Drivhuseffekten

Simulere drivhuseffekten og smeltende polis

Kap. 4: 

Drivhuseffekten er helt nødvendig for at vi skal kunne leve her på jorda, og vi skal se nærmere på akkurat hva det er.

Hensikt:

I dette forsøket skal vi lære om drivhuseffekten ved å gjøre noen enkle simuleringer.

Bakgrunnsteori:

Viktige begreper:

• Drivhuseffekten: Drivhuseffekten tillater oss å leve på jorda. Uttrykket kommer fra funksjonen et drivhus har. Den slipper inn det synlige lyset fra sola, men holder inne mye av varmen som dannes inne. Jorda vår blir varmet opp av kortbølget elektromagnetisk stråling fra sola, og jorda sender da ut langbølget stråling i form av varme. Drivhusgassene hindrer at alt av varmen slipper ut i verdensrommet. Varmen jorda sender ut reflekteres av drivhusgassene i atmosfæren slik at jorda får varme "en gang til". Jorda blir dermed varmere.
• Drivhusgass: Drivhusgassene bidrar til drivhuseffekten. De kan absorbere varmestrålingen vi trenger til å gjøre jorda varm nok til å leve på. Vi trenger altså disse gassene, men vi må begrense utslippet av de, slik at vi ikke får en økt drivhuseffekt og dermed global oppvarming. Drivhusgassene er vanndamp, karbondioksid, metan og lystgass. Vi kan begrense utslipp av karbondioksid ved å f.eks. kjøre sjeldnere bil.
• Polis: Polisen er isen som er på jordas poler. En viktig forskjell mellom de to polenes is er at arktisk polis flyter på vannet. Antarktisk polis ligger på land. Vi er spesielt bekymret for Grønlandsisen og den antarktiske isen fordi smelting av disse vil ha stor påvirkning på havnivået. De er ikke en del av den nåværende vannstanden og det smeltede vannet fra polisen vil tilføye betydelige mengder vann til havet. Det betyr derimot ikke at vi ikke skal bekymre oss for den arktiske isen. På Nordpolen er isbjørnen som art i fare for å bli utryddet, da den har mindre og mindre is å ferdes på. Global oppvarming og økt vannstand er dermed alvorlig, og det haster. 

Utstyr:

• Kokeplate
• Glassplate, min 30x20 cm
• Plastfolie (Evt. også plastpose og teip)
• To termometre
• Sollys eller en annen lyskilde
• To like store plastbokser
• To isblokker
• To steiner
• Vann
• Salt og vekt (valgfritt)

Metode:
Vi tok glassplaten opp mot et lyspærelys. Formålet er å si om det synlige lyset ble hindret pga glasset. Vi prøvde også å holde glasset mot veggen.

Deretter skrudde vi på kokeplata til middels varme. Når den var blitt varm svevde vi hånda over platen, mens vi kjente varmen. En annen elev tok så glasset mellom plata og hånda. Vi kjente at varmen forsvant.

Vi gikk dermed videre til å bruke de to plastboksene. Vi la et termometer i hver av de og ventet litt. Dermed isolerte vi den ene boksen med folie og plastposer. Vi prøvde å få det så tett som overhode mulig, og brukte teip til å feste plasten. Vi la de to boksene under lyspærelyset vi brukte tidligere, og ventet. Termometrene var likt stilt opp og samme vei. Vi prøvde dessuten å plassere de to boksene slik at de fikk like mye eksponering fra lampa. Vi ventet lenge og så på temperaturen underveis.

Etterpå gikk vi videre til å simulere den smeltende polisen. Vi hadde én stein i hver av plastboksene, og vi fylte deretter boksene med vann. I den ene boksen skulle en isblokk flyte i vannet, i den andre skulle isblokken være oppå steinen. Vi målte vannstanden i begge boksene mens vi ventet på at isen skulle smelte. For å raske opp smelteprosessen brukte vi salt på isen. Vi målte opp slik at vi fikk like mye salt på hver isblokk. Når isen var smeltet målte vi vannstandene.

Resultater og observasjoner:
Vi synes ikke at glasset hindret det synlige lyset fra lyspæra i særlig stor grad. Vi tror derimot at flere stk. glassplater kan ha gjort en mer betydelig forskjell. Uansett så mener vi at det ene laget glass hadde lite betydning for lyset, og det samme kan vi forsåvidt si om atmosfæren vår. Med mindre det er skyer kommer sola til og lyser opp. Skyggen vi fikk mot veggen kan ha blitt til ved hjelp av litt støv og skitt på glasset.

At vi kjente varmen fra kokeplata forsvinne på grunn av glassplaten så vi for oss drivhuseffekten. Kokeplata er varmen jorda sender ut etter å ha blitt varma opp, og glasset er atmosfæren. Ved hjelp av drivhusgassene beholder vi noe av varmen slik at den ikke slipper ut og jorda blir varm og mulig å leve på.

I de to plastboksene merket vi lite endring og forskjell på om den var pakket inn eller ikke. Temperaturene virket å stige like fort.

Når isen var helt smeltet virket det ikke som om vannstanden hadde endret seg så mye. Vi hadde sett for oss at Nordpolen var isklossen i vannet, og Sydpolen den over vannet, men det vi har lært stemte ikke helt med det vi så.

Drøfting og feilkilder:
Vi tror at temperaturen i den isolerte plastboksen kunne blitt høyere (enn i den andre boksen) om vi hadde ventet lenger, og hvis vi hadde startet med helt nøyaktig samme temperatur på de to termometrene. Vi kunne dessuten kontrollert at vi hadde en god varmekilde og at de to boksene var plassert mest mulig likt under den. Plasten ville fungert som atmosfæren rundt jorda.

