kosmos - syntetisk tale : forside · stille sig, at man kunne bevæge sig så hurtigt uden at...

KOSMOSGRUNDBOG B

ERIK BOTHHENNING HENRIKSEN

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM

IndholdSol, Måne og stjerner · 6Himlen er over os · 8Solsystemet · 12Jorden og Månen · 16Formørkelser og tidevand · 20Cafe Kosmos: Truslen fra rummet · 24

Magnetisme · 28Magneter · 30Magneter og elektrisk strøm · 35Anvendelse af magnetisme · 40Målemetoder i fysik · 43Cafe Kosmos: Hjertestarteren · 46

Energi · 50Energiens mange former · 52Energibevarelse og varme · 55Energi i samfundet · 58Energiforbrug · 61Cafe Kosmos: Krop og energi · 64

Lyd og lys · 68Lyd · 70Lys · 74Anvendelser af “lys” · 79Anvendelser af “lyd” · 83Cafe Kosmos: Alle regnbuens farver · 86

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM

Luft · 90Nitrogen og oxygen · 92Carbondioxid, CO2 · 96Hydrogen · 99Ædelgasserne og kemisk binding · 102Cafe Kosmos: Kan kæmpeinsekterne komme igen? · 106

Metaller og ioner · 110Metaller og legeringer · 112Metalteknologi · 116Ioner · 120Metallerne – udvinding og genbrug · 124Cafe Kosmos: Guld til nytte og til pynt · 128

Syrer og baser · 132Syrer og baser · 134Syrer, pH og neutralisation · 138Katalysatorer og enzymer · 142Farlige stoffer · 145Cafe Kosmos: Syre i maven · 148

Global miljøkemi · 152Fossile brændstoffer og biogas · 154Carbon-kredsløbet · 158Luftforurening og ozon · 162Drivhuseffekt og klimaændringer · 166Cafe Kosmos: Graffiti på himlen · 170

e

2

8

18

4

Arsen

33 As

T : sublimerer

14 °C m

3

2

8

18

5

Selen

34 Se

T s = 221 °C

T k = 685 °C

d = 4,79 g/cm 3

2

8

18

6

Tellur

Te

2

8

18

18

Brom

35 Br

T s = –7,2 °C

T k = 58,8 °C

d = 3,12 g/cm 3

2

8

18

7

Iod

53 I

T s= 114 °C

184 °C /cm

3

2

8

18

18

7

2

K

36 Kr

T s = –157 °C

T k = –153 °C

d = 3,48 g/L

Xenon

54 Xe

T s = –11

T k = –

d =

sphor

5 P

T s = 44,2 °C

T k = 280 °C

d = 2,34 g/cm 3

2

8

5

Sv

16 S

T s = 119 °C

T k = 445 °C

d = 2,07 g/cm 3

T k = –3

d = 2,95 g/L g/L

Stikord · 174Litteratur · 176Fotoliste · 177Det periodiske system · 178

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM

Fra kaos til KOSMOS

Naturvidenskabelig forskning drejer sig om at forstå verden.Ved at undersøge naturen får forskerne viden fx om opbyg-ning af Solsystemet, om jordmagnetismen, om stoffets mind-ste bestanddele og om kemiske processer. Denne viden gørdet muligt at forudsige, hvad der vil ske i bestemte situatio-ner, der spænder så vidt som forudsigelser af tidspunktet forkommende solformørkelser og produkterne ved nye kemiskeprocesser. Ved at lave eksperimenter spørger forskerne natu-ren. Og naturen giver et svar, der kan anvendes bl.a. til gavnfor samfundet.

I den anden bog i fysik- og kemisystemet KOSMOS er derbåde traditionelle og mere moderne emner. I fysik lærer manbl.a. om lyd og lys, om elektriske og magnetiske kræfter og omenergi. I kemi lærer man om de kemiske stoffer i luften, ommetallerne og om syrer og baser. Globale miljøproblemerbehandles med dagsaktuelle emner som klimaændringer, for-ureningsbekæmpelse, genbrug og en bæredygtig energiforsy-ning. Astronomien behandler Universets og Solsystemetsopbygning. I astronomi sættes vores tilværelse i perspektiv vedat betragte hændelser med en tidshorisont, der er langt, langtstørre end et menneskeliv. Samlet dækker kapitlerne de krav,der stilles til undervisningen i fysik/kemi.

Cafe Kosmos artiklen i kapitel 2, Hjertestarteren er skrevet afoverlæge, dr.med. Steffen Helqvist, Rigshospitalet.

Fysik- og kemisystemet KOSMOS har en hjemmeside,www.kosmos.gyldendal.dk, med et væld af digitale ressourcer.Hjemmesiden indeholder bl.a. videoer af grundbogens ekspe-rimenter, animationer, illustrationer og opgaver, der støtterundervisningen i fysik/kemi.

4

Forord

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM

Sådan bruges bogen

AppetitvækkerHvert kapitel indledes med en appetitvækker,hvor I kan læse en kort tekst om emnet. I appetit-vækkeren findes også en række spørgsmål, derbesvares i kapitlet.

Grundbogens tekstI kan læse hvert kapitel som en sammenhængen-de tekst. På den måde kommer I gennem emnetpå en overskuelig måde. I kan også vælge at brugebogen som opslagsbog, efterhånden som I laverøvelser og eksperimenter.

Nyttige oplysninger og sidehistorierMange steder i bogen er der oversigter med for-klaringer over de faglige ord, der bruges. Der erogså små historier om fx opfindelser, videnskabs-mænd eller moderne forskning.

Eksperimenter og andre aktiviteterI kopimappen findes mange forskellige øvelser tilhvert kapitel. I grundbogen findes også vejled-ninger til eksperimenter, som klassen kan lavesammen. Efter mange afsnit er der en lille rød tre-kant med en henvisning til øvelser, der passer tilnetop dette sted i teksten.

Ikonet fortæller, at der er video af ekspe-rimentet på www.kosmos.gyldendal.dk,hvis skolen har købt abonnement. Video-en giver mulighed for eleverne til at seeksperimentet igen.

Cafe KosmosCafe Kosmos er artikler om forskellige emner indenfor fysik, kemi og astronomi. Her kan I finde nyviden især om praktiske anvendelser af naturviden-skaben. I denne bog fortæller Cafe Kosmos om såforskellige emner som hjertestartere, guld og for-urening fra jetfly.

Det ved du nuTil sidst i hvert kapitel findes en oversigt over,hvad I nu ved efter at have læst kapitlet.

Prøv dig selvNår I skal finde ud af, hvor meget I har lært, kanI bruge siden ‘Prøv dig selv…’. Ved at svare påspørgsmålene og arbejde med udfordringerne bli-ver det tydeligt, hvor meget I har lært.

God fornøjelse med KOSMOS.Erik Both · Henning Henriksen

5

�

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM

Sol, Måne

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM

og stjerner � HIMLEN OVER OS

� SOLSYSTEMET

� JORDEN OG MÅNEN

� FORMØRKELSER OG TIDEVAND

� CAFE KOSMOS: TRUSLEN FRA RUMMET

I gamle dage kunne man ikke forstå, hvorfor Solen en sjælden

gang formørkedes, så det blev mørkt et par minutter midt på

dagen. Man kunne heller ikke forstå, hvorfor Månen skiftede

form, og hvorfor alle stjerner bevægede sig i cirkelbaner omkring

Nordstjernen. Nu kan alt dette forklares.

Kapitlet beskriver vores plads i Solsystemet og i Universet.

Kapitlet fortæller om Solen, om Månens faser og om stjernernes

bevægelse. Tidevand, sol- og måneformørkelser forklares.

Men kapitlet stiller også spørgsmål. Er der langt borte planeter

som vores egen jordklode? Kan Jorden blive ramt af et stort

himmellegeme?

Hvad er et stjerneskud?

Hvordan kan man finde ud af, at Jorden er rund?

Hvad er et stjernebillede?

Hvad er en meteor?

Hvorfor er der tidevand?

7

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM

SOL, MÅNE OG STJERNER

Himlen over os Kigger man om natten op mod himlen, kan man uden kikkertse mere end tusind lysende prikker. Er Månen ikke fremme,og har man været længe ude, så øjnene er vænnet til mørket,kan man se endnu flere. Om vinteren over to tusind stjerner.Men med gode kikkerter bliver det tal langt, langt større. I heleUniverset er der så mange stjerner, at deres antal skal skrivessom et tal med omkring 20 cifre!

Stjernernes bevægelse Om natten kan man se, at stjernerne bevæger sig i cirkler påhimlen. Om dagen bevæger Solen sig på samme måde. Solener nemlig også en stjerne. Den er bare tættere på os. Der fin-des milliarder af stjerner, der er helt som “vores” sol.

I meget gamle dage mente man, at Solen og stjernernebevægede sig rundt om Jorden. Man troede, at det var højeremagter, der styrede deres bevægelse. I dag ved vi, at bevægelsenhen over himlen skyldes, at Jorden drejer omkring sig selv.Solen og stjernerne flytter sig ikke. Det ser bare ud, som omde flytter sig.

Her fra Jorden ser det ud, som om stjernerne bevæger sig ien cirkelbevægelse med centrum ved Nordstjernen. Det skyl-des, at Jorden drejer om en akse, der går gennem Nord- ogSydpolen. Og Nordstjernen ligger på denne akse.

