62 svag base 15, 17 svag syre 15 svovl 112 svovldioxid 112 svovlsyre 112, 114 koncentreret 16 svovlsyrling 112 svovltrioxid 112 sydpol, magnetiske 86 synlig lys 134 synscelle 142 syre 14, 51 stærk 15 svag 15 syrebrint 15, 22 syreregn 114

T T 103 talsystem, binært 158 technetium-99 79 teknisk alkohol 125 temperatur 135 universets 132 tesla, T 103 titrering 22 Tjernobyl 77 total strøm 93 transformation 100 transformer 100 transformerligning 102 transformerstation 104 tri-valente alkoholer 120 træsprit 128

trådløst internet 165 tv-signal 156 tv-skærm 144 tyngdekraft 136 tørsprit 126 tågekammer 66

U UHF-område 156 universet 132, 136 størrelse 132 temperatur 132 urtågen 139 UV-lys 134 UV-stråling 143

vandmiljø 114 vejsalt 13 vekselspænding 96, 97 vekselstrømsgenerator 96 VHF 153 VHF-bånd 155 VHF-område 156 volumenprocent, vol.-% 122 vægtprocent, vægt% 122 væske, basisk 20 neutral 20 sur 20

WAP 165, 166 www 167 Æ ædle metaller 51

Ø Ørsted, H.C. 91, 94 Ørsted-satelitten 89

175


Ny Prisma 9 1

Ny Prisma 9, Elevbog Samhørende titler: Ny Prisma 9, Kopimappe A Ny Prisma 9, Kopimappe B Ny Prisma 9, Lærerens bog Forfattere: Bo Damgaard Hans LUtken Anette Sonderup Peter Anker Thorsen Faglig redaktør: Hans Liitken Sproglig redaktør: Kirsten LH:en Forlagsredaktør: Lone Bruun Grafisk tilrettelæg gelse: Martin Bang Dahl, Janne Rose Omslag: Trine Rossle, Janne Rose Forsidebillede: FOCI Tegninger: Claus Rye Nielsen 3D-grafik: Claus Rye Nielsen, Peter Willumsen Tryk: Special-Trykkeriet Viborg a-s (.0 Malling Beck A/S, 2002, 1. udgave 3. oplag Mekanisk, fotografisk eller anden gengivelse af denne bog er kun tilladt efter Copy-Dans regler.

ISBN 87 7417 632 3

Fotografier og :indre kilder: A/S ENC Natursten: 17 Biofoto: 18, 24, 25, 35, 36, 38, 53n, 73, 104, 107, 109, 1 15o Carlsberg A/S: 118 Chili: 33n Danmarks Saltcenter: 11ø, I In Dansk Landbru gsmuseum, GI. Estrup: 45 Dansk Rumforskningsinstitut: 89 Dantrafo Horsens A/S: 100 Det Dansk Stålvalseværk: 49m, 93 Det Nationalhistoriske Museum på Frederiksborg, Hillerød: 91 F.1 Varmforzinkning: 54n FOCI Image Library: 8, 12, 23, 63, 71, 76, 79ø, 117 GEUS: 40 Helene Munk Sørensen, Århus Amt: 37o, 37n lfot: 74, 77 Jørgen Bausager: 47ntv Kemira Danmark A/S: 29 Københavns Brandvæsen: 135o Limfjordsmuseet: 121 LLP Limited, „Liberty Ships" by Sawyer &, Mitchell: 46n Maersk Medical: 59 Nationalmuseet: 42 Niels Bohr Arkivet: 141 NKT Cables A/S: 99o, 99n Nokia: 146, 160, 162, 163, 164, 165, 166 Odder Turistbureau: 13 Ole C. Joi Maritim: 150 Peter Anker Thorsen: 53o Polfoto: 58, 78o Railway Technical Research Institute, Japan: 83 Robert Bosch A/S: 49n S. Fredriksen A/S, Øl god: 10, 65, 66, 69, 84, 85, 96 Scanpix Nordfoto: 43, 86, 96n, 158 Signatur/Nicolai Vestergaard- Hansen: 9, 19, 32, 44, 46o, 47, 50, 51, 52, 540, 56n, 56n, 78n, 82, 1230, 123n, 124, 125, 127, 128, 140n, 143, 156, 157 Sonofon: 162tv Statens Museum for Kunst, København, Joh. Th. de Bry, portræt af Columbus: 147 Storebælt Billedarkiv: 106 Struers A/S: 48 Søren Husted: 33o Søren Pjedsted: 115 Teledanmark: 153 Tony Stolle Ima ge: 79n, 149 Tycho Brahe Planetarium: 53m, 131, 135n, 136, 137, 140o Unicare: 119


• Fysik og Kemi

Ny Prisma bygger pa elevernes viden og erfaringer og giver sammenhæng til elevernes dagligdag. Fysik og kemi indgår som ligevægtige omrader. Ny Prisma bestar af en elevbod, to kopmapper med eksperimenter og ovetier samt en lærerens bog. ISBN: &7 7417 632 3

Ny prisma 9  
Ny prisma 9  
Advertisement