Vi misforsto oppgaven og fylte vannet høyere enn steinen i det ene karet. Vi så altså ikke hvordan isen smeltet uten å være i vannet, kontra isen som smelter i vannet. Det vil dermed forklare hvorfor vi merket lite forskjell i vannstanden. Saltmengden vi drysset over blokkene kan også være en feilkilde. Vi målte opp i gram men størrelsen på saltkorn osv. kan ha vært med på å påvirke smeltefarten.

Konklusjon:
Vi har lært om drivhuseffekten, hvordan polisen smelter og hva som skiller polis på land og i vann.

Kilde(r):

- Brandt, Harald m/ flere (2015): Naturfag Påbygging, Aschehoug
- Bilder av Samielle 

Ulike spekter

Spektre

Kap. 4: Se spektre gjennom håndspektroskop

I dette forsøket skal vi se på spektre gjennom et håndspektroskop.

Hensikt:
Hensikten med forsøket er å observere og lære om ulike spektre.

Bakgrunnsteori:

• Spekter: Et eksempel på et spekter er regnbuen. På veien gjennom regndråpene blir sollyset brutt og de forskjellige bølgelengdene blir skilt fra hverandre. I håndspektroskop blir også lyset brutt ned slik at vi kan se hvilke bølgelengder lyskilden sender ut. Vi skiller mellom tre ulike typer (se også illustrasjonen):
• Sammenhengende spekter: Inneholder alle bølgelengdene og alle farger, når vi ser faste stoffer, f.eks. glødene sotpartikler i en telysflamme. 
• Emisjonsspekter: Inneholder bare noen spesielle bølgelengder og vi ser bare enkelte fargede linker. Kan sees når vi studerer en lysende gass, men hvilke bølgelengder vi ser varierer fra gass til gass. 
• Absorpsjonsspekter: Inneholder mørke linjer i sammenhengende spekter

• Fotoner: Fotoner kan kalles for minstedelene av lyset. Vi kan tenke oss at det er et lyspartikkel, uten at det nødvendigvis er helt sant, men det hjelper oss å forstå fenomenene. Fotoner beveger seg uten å bli delt og kan bare sendes ut og tas opp som en helhet. Et foton har en gitt bølgelengde, og jo kortere bølgelengden er, jo mer energi har det. 

Hypotese:
Jeg kom fram til disse hypotesene: 
- Lys fra åpen telysflamme: sammenhengende spekter.
- Lys fra brennende magnesiumbånd: sammenhengende spekter.
- Lys fra lyspære: emisjonsspekter. 
- Lys fra lysstoffrør: emisjonsspekter.
- Sollys vil ha et sammenhengende spekter. 

Utstyr:

• Håndspektroskop
• Telys (evt. annet lite stearin- eller parafinlys)
• Lysstoffrør (taklys fra gangen)
• Vanlig lyspære
• Magnesiumbånd (til å brenne)
• Tang (til å holde magnesiumbåndet)
• Svart papir (til å lage en slags "black box")
• Gassbrenner + fyrstikker

"Black box" til å konsentrere lyskilden. Spektroskop med svart papir rundt for å konsentrere lyset vi skal se på med det.

Metode:
Først lagde vi hypotesene og ble enige om det vi kom fra til. Vi begynte deretter å se på lysene gjennom spektre. Vi noterte de observasjonene vi gjorde, og vi tok bilder. Vi bygde en "black box" ved hjelp av svart papir. Dette brukte vi på telyset, naturligvis med stor forsiktighet. Vi pakket dessuten svart papir rundt spektroskopet for å stenge ut annet lys, og hadde samme hensikt som papirboksen. Vi tente lyskilden, hva enn det måte være, og vi så på det gjennom spektroskopet. 

Resultater og observasjoner:
Vi fant ut at vi hadde mye rett. Lyset fra lyspæren trodde vi var emisjonsspekter, men det var et sammenhengende spekter. Det var altså bare lyset fra lysrør som ga emisjonsspekter. 

Telys i "black box". Et lite lys dvs. liten lyskilde. Vanskelig å se, dermed vanskelig å fotografere gjennom spektroskopet. Sammenhengende spekter.

Brennende magnesium. Båndet brant opp fort og det var vanskelig å fotografere her også. Sammenhengende spekter.

Lys fra lyspære. Sammenhengende spekter.

Lys fra lysstoffrør. Emisjonsspekter.

Lys fra sola. Sammenhengende spekter.

Drøfting og feilkilder:
En mulig feilkilde kan være utstyret. Øyevinduet på håndspektroskopet var vanskelig å fotografere gjennom og gjengi med digitalt kamera. Selv da vi klarte det, kunne det bli "blurry", og et spekter kan gi inntrykk av å være et annet spekter. 
Telyset ga bare en liten flamme, og det var vanskelig å se spekteret med spektroskopet. Det var likevel klart nok for det blotte øyet til å konstatere at det var et sammenhengende spekter.

Konklusjon:
Vi trodde ikke at det bare skulle være lysstoffrøret som skilte seg ut og var emisjonsspekter, mens resten var sammenhengende. Likevel gir det mening når en forutsetning for emisjonsspekter er at en eller annen gass er involvert. 
Vi hadde mye rett, og vi ble ikke overrasket over at for eksempel flamme fra brennende magnesium var sammenhengende spekter, siden det var helt "naturlig" lys.

Kilde(r):
- Bilder av Camilla S.

- Brandt, Harald m/ flere (2015): Naturfag Påbygging, Aschehoug
- Elektromagnetisk stråling, NDLA: http://ndla.no/nb/node/27230?fag=7