En tur hele vejen rundt i cirklen varer et døgn, fordi en helomdrejning af Jorden varer et døgn. Nordstjernen flytter sigikke, men alle andre stjerner bevæger sig. Står man påNordpolen, vil Nordstjernen stå lige over hovedet. Man siger,at Nordstjernen her står i zenit. Det punkt på himmelkuglen,der er lodret over et bestemt sted, kaldes nemlig zenit.

Jorden roterer En tur rundt om Jorden ved Ækvator er på 40 000 km. På etdøgn har en person på Ækvator altså flyttet sig 40 000 km.Farten er derfor næsten 1700 km/t. Det er dobbelt så hurtigt,som et jetfly bevæger sig. Her i Danmark er farten lavere,omkring 950 km/t. Drejer du på en globus, vil du opdage,hvorfor vi her i Danmark ikke bevæger os så hurtigt som folkved Ækvator.

8

På billedet af nattehimlen har kameraet

været åbent i fire timer. Stjernerne bevæger

sig rundt i cirkelbuer, der alle har samme

centrum Dette centrum ligger meget tæt

ved Nordstjernen. Hvis stjernerne var synlige

om dagen, ville man se, at hele turen rundt

i cirklen tager et døgn.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM

Det er underligt at forestille sig, at Jorden roterer, uden atvi mærker den høje fart. Kører man i en bil med konstant fart,mærker man heller ikke, hvor hurtigt der køres. Man kan kunmærke ændringer i farten. I gamle dage kunne man ikke fore-stille sig, at man kunne bevæge sig så hurtigt uden at mærkedet. Derfor troede man, at det var Solen og stjernerne, der flyt-tede sig.

StjernebillederKigger man op på himlen, ser stjernerne ud til at sidde i et fastmønster. Afstandene mellem stjernerne ændrer sig ikke. Derforkaldes stjernerne også fiksstjerner. Det betyder faste stjerner,der ikke ændrer deres plads i forhold til de andre stjerner.

Grupper af kraftigt lysende stjerner, der ligger tæt ved hin-anden, har fået navne efter især dyr. Men fantasien skal være

9


AstrologiI gamle dage troede man, at Solens og

planeternes bevægelse havde betydning for

hændelser her på Jorden. Det blev kaldt

astrologi. Der findes stadig overtroiske

mennesker, der mener, at det stjernebillede,

der var lige bag Solen, det øjeblik de blev

født, har betydning for, hvad der sker dem

senere i livet. Astrologernes 12 ”stjerne-

tegn” er navnene på de stjernebilleder,

der for 2000 år siden var bag Solen i årets

12 måneder.

Deneb

Altair

ANDROMEDA

ORION

Bellatrix

Betelgeuze

Procyon

Pollux

Castor

Capella

M31

AldebaranRigel

LØVEN

Regulus

Arcturus

TVILLINGERNE

CASSIOPEIA

VegaNordstjernen

STORE BJØRN

LILLE BJØRN

SVANEN

(KARLSVOGNEN)

ÆK

VA

TO

R

E KL I P

TI K

A

Stjernene på dennordlige halvkulgeStjernekortet viser himlen,

med Nordstjernen i centrum.

Karlsvognen, Orion og

Cassiopeia er de mest kendt

stjernebilleder. De er også

de nemmeste at finde. Det

tågede bånd er Mælkevejen.

Det er en såkaldt galakse.

Dette navn stammer fra det

græske ord for mælk.

Mælkevejen kan nemlig

med god fantasi ligne spildt

mælk.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM


10

god, hvis man på himlen skal finde en lille bjørn, en svane elleren løve, som er nogle af de dyr, der har givet navn til stjernebil-leder. I Danmark kan man se godt 60 stjernebilleder. Mestkendt er Karlsvognen, der er en del af Store Bjørn. Andre kend-te stjernebilleder er Cassiopeia og Orion.

Der er meget langt ud til stjernerne. Fra de nærmeste stjer-ner har lyset været mere end fire år undervejs til os. Fra de fjer-neste synlige stjerner har turen varet omkring tusind år. Det eraltså “lys fra gamle dage”, der stråler ned til os på en vinternat.Vi ser ikke disse stjerner, som de ser ud i dag, men som de varfor tusind år siden.

Lyset fra stjernerne bevæger sig hurtigt. I Kosmos GrundbogA blev fortalt, at lyset bevæger sig med farten 300 000 km/s.Kunne man sende en lysstråle rundt om Jorden, ville strålenkunne nå mere end syv gange rundt på bare et sekund.� Kopiark 1.1 og 1.2

Planeternes bevægelse Fiksstjernerne sidder på faste pladser på himlen. Fotografererman himlen med et par dages mellemrum, vil man opdage, atnogle lysende prikker ikke sidder på faste pladser. Det er plane-terne. Ordet planet betyder vandrestjerne. Planeterne lyser,fordi Solen skinner på dem.

Planeterne flytter sig med forskellig fart på himlen. De fjer-neste planeter bevæger sig kun langsomt i forhold til stjernerne.Alle syv planeter ser ud til at bevæge sig næsten i samme bane påhimlen. Det skyldes, at Solsystemet er næsten helt “fladt”.

Solen sidder i midten af Solsystemet, og alle planeter bevæ-ger sig rundt om Solen i baner, der er ellipser. En ellipse er enfladtrykt cirkel. Alle planeter ligger i et fladt område, dvs. isamme plan. Den kaldes ekliptika.

Jordens bevægelseJorden er også en planet. Den bevæger sig derfor i samme plansom de andre planeter. Set fra Jorden bevæger Solen sig ogsårundt i ekliptika. Den tur varer nøjagtig et år.

Man kan naturligvis ikke se stjernerne, mens Solen er påhimlen. Solens lys er for kraftigt. Men kender man både stjer-nekortet og Solens bevægelse om dagen, kan man ud fra natte-himlen beregne Solens position i ekliptika. Så kan astrono-

Et lysårAstronomerne benytter en særlig enhed

for længde, nemlig et lysår. Det er den

strækning, lyset bevæger sig på et år.

1 lysår er 9 460 000 000 000 km eller

9,46 · 1012 km.

Afstanden til Månen er lille i denne enhed.

Kun 4 · 10–8 lysår eller 0,00000004 lysår.

Det kan også skrives som 1,3 lyssekund.

En laserstråle fra Jorden er altså 1,3 sekund

om at nå op til Månen.

Afstanden til den nærmeste stjerne er

4,3 lysår. Med moderne teleskoper kan man

se ud til stjernetåger, der ligger 13 milliarder

lysår væk. Det er ca.

120 000 000 000 000 000 000 000 000 m.

Universet er meget stort.

MælkevejenOm vinteren kan man på klare nætter se

et tåget bånd strække sig hen over himlen.

Det er Mælkevejen, en samling af flere

milliarder stjerner. Vores sol er blot en af

Mælkevejens mange stjerner. Fordi alle stjer-

ner i Mælkevejen ligger i et fladt område,

ses Mælkevejen som et bånd på himlen.

Det er helt på samme måde som det “flade

solsystem”. Billedet viser en fjern galakse.

Sådan ville Mælkevejen se ud, hvis man

så på den fra en anden galakse langt borte

i Universet.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM


11

merne helt præcist bestemme det stjernebillede, der ligger ligebag Solen.

Vores sol ligger i udkanten af Mælkevejen, og de stjerner,der kan ses på himlen, er andre sole, der ligger tæt ved os iMælkevejen. De ligger i det flade område, men lidt ”over ellerunder” Solen. Når man kigger på langs ind i Mælkevejen, sesmange stjerner. De danner det tågede bånd på himlen.

En galakse er en samling af mange stjerner. Mælkevejen erdet danske ord for “vores” galakse. Der findes milliarder afgalakser. De nærmeste af dem kan ses med en almindelig kik-kert, men de fjerneste kan kun ses med et stort teleskop. Franogle galakser har lyset været 13 milliarder år om at nå fremtil os. Det er længe siden, for Solen og Jorden blev først dan-net for 4,5 milliarder år siden.� Kopiark 1.3

EKSP

ERIM

ENT

Nyttige oplysningerSolen er en stjerne blandt milliarder af

andre i Mælkevejen.

På nattehimlen er der fiksstjerner. De sidder

i et fast mønster, de såkaldte stjernebilleder.

Mælkevejen, der ses som et tåget bånd på

himlen, består af milliarder af stjerner. Solen

ligger i udkanten af Mælkevejen.

Planeter er himmellegemer, der bevæger sig

rundt om Solen i ellipseformede baner.

Planeterne flytter sig på nattehimlen tæt på

en linje, der kaldes ekliptika.

Tegn en planetbanePlaneterne bevæger sig ikke i cirkelbaner, men

følger ellipser, der er fladtrykte cirkelbaner.

Tegn planetbaner på gulvet i klassen eller i

skolegården. Benyt en snor, hvis ender er bundet

sammen. Snoren lægges stramt rundt om to

faste punkter. Det kan være to pinde, der holdes

fast. Når et stykke kridt anbringes ved snoren,

så de to dele af snoren er stramme, kan man

tegne en ellipse.

Hvis snorens samlede længde er 6,0 m, og afstan-

dene mellem pindene er 10,0 cm, får ellipsen

form som Jordens bane. Solen befinder sig ved

den ene af pindene. Jorden har her størrelse som

en lille appelsin. Skal man vise Mars’ bane, skal

snoren være 9,0 m og afstanden mellem pindene

84 cm. Mars’ bane er mere fladtrykt end Jordens.

Man skal have et godt øjemål for at se, at

banerne for Jorden og Mars ikke er cirkler.

Måler man banens diameter forskellige steder,

vil man opdage, at der ikke er tale om en cirkel.

Hvis snorlængden er 6,0 m og afstanden mellem

pindene er 2,7 m, får man en ellipse i stil med

den bane en komet (se side 14) vil følge.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM


SolsystemetSolsystemet består af Solen, otte planeter, et par dværgplane-ter samt af mange kometer og asteroider. Solen sidder midt iSolsystemet. Det er tiltrækningskraften fra Solens storemasse, der holder planeterne og de andre himmellegemer ideres baner. Og det er strålingen fra Solen, der er årsag til, atder findes liv på vores planet, Jorden.

SolenSolen blev dannet for 4,5 milliarder år siden. Og den vil lyse iendnu ca. 5 milliarder år. Solen består næsten udelukkende afde to luftarter hydrogen og helium. Solen lyser, fordi hydro-gen omdannes til helium. Den proces frigiver megen energi.Når alt hydrogen i Solens indre er brugt op, vil den først svul-me voldsomt op. Derefter vil den trække sig sammen og blivetil en såkaldt hvid dværg. Den bliver kold og vil ikke længerelyse. Det har astronomer fundet ud af ved at se på mangeandre sole, dvs. stjerner. Alle stjerner med en størrelse somvores sol udvikler sig nemlig på samme måde.

I Solens centrum er der meget varmt, omkring 16 millio-ner °C. På overfladen er temperaturen 5500 °C. Her er der oftesmå områder, hvor temperaturen er lidt lavere end på restenaf overfladen. Disse områder kaldes solpletter, fordi de sermørkere ud end resten af Solen. Følger man solpletternesbevægelse gennem nogle dage, kan man se, at pletterne flyttersig. Det er Solen, der roterer.

Solen har en rytme på ca. 11 år. Det betyder, at antallet afsolpletter stiger og falder. Omkring 2011 vil der være mangesolpletter. Omkring 2016 vil der være få. � Kopiark 1.4

De otte planeter Der kredser otte planeter om Solen. Planeterne er Merkur,Venus, Jorden, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Ind-til 2006 var der ni planeter med Pluto som den yderste planet.Nu bliver Pluto kaldt en dværgplanet. De planeter, der liggertæt ved Solen, er kun kort tid om en rundtur. Merkur brugerkun 88 dage for at komme rundt om Solen, mens den fjer-neste planet, Neptun, bruger 164 år.

12

I en brintbombe sker der samme proces som

i Solens indre. Hydrogen omdannes til helium.

I kemiske processer forsvinder grundstofferne

ikke. Men er temperaturen meget høj, kan der

foregå processer, hvor to atomkerner smelter

sammen, og danner et nyt grundstof. Samtidig

udvikles der megen energi i form af varme.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM


13

EKSP

ERIM

ENT

Dværgplaneterne (der er i 2008 kun fire) er runde himmelle-gemer, der ikke er store nok til at blive kaldt rigtige planeter.Pluto har tidligere været en planet, men er nu en dværgplanet.Den ligger længere væk fra Solen end Neptun.� Kopiark 1.5, 1.6, 1.7, 1.8 og 1.9

Asteroider Asteroider er små himmellegemer, der findes i områdetmellem Mars og Jupiter. De består af sten, men er ikke kugle-formede. Der findes antagelig mere end 1 million asteroider,der er større end 1 km i udstrækning. Den største er omkring500 km. Den er altså lidt større end Danmark.

Astronomerne holder omhyggeligt øje med mange astero-ider. Hvis en asteroide støder ind i eller bliver påvirket af tyng-dekræfter fra andre himmellegemer, vil den få en ny bane.Skulle den komme så langt ud af kurs, så den får retning modJorden, har vi et problem.

SolpletterI et mørklagt lokale er det muligt at se solpletterne. En prismekikkert eller bedre en astronomisk kikkert sigter

mod Solen. Kig ikke mod Solen gennem kikkerten, men brug kikkertens skygge til at se, om retningen er rigtig.

Et par meter bag kikkerten kan man på en skærm eller en væg se et stort billede af Solen.

Tegn solpletterne og omridset af Solen. Gentag målingen et par dage senere. Forsøg på den måde,

at bestemme Solens omløbstid.

Den amerikanske rumfartsorganisation, NASA, har en satellit, SOHO, der observerer Solen.

Sammenlign klassens billede af Solen med SOHO’s optagelser, der kan findes på nettet.

Solen har ikke den samme omløbstid overalt. Ved Solens ækvator vil en solplet have en omløbstid på ca. 25 døgn,

mens omløbstiden i nærheden af Solens poler vil være omkring 35 døgn. Solen er altså ikke et fast legeme

ligesom Jorden og Månen.

PAS PÅ SOLENDet er meget farligt, at se direkte på Solen.

Kigger man bare et sekund direkte på

Solen, kan det betyde delvis blindhed resten

af livet. Øjets linse virker som et brændglas,

der opvarmer øjets bagvæg meget kraftigt.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM


StjerneskudStjerneskud opstår, når små sten fra himmelrummet kommerind i Jordens atmosfære. Her bliver de bremset op. De bliverglødende og fordamper. Hvis en større sten, en meteor, ram-mer Jordens atmosfære, brænder den måske ikke helt op. Denkaldes nu en meteorit.

Der falder omkring et par hundrede meteoritter ned påJorden hvert år. Men man skal være meget heldig for at findeen meteorit. De fleste falder i havet, der udgør 71 % af Jordensoverflade. Der ligger mange meteoritter i jorden rundt iDanmark. Men de er svære at få øje på, fordi man nemt kantro, at de bare er almindelige sten. Der faldt to små meteorit-ter ned i Århus i 1971. Tilsammen var deres masse omkring700 gram.

For nogle milliarder år siden, da Solsystemet var ungt, varder langt flere himmellegemer. Jorden og Månen blev tit ramt.Da der senere kom liv på Jorden, fik sådanne træffere vold-somme konsekvenser. Flere gange er mange dyre- og plantear-ter pludselig forsvundet, antagelig efter at en komet eller aste-roide har ramt Jorden. � Kopiark 1.10

KometerKometer er himmellegemer, der bevæger sig i meget aflangebaner. En komet kommer med regelmæssige mellemrum entur ind omkring Solen. Her bevæger den sig hurtigt rundt omSolen. Derefter tager den en tur langt ud i Solsystemet, hvorden vender om.

Den mest kendte komet er Halleys komet, der blev set før-ste gang for 2200 år siden. Den kommer med 76 års mellem-rum ind forbi Solen. Den kunne i 1986 ses på nattehimlenmed en lang “hale” af fordampet stof.

Udforskning af planeterne I 1957 startede rumalderen med opsendelsen af en lille satellit,Sputnik. Senere, i 1977, blev to Voyager-rumskibe sendt op. Denåede Jupiter i 1979 og godt et år senere fløj rumskibene forbiSaturn. Voyager-rumskibene har nu forladt Solsystemet. Førstom mere end 100 millioner år, kommer de i nærheden af enstjerne og måske et andet solsystem?

14

Kometen Hale-Bobb var et flot syn på himlen i

1997. Dens bane er meget aflang. Først om ca.

4200 år vender den tilbage.

Musik i rummetVoyager-rumskibene bringer lydoptagelser

fra Jorden med ud i rummet. Så hvis rumski-

bene om 100 millioner år skulle blive fundet

eller fanget af nogle rumvæsner, vil de bl.a.

kunne høre hilsner fra Jorden på 60 forskel-

lige sprog, musik fra en symfoni af

Beethoven, fuglekvidder og hvalers sang.

Rumvæsnerne vil da kunne få et indtryk af

livet på Jorden mange millioner år tidligere.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM


15

Solen

Venus

Merkur

Månen Jorden

Mars

Jupiter

Saturn

Solen

Venus

Merkur

MånenJorden

Mars

Jupiter

Saturn

Uranus

Neptun

En tur til Mars og SaturnDer er senere sendt adskillige rumskibe ud i Solsystemet for atudforske planeterne. To små fjernstyrede biler har i flere årkørt rundt på Mars. Omkring Saturn kredser en rumsonde,Cassini, der foretager målinger af bl.a. Saturns ringe ogmange måner.

ExoplaneterI 1995 fandt astronomer den første planet uden for vores sol-system. Planeten kredser omkring en anden stjerne, dvs.omkring “sin egen sol”.

Indtil 2008 er der fundet omkring 300 planeter i andre sol-systemer. De kaldes exoplaneter. Antallet af kendte exoplane-ter vil stige kraftigt de kommende år. Der er indtil 2008 fun-det fire planeter, hvor størrelsen og temperaturen er omtrentsom på Jorden.

Når astronomerne de kommende år får flere kikkerter irummet og endnu bedre teknik, vil der bestemt komme spæn-dende nyheder om planeter i fjerne solsystemer. Kan der monvære liv andre steder end på Jorden?

Verdens centrum?I gamle dage troede man, at Jorden var centrum for heleUniverset. Solen, Månen og stjernerne bevægede sig jo rundtom Jorden. I dag ved vi, at det er Jorden, der bevæger sig omSolen. Og Solen er heller ikke centrum i Universet. Solen erbare en stjerne i udkanten af Mælkevejen.

Fortidens mennesker kunne ikke forestille sig andet, endat Jorden var centrum, og at alt på himlen drejede sig rundtom Jorden. Det kaldes det geocentriske verdensbillede (geokommer fra det græske ord for Jorden). For over 2200 år sidenhavde græske naturfilosoffer sagt, at Solen var centrum forJordens årlige bevægelse, og at Jorden drejede om sig selv. Mendette heliocentriske verdensbillede (helios er det græske ordfor Solen) blev hurtigt glemt. Alle kunne jo med egne øjne se,at det ikke var rigtigt.

Astronomen Nikolaus Kopernikus var den første, som i1543 igen påstod, at Solen sad i centrum, og at Jorden kred-sede om Solen. Først i 1838 var kikkerterne blevet så gode, atalle kunne se, at Solen var i centrum.

Det geocentriske verdensbillede, som alle

troede på i meget gamle dage, har Jorden

i centrum. Udenom kredser Solen, planeterne

og stjernerne.

I dag ved vi, at det heliocentriske verdens-

billede er det rigtige. Her kredser Jorden sam-

men med de andre planeter omkring Solen.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM


Jorden og MånenJorden bevæger sig i en næsten cirkelformet bane omkringSolen. Turen rundt om Solen varer et år. Jorden drejer ogsåom sig selv. På et døgn drejer Jorden sig en omgang om sinakse gennem Nordpolen og Sydpolen. Men Jordens akse lig-ger lidt skævt i forhold til den bane, Jorden følger rundt omSolen. Det betyder, at vi får årstider. Det betyder også, at derhøjt mod nord, fx i Nordnorge, er områder, hvor der kan væremidnatssol. Her går Solen slet ikke ned om sommeren, men erpå himlen døgnet rundt.

Jorden på tur om SolenJordens afstand til Solen er næsten ens hele året rundt. Det erderfor ikke afstanden til Solen, der er årsag til, at vi har årsti-der. På figuren ses, at Jordens omdrejningsakse ikke er vinkel-ret på den plan, som Jorden bevæger sig i på turen rundt omSolen. Omdrejningsaksen hælder 23,5°. Til venstre på teg-ningen ved S falder lyset fra Solen vinkelret ned på Jordennord for Ækvator. Så har vi sommer i Danmark. Yderst tilhøjre ved V falder sollyset vinkelret ned på Jorden syd forÆkvator. Så er der vinter i Danmark.

Om vinteren kommer Solen i Danmark ikke så højt påhimlen. Derfor er det koldt. Solen giver os mest varme, nården er højest på himlen, og det er den om sommeren. Men deter ikke den eneste grund til årstidernes skiften. Dagens læng-de betyder også meget.

16

23,5°

Solen

E

FVS

N

S

N

S

N

S

N

S

Det er vinter i Danmark, når Jorden på sin tur

rundt om Solen er til højre ved V. Et halvt år

senere, når Jorden er ved S, har vi sommer.

Jordens tur rundt om Solen varer 365,24 døgn.

Hvert fjerde år, i skudåret, tilføjes en ekstra

dag i kalenderen. På den måde undgås,

at der om rigtig mange år vil blive sommer fx

i december.

Data for Solen, Månen og Jorden

Solens masse 1,99 · 1030 kg

Solens radius 6,96 · 108 m

Jordens masse 5,98 · 1024 kg

Jordens radius 6,37 · 106 m

Månens masse 7,35 · 1022 kg

Månens radius 1,74 · 106 m

Jordens omløbstid om Solen 365,24 døgn

Månens omløbstid om Jorden 27,3 døgn

Jordens afstand fra fra Solen 1,50 · 1011 m

Månens afstand fra Jorden 3,84 · 108 m

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM


På tegningen ses også, at der ved V, dvs. når det er vinter iDanmark, slet ikke kommer solskin på den øverste del af dennordlige halvkugle. Her er det derfor nat døgnet rundt. Ydersttil venstre ved S, dvs. når det er sommer i Danmark, er der sol-skin hele døgnet højt oppe på den nordlige halvkugle. Der ermidnatssol. På selve Nordpolen er Solen oppe hele døgnet i ethalvt år.

Også i Danmark er der forskel på dagens længde. Om som-meren er Solen på himlen i længere tid end om vinteren. Detmedvirker til, at temperaturen bliver højere om sommeren.Når Jorden er ved E og F, er dag og nat lige lange. De to dageom året, hvor det sker, kaldes jævndøgn. Der er jævndøgnomkring 21. marts og omkring 23. september. Lige indensankthansaften, 21. eller 22. juni, er natten kortest. Det kaldessolhverv eller sommersolhverv. Et halvt år senere, omkring 21.eller 22. december, er dagen kortest. Så er der også solhverv,men denne gang vintersolhverv. � Kopiark 1.11

17

ÅrstiderneEK

SPER

IMEN

T Det er varmere om sommeren end om vinteren,

fordi dagene er længere, og fordi Solens lys

falder mere lodret ned på os. I et mørklagt lokale

kan årstidernes skift vises med en globus og en

kraftig lampe.

Når lyset fra lampen rammer vandret ind mod

globussen på tegningen, vil der være sommer i

Danmark. Flyt globussen over på den modsatte side

af lampen. Nu er det vinter i Danmark.

Drej nu Jorden på globussen en omgang.

Læg mærke til, om Danmark ligger i lys

eller i skygge. Ved at se på, i hvor stor en

del af en omdrejning Danmark ligger i

skyggen, kan man finde nattens længde.

Prøv også at bestemme nattens længde

på det sted af banen, hvor der er vinter

i Danmark.

Nord for en bestemt breddegrad vil der slet ikke

være solskin om vinteren. Denne breddegrad kaldes

polarcirklen. Undersøg, om der er steder i Sverige,

hvor det er mørkt døgnet rundt.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM


Fuldmåne og nymåneMånen bevæger sig rundt om Jorden, og undervejs skifter denudseende. Ved fuldmåne ses den som en cirkelskive. Omkringnymåne er den ganske tynd. Ser man godt efter, kan man dogse, at hele Månen stadig er der; blot er der ikke sollys på den“manglende” del. Der går 29,5 dage mellem to fuldmåner.

Månens bjerge og ”have”På Månen er der bjerge og kratere. De ringformede bjergebestår af det materiale, der er kastet op, når meteoritter harramt Månen. Der er også store, flade områder, der kaldes“have”. De er dannet af smeltet lava, der kan være opstået, nårmeget store meteoritter har ramt Månen. Der er herved sketen opvarmning, så månematerialet er smeltet og har over-svømmet de nærliggende områder.

Månens overflade er nærmest ørkenagtig. Den består isæraf sten. De fleste er meget små, helt som sand på Jorden. Dissesten i alle størrelser er resultatet af flere milliarder års meteo-ritnedslag. Da der ikke har været flydende vand eller en atmo-sfære på Månen, er de knuste materialer blevet liggende, hvorde er faldet ned.

18

I toppen af dette billede af Månen ses mange

kratere. De flade områder kaldes have. De

består af størknet lava, som har oversvømmet

det tidligere område med bjerge. I havene ses

enkelte kratere, der er opstået, efter at lavaen

er størknet.

Halvmåne

Nymåne

Nymåne

Halvmåne

Fuldmåne

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM


19

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Nyttige oplysningerJorden bevæger sig i en ellipseformet bane

om Solen. En tur rundt varer et år.

Månen bevæger sig i en ellipseformet bane

om Jorden. Der går 29,5 døgn mellem to

fuldmåner.

Ved jævndøgn er dag og nat lige lange.

Ved vintersolhverv har man den korteste

dag i året. Ved sommersolhverv har man

den korteste nat i året.

Månens oprindelse?Der er flere forskellige teorier om Månens oprindelse. Denmest sandsynlige er, at Månen er et stykke af Jorden, der erslået af efter et sammenstød med en meget stor asteroide elleren lille planet på størrelse med Mars. Dette sammenstød erantagelig sket kort tid efter Jordens dannelse. I starten bevæ-gede Månen sig tæt ved Jorden, men den har i tidens løb flyt-tet sig længere bort.

Denne teori støttes af, at stofferne på Månen ligner stof-ferne på Jorden. Man kan også se, at der har været megetvarmt, da Månen blev dannet. Man regner med, at Månenkort efter sin dannelse var dækket af et flere hundrede kilo-meter tykt hav af smeltede stoffer. En lang række stoffer, dernemt kan fordampe, findes nemlig ikke på Månen.

Månevandring, Apollo 16, 1972.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM


Formørkelser og tidevandMånen skifter hele tiden udseende fra nymåne til fuldmåne.Men undertiden kan fuldmånen blive helt mørk et kort styk-ke tid. Den formørkes. Også Solen kan blive formørket.

MåneformørkelsePå den side af Jorden, hvor der er nat, strækker Jordens skyg-ge sig langt ud i rummet. Når hele Månen bevæger sig ind iskyggen kommer der en total måneformørkelse. Andre gange erdet kun noget af Månen, der bevæger sig ind i skyggen. Såkommer der en partiel måneformørkelse. Partiel betyder delvis.

Måneformørkelser er sjældne, for ved de fleste fuldmånerbevæger Månen sig slet ikke ind i skyggen. Månen passererover eller under skyggen. Der kan i gennemsnit ses en totalmåneformørkelse hvert andet år i Danmark. Men der er fleremåneformørkelser. Halvdelen af formørkelserne foregår,mens det er dag i Danmark, så de kan kun ses på den andenside af Jorden, hvor der er nat.

SolformørkelseSolen kan også blive formørket. Det sker, når Månen bevægersig ind foran Solen og dækker for Solens lys. Ved en solfor-mørkelse vil man i et lille område på Jorden ikke kunne selyset fra Solen. Her er der en total solformørkelse.

Solformørkelser vil ikke blive oplevet af så mange menne-sker som måneformørkelser. I Danmark var der sidst en totalsolformørkelse i 1851. Og den næste kommer først i 2142.

Solen og Månen ser ud, som om de har samme størrelse.De fylder lige meget på himlen. Solen er dog langt den største,men fordi den ligger længere væk, ser den mindre ud. Med deafstande, der er i Solsystemet, kan Månen lige netop dækkefor solskiven. Derfor opstår der kun skygge på Jorden i et cir-kelformet område med en diameter op til ca. 200 km. Er man

20

Jorden Månen

Tegningen viser det rigtige størrelsesforhold

mellem Jorden og Månen. Skulle Solen være

med på tegningen, ville den være en kugle

med en diameter på 58 cm. Og den skulle ligge

62 m borte!

En måneformørkelse kan ses på natsiden af

Jorden, når fuldmånen er i skyggen bag

Jorden.

Månen

Jorden

SolenKerneskygge

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM


inden for dette område, ser man en total solformørkelse.Solen forsvinder helt bag Månen. Er man lidt uden for områ-det, vil Månen kun dække en del af solskiven. Her ser man enpartiel solformørkelse. Det kan opleves i Danmark næsten hvertandet år.

Skyggeområdet flytter sig hurtigt hen over Jorden. Så entotal solformørkelse kan normalt ses i et område, der kanvære måske 10 000 km langt og ca. 100 km bredt. Det er kunen lille del af Jordens overflade. Det er derfor, at kun få men-nesker kommer til at opleve en total solformørkelse.

Ved en total solformørkelse bliver Solen langsomt dækketaf Månen. Der går omkring en time fra Månen begynder atskygge for Solen, til den totale formørkelse starter. Mens sol-skiven bliver mindre, begynder fuglene at søge nattely, og detbliver koldt.

Under den totale formørkelse, kan man se morgenrødehele vejen rundt i horisonten. Der er jo stadig solskin langtborte. Enkelte kraftigt lysende stjerner kan også ses. Efter enkort periode, normalt et par minutter, kommer Solens lyslangsomt igen.

Mens Månen dækker for Solen, kan man se et lysende, ure-gelmæssigt område rundt om Solen. Dette område, Solenskorona, kan normalt ikke ses på grund af det kraftige lys fraSolen. Men under en solformørkelse, når det kraftige lys erfjernet, ses koronaen. Koronaen er meget varme luftarter, derer det yderste af Solens atmosfære. � Kopiark 1.12

21

En solformørkelse kan kun ses i et smalt bånd

på Jorden, hvor Månen skygger for Solens lys.

Når solskiven er dækket af Månen, kan man se

Solens korona.

JordenMånen

Solen

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM


TidevandTo gange hvert døgn er der ved mange kyster højvande, og togange er der lavvande. Det kaldes flod og ebbe. Det er isærMånen, der er årsag til, at vandet stiger og falder.

På den side af Jorden, der vender mod Månen, buler hav-overfladen lidt op. På den anden side af Jorden er der også enbule. Det skyldes meget små forskelle i tiltrækningskraftenfra Månen. Hvis hele Jorden var dækket af hav, ville bulen kunvære omkring en halv meter høj. Landområderne medfører, attidevandsbølgen nogle steder slet ikke når frem. Andre stederforstærkes den. Nogle steder, i tragtformede områder, kan for-skellen mellem flod og ebbe blive 15 meter. Ved Bornholm ertidevandsbølgen så lille, at den næsten ikke bemærkes.

Solen har lige som Månen en tilsvarende virkning på van-det. Solens virkning er dog ikke så stor, men står Solen,Månen og Jorden på linje, forstærkes effekten. Det sker vedfuldmåne og nymåne. Så bliver forskellen mellem flod ogebbe ekstra høj. Det kaldes springflod. Når der er halvmåne,modvirker kræfterne fra Solen og Månen hinanden. Så er tide-vandsbølgen lille. Det kaldes nipflod.

For mange milliarder år siden lå Månen meget tættere påJorden end nu. Derfor havde tidevandsbølgen en højde påflere hundrede meter. Der blev brugt store energimængder desteder, hvor landjorden bremsede tidevandsbølgen. Det bevir-kede, at Jorden kom til at rotere langsommere. Da Jorden blevdannet, var døgnet flere timer kortere end i dag.

22

Månen Jorden

På den del af Jorden der er tættest ved Månen,

og på den del der er længst væk, forhøjes

vandstanden. På siden nærmest Månen kan det

forklares ved, at Månen her tiltrækker vandet

mest. På ”bagsiden” kan det forklares ved, at

vandet her tiltrækkes mindst, så det nærmest

falder af. Den rigtige forklaring er dog langt

mere kompliceret. Og fordi Jorden roterer, vil

flodbølgen i virkeligheden ikke ligge som på

tegningen, men komme med

en forsinkelse.

Nyttige oplysningerEn solformørkelse finder sted, når Månen

skygger for Solens lys. En total solformør-

kelse kan kun ses i et smalt bælte på

Jorden.

En måneformørkelse finder sted, når Månen

ligger i skyggen bag Jorden. En månefor-

mørkelse kan ses fra den halvdel af Jorden,

hvor det er nat.

Tidevandet opstår, fordi der er små forskelle

i tiltrækningskraften fra Månen (og Solen).

Tidevandet er højest, når der er flod, og

lavest, når der er ebbe.

Ved fuldmåne og ved nymåne er tidevandet

særlig kraftigt. Det kaldes springflod.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM


TidejordDer findes også “tidejord”. Jordoverfladen bølger nemlig opog ned i takt med tidevandet. Det er også Månen, der får jord-overfladen til at bule lidt op. Her i Danmark giver tidejordenen bølge på godt 10 cm. Det er ikke noget, man mærker i detdaglige, men med følsomme måleinstrumenter kan tidejor-den måles.

Der er også tidejord på Månen. Det er Jordens tiltræknings-kraft, der er årsagen. For flere millioner år siden var tidejordenpå Månen meget stor. Bølgen var flere hundrede meter høj, såMånen blev æltet hele tiden. Det kostede så store energimæng-der, at Månen til sidst holdt helt op med at rotere. Det er der-for, Månen i dag altid vender samme side mod Jorden.

23

I København er det vanskeligt at måle

tidevandsbølgen. Ved Vesterhavet er

der over en meter forskel på ebbe og

flod. Men nogle steder i dybe bugter i

udlandet kan forskellen være helt op til

15 meter.

Denne forskel kan vises i et bølgekar.

Lav først en lille bølge ved at vippe med

karret. Læg så en stor tragt ned i den

ene ende af karret. Lav igen en bølge,

der har samme størrelse som den første.

I tragten, der skal forestille en bugt, vil

bølgen blive meget højere.

TidevandsbølgenEK

SPER

IMEN

T

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM

24

CAFE KOSMOS

MYSTERIET I TUNGUSKA

Tirsdag d. 30. juni 1908 skete nogetmærkeligt. I Kina så man tidligt ommorgenen et stort himmellegemebevæge sig hurtigt mod vest. Dervar på himlen et lysende spor meden mørk hale. Få sekunder efterramte himmellegemet ned i atmo-

sfæren over det kæmpestore, ødeskovområde ved Den stenedeTunguska-flod i Sibirien.

Rundt i verden skete der uforklar-lige ting. Følsomme barometre iEngland viste pludselige og hurtigetrykændringer. Seismografer, dvs.jordskælvsmålere, viste, at jorden i

Sibirien havde rystet. To dage sene-re blev det ikke mørkt om natten iKøbenhavn. Nætterne var så lyse,at det var muligt at læse avis. Alleundrede sig, men ingen vidste,hvad der var sket.

Først 19 år senere, efter første ver-denskrig og den russiske revolu-tion, kom en ekspedition til områ-det ved Tunguska-floden. Her kun-ne øjenvidner berette om en vold-som ildkugle og store skovbrande i1908.

Senere undersøgelser tyder på, aten komet, især bestående af is,med en fart på over 10 km/s blevbremset i atmosfæren ca. 8 kmoppe. Den voldsomme gnidning fikkometen til at fordampe. Der komherved en eksplosion, der var mereend 500 gange større end de atom-bombeeksplosioner i Japan, der af-sluttede anden verdenskrig i 1945.Den voldsomme trykbølge væltedeeller knækkede træerne i området.Trykbølgen bevægede sig helevejen rundt om Jorden. Der blevkastet en masse støv op i atmo-sfæren, hvor det højt oppe bevæ-gede sig rundt om Jorden. Støvetvar årsagen til de lyse nætter påden anden side af kloden. De småstøvpartikler reflekterede sollysetned til jorden.

Der foregår stadig undersøgelseraf sporene efter Tunguska-hændel-sen. Nedfald fra eksplosionen kanfindes omkring 40 meter nede iindlandsisen på Grønland og i tørvi området omkring Tunguska. Medbl.a. undersøgelser af isprøver ogtørv får man en bedre viden om dethimmellegeme, der heldigvis dennegang faldt ned i et øde skovom-råde og ikke i nærheden af et tæt-befolket bysamfund.

TRUSLENFRA RUMMETJorden er mange gange blevet ramt af store himmelle-gemer. Det har forårsaget død og ødelæggelse. Det varantagelig en stor meteorit, der var medvirkende til, atdinosaurerne uddøde for 65 millioner år siden. Kan detmon ske igen? Kan livet på Jorden ophøre, hvis Jordenrammes?

� 19 år efter hændelsen i Tunguska kunne man se, at alle træer i et område

større end Fyn var væltede. Træerne lå, så de alle pegede væk fra midten af det

store område. Der var ikke noget krater. Og der blev ikke fundet rester af him-

mellegemet.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM

25

CAFE KOSMOS

KAN DET SKE IGEN?

Jorden er de seneste milliarder årmange gange blevet ramt af andrehimmellegemer. På et eller andettidspunkt vil Jorden antagelig igenblive ramt af et stort himmel-legeme. Det vil få voldsomme kon-sekvenser. Tunguska-hændelsen forhundrede år siden vil kunne gen-tage sig.

Astronomerne holder øje medhimlen for at opdage ukendte him-mellegemer, der kunne være på vejmod Jorden. Og der holdes øje medalle de kendte. Der tænkes megetpå, hvad der kan gøres, hvis manen dag finder et himmellegeme medkurs mod Jorden.

Kan man sende et rumskib ud tilhimmellegemet og skubbe lidt tildet? Eller skal der sprænges enbrintbombe på himmellegemet, sådet går i mange mindre stykker?Man kan måske skubbe det væk fraretningen mod Jorden? Det kan

man, hvis himmellegemet ikke erfor stort, og hvis man opdager detmange år inden sammenstødetmed Jorden.

STORE KONSEKVENSER

En stor komet eller asteroide, derrammer Jorden, vil dræbe alle dyrog mennesker tæt ved nedslags-stedet. Rammer himmellegemet

ned i havet, vil der opstå kraftigetsunamier. Det er bølger, der stigertil en ufattelig højde, når denærmer sig landjorden. Rammerhimmellegemet på land, vil storemængder stof blive kastet op iluften. Det vil spærre for lyset fraSolen. Der er så risiko for, at enlang periode uden sollys kanødelægge store dele af livet her påJorden.

� Tunguska-kometen, der havde bevæget sig i rummet i millioner af år, ramte

heldigvis et øde område i Sibirien. Var den på sin lange rejse blevet forsinket

omkring 10 minutter, ville den have ramt storbyen Sankt Petersborg.

� Leonid Kulik var den første

forsker, der i 1927 besøgte området

ved Tunguska.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM

FORMØRKELSER OG TIDEVAND

� En solformørkelse finder sted,når Månen skygger for Solenslys. En total solformørkelse kankun ses i et smalt bælte påJorden.

� En måneformørkelse finder sted,når Månen ligger i skyggen bagJorden. En måneformørkelsekan ses fra den halvdel af Jorden,hvor der er nat.

� Tidevandet opstår, fordi der er små forskelle i tiltræknings-kraften fra Månen (og Solen).

� Tidevandet er højest, når der erflod, og lavest, når der er ebbe.

� Ved fuldmåne og ved nymåneer tidevandet særlig kraftigt.Det kaldes springflod.

� Solen er en stjerne blandt mil-liarder af andre i Mælkevejen.

� Mælkevejen, der ses som ettåget bånd på himlen, består afmilliarder af stjerner. Solen lig-ger i udkanten af Mælkevejen.

� På nattehimlen er der fiksstjer-ner. De sidder i et fast mønster,de såkaldte stjernebilleder.

� Planeter er himmellegemer, derbevæger sig rundt om Solen iellipseformede baner.

� Planeterne flytter sig på natte-himlen tæt på en linje, derkaldes ekliptika.

� Solsystemet består af Solen,otte planeter og mange mindrehimmellegemer.

� De otte planeter i Solsystemeter Merkur, Venus, Jorden, Mars,Jupiter, Saturn, Uranus ogNeptun.

� Planeter, asteroider og kometerbevæger sig i ellipseformedebaner omkring Solen.

� Meteoritter er små himmellege-mer, der er faldet ned påJorden.

� Rumsonder er fløjet forbi alleplaneterne.

� Jorden bevæger sig i en ellipse-formet bane om Solen. En turrundt varer et år.

� Månen bevæger sig i en ellipse-formet bane om Jorden. Der går29,5 døgn mellem to fuldmåner.

� Jordens akse er ikke vinkelret påden plan, hvor Jorden bevægersig rundt om Solen. Jordens aksehælder 23,5°. Hældningen med-fører, at vi får sommer og vinter.

� Ved jævndøgn er dag og nat ligelange.

� Ved vintersolhverv har man denkorteste dag i året. Ved sommer-solhverv har man den kortestenat i året.

26

DET VED DU NU OM SOL, MÅNE OG STJERNER

HIMLEN OVER OS

SOLSYSTEMET JORDEN OG MÅNEN

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM

KAN DU HUSKE?

� Hvad er polarcirklen?

� Hvad er forskellen på en planetog en stjerne?

� Hvor længe kan Solen blive vedmed at sende energi til os?

� Hvad er midnatssol?

� Hvor mange stjerner kan manse med det blotte øje?

� Hvad er Mælkevejen?

FORSTÅR DU?

� Hvilken af disse planeter ersværest at få øje på? Merkur,Jupiter eller Saturn?

� Hvor vil du se Nordstjernen stå,når du befinder dig tæt vedÆkvator?

� Kan man se fuldmånen midt pådagen? Kan man se nymånenmidt om natten?

� Er der fuldmåne eller nymåneved en solformørkelse?

� Hvad er astrologi, og har det noget med astronomi at gøre?

UDFORDRING

� Læs kapitel 1 i 1. Mosebog iBiblen. Er der noget i skabelses-beretningen, der stemmer medvor viden i dag?

� Find ud af, hvor langt væk fraSolen rumsonden Voyager 2 erkommet på forskellige tidspunk-ter. Fx i 1979, 1985, 2000 og 2050.

� Forklar, hvorfor forskellen mellemflod og ebbe er meget større iLondon end i København.

� Forestil dig, at du for 150 år sidenstod på en øde ø, hvor de ind-fødte aldrig havde været i kon-takt med omverdenen. Hvordanville du kunne overbevise demom, at Jorden er rund?

27

PRØV DIG SELV

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:41 PM

Magnetisme� MAGNETER

� MAGNETER OG ELEKTRISK STRØM

� ANVENDELSE AF MAGNETISME

� MÅLEMETODER I FYSIK

� CAFE KOSMOS: HJERTESTARTEREN

Alle har som børn leget med magneter og følt de mærkelige tiltrækkende og frastødende kræfter. Selve Jorden er en stormagnet, der får et kompas til at vise retningen mod nord.Jordmagneten virker også på partikler fra Solen. Når de bevægersig højt oppe i atmosfæren, opstår de smukke mønstre, der somnordlys kan ses bl.a. i Norge og engang imellem også i Danmark.Det er også jordmagneten, der om efteråret hjælper nogle trækfugle med at finde retningen mod syd, mod varmere lande.Magneter findes bl.a. på lågerne i køkkenskabe, i højttalere, i elektromotorer, i vindmøllernes generatorer og på betalingskort.Magneter og magnetisme har mange anvendelser i det moderne samfund.

Hvad er et kompas?

Hvilke materialer tiltrækkes af en magnet?

Hvad er en elektromagnet?

Hvordan virker en højttaler?

Hvordan laver man elektrisk strøm i en vindmølle?

29

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

MAGNETISME

MagneterMagneter har været kendt i meget lang tid. I Kina har man forover to tusind år siden haft kompasser, der kunne vise ret-ningen mod nord. I Europa har kompasser i 800 år væretbrugt ved rejser til søs.

I Tyrkiet ligger en by, der hedder Manisa, men som tidlige-re havde det græske navn Magnesia. Her findes en jernmalm,magnetit, der blev brugt til at lave de første kompasser i Europa.Det er byen Magnesia, der har givet navn til ordene magnet ogmagnetisme.

Nordpol og sydpol Begge ender på en stangmagnet kan tiltrække jern. Men mag-netens to ender er alligevel forskellige. Enderne på to stang-magneter vil nemlig enten tiltrække eller frastøde hinanden.De to ender kaldes sydpol og nordpol. På tegningen er nord-polen rød, og sydpolen er hvid. To ens poler vil altid frastødehinanden, mens to forskellige magnetiske poler, dvs. en nord-pol og en sydpol, vil tiltrække hinanden.

Hænges en magnet vandret op i en tynd tråd, vil magnetendreje sig, så enderne peger mod nord og syd. Det skyldes, atJorden selv er en stor magnet, der virker med kræfter på mag-neten. Den ende af stangmagneten, der peger mod nord, ermagnetens nordpol. Den tiltrækkes af jordmagnetens sydpol.

Drysser man jernspåner på et stykke papir, der ligger overen stangmagnet, kan man se, at spånerne lægger sig i et møn-ster. Spånerne stråler ud fra de områder, hvor magneten erkraftigst, nemlig i enderne. I midten af stangen er den mag-netiske virkning ikke så stor. Spånernes mønster viser ret-ningen af den magnetiske kraft omkring magneten.� Kopiark 2.1, 2.2 og 2.3

Magnetiske stoffer Kun få grundstoffer bliver tiltrukket af magneter. Det ermetallerne jern, nikkel og cobalt. Også et par andre grund-stoffer, der kun findes i små mængder, kan blive tiltrukket.Men mange legeringer, dvs. blandinger af forskellige metaller,kan tiltrækkes.

Magneter fremstilles som regel af en legering af alumini-

30

Stangmagneter har forskellige poler i de to

ender. Poler med samme farve frastøder hin-

anden. Poler med forskellig farve tiltrækker

hinanden. Men begge

slags poler kan

tiltrække ting

af jern.

Magneter i hjemmet

og i fysik/kemi-lokalet.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

MAGNETISME

um, nikkel, cobalt og jern. De hedder alnico-magneter pga. detre stoffer i legeringen. De kraftigste magneter er dog lavet aflegeringer, der indeholder et af de ret sjældne metaller neo-dym eller samarium.

Magneter kan fremstilles i alle mulige faconer, så de kanbruges i legetøj, i højttalere og som holdere på opslagstavler.Man kan også få skruetrækkere, der er gjort magnetiske, så dekan holde fast på skruer. På den måde kan man arbejde på ste-der, hvor det er svært at få plads til at holde på skruen.

SmåmagneterStangmagneter har en pol i hver ende. Midten af en stang-magnet har ikke nogen pol. Men hvis man saver en magnetover på midten, vil man få to nye, mindre stangmagneter, derhar poler i enderne. Der er altså opstået en nordpol og en syd-pol på et sted, hvor der ikke tidligere var nogen magnetisk pol.

Det kan forklares med en model, hvor magneten er opbyg-get af mange, ganske små magneter, der ligger parallelt. Allemed nordpolen i samme retning. De steder, hvor enderne påto småmagneter rører hinanden, ophæver nord- og sydpolenhinanden. Samlet er det, som om stangmagneten kun har topoler, én i hver ende.

Hvert lille område i den store magnet virker altså som enmagnet. Når alle disse småmagneter ligger i tilfældige ret-ninger, er stoffet ikke magnetisk. Men hvis småmagneterne erblevet drejet, så de har fået samme retning, er stoffet blevetmagnetiseret. Man har en magnet.

31

Jernspånerne drejer sig, så de ligger i den

retning, den magnetiske kraft virker.

Spånerne viser magnetfeltet, dvs. retningen

af den magnetiske kraft omkring en stang-

magnet.

Småmagnet

Stangmagneten i midten er opbygget

af mange småmagneter, der alle ligger

med nordpolerne i samme retning.

I et umagnetisk stof er der også små-

magneter. De ligger hulter til bulter som

vist nederst. Den nederste stang virker

derfor ikke som en magnet.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

MAGNETISME

Sådan laver man en magnet Holder man to clips af jern i nærheden af hinanden, kan manikke mærke nogen magnetisk kraft mellem dem. Jernet i clip-sene er ikke magnetiseret. Småmagneterne peger i alle muli-ge retninger. Men hænger man en clips op under enden på enstangmagnet, bliver clipsen magnetiseret. Magnetfeltet frastangmagneten drejer småmagneterne i clipsen. Clipsenunder magneten kan nu holde fast i endnu en clips, der påden måde også bliver magnetiseret. Et magnetfelt kan altsådreje småmagneterne i et umagnetiseret stof, så stoffet blivermagnetisk.

Trækker man enden af en stangmagnet hen over en clips,bliver clipsen til en meget svag magnet. Stangmagnetens polhar nemlig drejet småmagneterne, mens den blev flyttet. � Kopiark 2.4 og 2.5

Permanente magneterNogle stoffer kan danne permanente magneter. Her bliversmåmagneterne siddende i den retning, de fik, da stoffet blevmagnetiseret.

Andre stoffer, fx det jern clipsene er lavet af, er “bløde”magneter. Efter en magnetisering af disse stoffer vil småmag-neternes tilfældige bevægelser igen gøre stofferne næstenumagnetiske.

En permanent magnet kan være meget svær at afmagneti-sere, mens det sker næsten helt af sig selv i de bløde magneter.

I alle magnetiske stoffer forsvinder de magnetiske egen-skaber, når temperaturen bliver for høj. Ved høj temperaturbevæger molekylerne i stoffet sig hurtigere. Derfor vil ret-ningen af småmagneterne også ændre sig. Til sidst ligger dehelt tilfældigt. Så ved en opvarmning kan permanente mag-neter meget nemt afmagnetiseres.

Alnico-magneter og neodym-magneter holder deres stær-ke magnetisering, når de først er magnetiserede. Men varmerman magneterne op, forsvinder magnetiseringen. Det skyldes,at småmagneterne kommer til at bevæge sig hurtigere, og der-for ikke længere kan ligge i samme retning. Neodym-magne-ter, der er de stærkeste magneter, kan kun være magnetiskeved temperaturer under ca. 80 °C. � Kopiark 2.6, 2.7, 2.8 og 2.9

32

GBB-2.07

De to magneter af neodym er så kraftige, at de

nemt kan tiltrække hinanden gennem en finger.

Clipsene er blevet magnetiseret af den

store magnet. Derfor kan clipsene holde fast

i hinanden.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

MAGNETISME

33

Magnetfeltet omkring en magnet En kompasnål, der er i nærheden af en stangmagnet, vil stillesig i forskellige retninger afhængig af, hvor den befinder sig.Den retning, som kompasnålens nordpol peger mod, visermagnetfeltets retning. Magnetfeltet kan tegnes som nogle lin-jer, der går fra magnetens nordpol til dens sydpol. En kom-pasnål vil altid dreje sig, så den følger magnetfeltets retning.

Magnetfeltet omkring en stangmagnet og omkring Jordener vist på tegningen. Formen af de to magnetfelter er ens.Magnetfeltet er dog langt kraftigere omkring en stangmagnetend omkring Jorden. Feltet ved de kraftigste magneter er mereend 10 000 gange større end det magnetfelt, Jorden frem-bringer i Danmark.� Kopiark 2.10 og 2.11

Trækfugle Hvert år rejser trækfugle flere tusind kilometer mod nord ogsyd for at følge det gode vejr. Hvordan finder trækfuglene vej?

Mange af fuglenes ruter følger kystlinjer, men fuglene kanogså navigere efter retningen til Solen og visse stjerner. Mangefuglearter har en slags indbygget kompas, der udnytter ret-ningen af Jordens magnetfelt. Det kan vises ved at anbringefuglene i et stort bur, hvori der er lavet et magnetfelt, hvisstørrelse og retning kan ændres. Fuglene vil flyve i en bestemtretning i forhold til det magnetfelt, der er i buret.

N

S

TrækfugleMange fuglearter, der om efteråret rejser

mod syd, har et indbygget kompas. Dette

kompas findes antagelig i øjet. Fuglene kan

nemlig kun finde den rigtige retning, hvis

de også udsættes for lys af bestemte farver.

Hvordan fuglenes kompas virker, er endnu

ikke helt opklaret.

Det magnetiske felt fra en stangmagnet

ligner det magnetiske felt omkring Jorden.

Pilene viser retningen af kraften på en

kompasnåls nordpol.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

MAGNETISME

Nordlys Nordlys er et himmelfænomen, der kun sjældent opleves iDanmark. Nordlyset ser ud som et bølget tæppe med forskel-lige farver, der langsomt skifter udseende.

Nordlys i Danmark kommer et par dage efter, at der harværet særlig kraftig aktivitet på Solens overflade. Så udsendesmange elektrisk ladede partikler fra Solen. Når partiklerneefter en tur på ca. tre dage kommer frem til Jorden, vil de blivepåvirket af magnetfeltet. Partiklerne vil bevæge sig i krummebaner, og en del af dem vil til sidst have retning ned modJordens overflade. Her vil de ramme toppen af atmosfæren i etstort ringformet område, der har centrum i den magnetiskesydpol. Ringen har en radius på flere tusind kilometer.

Når de hurtige partikler fra Solen bliver bremset af oxy-gen- og nitrogenmolekyler højt oppe i atmosfæren, udsendesder lys. Nordlyset dannes mere end 100 kilometer oppe.

Satellitter, der holder øje med Solen, kan se, når der ermange partikler på vej. Så udsendes et varsel om, at der et pardage senere vil kunne ses et kraftigt nordlys. Mens nordlyskun sjældent kan opleves i Danmark, er det et helt alminde-ligt himmelfænomen i bl.a. Norge.

34

Et barberblad magnetiseres, ved at en kraftig

magnet flere gange stryges i samme retning

hen over bladet. Med en magnetnål vises, at

barberbladet er blevet magnetiseret.

Læg forsigtigt et lille stykke avispapir på

vandet i en skål. Læg barberbladet på papiret.

Når papiret går til bunds, flyder barberbladet.

Det vil nu som en flydende magnet indstille

sig i retningen nord-syd.

En flydende magnet

EKSP

ERIM

ENT

Nyttige oplysningerMagneter har to poler, en nordpol og

en sydpol.

To ens poler frastøder hinanden.

To forskellige poler tiltrækker hinanden.

Magneter er omgivet af et magnetfelt,

hvor feltlinjerne viser magnetfeltets retning.

Jorden er omgivet af et magnetfelt.

�

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

MAGNETISME

35

Magneter og elektrisk strømTo ens elektriske ladninger frastøder hinanden, men en posi-tiv og en negativ ladning tiltrækker hinanden. Ens magneti-ske poler frastøder hinanden, og forskellige poler tiltrækkerhinanden. Er der mon en sammenhæng mellem elektriske ogmagnetiske fænomener?

Ørsteds eksperiment Omkring 1800 havde den italienske fysiker Volta bygget detførste batteri, der kunne sende elektrisk strøm gennem en led-ning.

På det tidspunkt mente man helt korrekt, at elektriskstrøm var ladninger, der bevægede sig i en ledning. Men mantroede også, at magnetisme skyldtes et magnetisk stof, der påen alle anden måde fandtes i magneterne.

I april 1820 udførte den danske professor H.C. Ørsted etforsøg i forbindelse med en forelæsning om strøm og magne-tisme. Han holdt en tynd platintråd over en kompasnål. Nåren stor strøm løb gennem tråden, kunne han se, at kompas-nålen bevægede sig ganske lidt. Ørsted troede først, at det varstrålingen fra den glødende tråd, der fik kompasnålen til atbevæge sig. Flere forsøg viste dog, at det var den elektriskestrøm i ledningen, der påvirkede kompasnålen.� Kopiark 2.12

Hans Christian Ørsted, dansk fysiker og kemiker

(1777-1851).

Ørsted opdagede i 1820, at en elektrisk strøm

påvirkede en magnetnål. Han var den første,

der fremstillede aluminium.

Ørsted var meget sproginteresseret. Han

ønskede at bruge danske ord i stedet for de

latinske, der blev meget benyttet i 1800-tallet.

Ord som ilt, brint, rumfang, fortætning, billed-

kunst og nejsiger er alle opfundet af Ørsted.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

MAGNETISME

36

Elektrisk strøm laver magnetfelterØrsted havde opdaget, at strømmen i en ledning påvirker enlille magnet. Han havde vist, at der var et magnetfelt omkringledningen. Dette magnetfelt virker med kræfter på kompas-nålen, så den vil stå vinkelret på strømmens retning. Det varpå Ørsteds tid meget overraskende, at den magnetiske krafthavde denne retning.

På billedet kan man se, at det magnetiske felt ligger i cirk-ler omkring ledningen. Magnetfeltets retning kan findes vedhjælp af højrehåndsreglen:

Hold højre hånd let krummetomkring ledningen med tommelfingeren i strømmensretning. Magnetfeltet vil liggerundt om ledningen i fingrenesretning. En magnetnåls nord-pol vil blive påvirket i fingrenesretning. Sydpolen påvirkes i modsat retning.

Jorden som magnetJorden er en stor magnet med poler tæt på Nordpolen ogSydpolen. En kompasnåls nordpol peger mod nord. Da dentiltrækkes af en sydpol, må det være Jordens magnetiske syd-pol, der ligger tæt ved den geografiske nordpol.

Den magnetiske sydpol ligger ikke på Jordens geografiskenordpol, men i Det nordlige Ishav lidt nord for Canada. Derer derfor en forskel i den sande retning mod nord og den ret-ning, et kompas viser. Denne forskel, der kaldes misvisningen,er i Danmark omkring 1°. Misvisningen var omkring 10° for100 år siden.

Når Jorden opfører sig som en stangmagnet, er det fordi,der i Jordens indre er meget smeltet jern og nikkel. Metallernebevæger sig, så det er som om, der løber kraftige elektriskestrømme dybt nede i Jorden. Strømmene bevirker, at der dan-nes et magnetisk felt.

Det er meget heldigt for livet her på Jorden, at der er et

Den magnetiske kraft har en retning, som

er vist med pilene. Retningen er tangent

til cirklerne. En lille magnetnål vil stille sig

i magnetfeltets retning.

En ledning går gennem et hul i et stykke papir.

På papiret er strøet jernspåner. Når der går en

kraftig strøm gennem ledningen, vil jernspånerne

på papiret vise retningen af magnetfeltet

omkring ledningen.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

MAGNETISME

37

magnetfelt. Det betyder nemlig, at mange partikler fra Solen,som kan være skadelige for levende væsner, ikke når ned til os.De fanges i magnetfeltet højt over Jorden.

Polvendinger De magnetiske poler ligger ikke fast. De flytter sig i øjeblikketca. 50 km hvert år. Den magnetiske sydpol har forladt Canadaog bevæger sig mod den geografiske nordpol. Når de magne-tiske poler bevæger sig, skyldes det ændringer i den måde, deflydende metaller dybt nede i Jorden bevæger sig på.

Når lavaen fra en vulkan størkner, vil små krystaller af jern-legeringer rette sig ind efter de magnetiske poler. Man kan der-for ved at undersøge lava fra fortidens vulkanudbrud sige nogetom magnetfeltet i meget gamle dage. Undersøgelser viser, at deri gennemsnit med 240 000 års mellemrum sker en polvending.Den magnetiske nord- og sydpol skifter plads. Mens polven-dingen finder sted, er Jordens magnetfelt næsten nul i en perio-de på måske 1000 år. Dyre- og plantelivet på Jorden er i disseperioder blevet udsat for en kraftig bestråling. Det kan haveværet årsag til, at nogle arter er uddøde, mens nye er opstået.

Der er gået over 700 000 år siden den sidste polvending, såden næste er antagelig snart på vej. Men om “snart” er 1000eller 100 000 år ved ingen.

Spoler laver store magnetfelter Sender man strøm gennem en ledning, der har form som encirkel, viser højrehåndsreglen, at alle små stykker af ledningenmidt i cirklen laver et magnetfelt med samme retning.

Lægger man to cirkelformede ledninger oven på hinanden,fordobles magnetfeltet. Sender man strøm med en strømstyr-ke, der er dobbelt så stor gennem ledningen, bliver magnetfel-tet også dobbelt så stort. Skal man lave et meget stort mag-netfelt, må man altså bruge store strømstyrker og spoler medmange vindinger.

Magnetfeltets styrke inde i spolen bestemmes af strøm-styrken ganget med antallet af vindinger. Denne størrelse kal-des ampere-vindingstallet. Man siger, at en spole med 200 vin-dinger, der gennemløbes af 0,5 ampere, har 100 ampere-vin-dinger. Inde i en spole er der derfor et magnetfelt, der er megetstørre end magnetfeltet omkring en enkelt ledning.

S

N

S

N

SN

4,5 V+–

4,5 V+–

4,5 V+–

S N

Magnetfeltet uden om en spole har en

form, der ligner feltet fra en stangmagnet.

Noget kunne altså tyde på, at feltet fra

stangmagneten bliver lavet af en masse

cirkelformede strømme.

Magnetfeltet fra en enkelt vinding er så lille,

at magnetnålen næsten ikke ændrer retning.

Men med flere vindinger bliver den magnetiske

kraft større.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

MAGNETISME

38

Magnetfelters styrke måles i enheden tesla. Feltet fra dekraftigste magneter er omkring 1 tesla. Tesla er en meget storenhed, så derfor måles magnetfelter tit i millitesla, der er entusindedel af en tesla. Feltet fra en køleskabsmagnet er omkring1 millitesla, dvs. 0,001 tesla. Feltet fra jordmagnetismen i Dan-mark er endnu svagere, kun ca. 0,05 millitesla. Denne værdikan også skrives som 50 mikrotesla eller 0,000050 tesla.

Spoler med jernkerne laver større magnetfelter Anbringer man et stykke jern i en spole, vil spolens magnetfeltgøre jernet magnetisk. Derfor er det både spolen og jernker-nen, der danner magnetfeltet. Det viser sig, at magnetfeltet fraen spole med jernkerne kan blive mere end 1000 gange krafti-gere end magnetfeltet fra spolen alene. En spole med jernker-ne kaldes en elektromagnet.

Magneter får ledninger til at bevæge sig Ørsted havde opdaget, at strømmen i en ledning kunne få enkompasnål eller en lille magnet til at bevæge sig. I Englandhavde Michael Faraday hørt om Ørsteds eksperiment.Faraday lavede året efter, i 1821, det modsatte forsøg. Hanholdt fast i magneten og opdagede så, at ledningen bevægedesig. Den opdagelse blev starten på en udvikling, der har givetos alle de elektriske maskiner, der findes i dag.

Lillefingerreglen Der gælder også en regel for kraften på en ledning i et magnet-felt. Den kaldes lillefingerreglen:

Nyttige oplysningerEn elektrisk strøm laver et magnetfelt.

Jorden kan betragtes som en magnet med

sydpolen liggende tæt ved den geografiske

nordpol.

Retningen af magnetfeltet fra strømmen i

en ledning findes med højrehåndsreglen.

En strømførende ledning påvirkes af et

magnetfelt.

Retningen af kraften på en ledning i et

magnetfelt findes med lillefingerreglen.

En elektromagnet er en spole med jernkerne.

LARS

Anbring højre hånd med håndfladen mod nordpolen og med fingrene i strømmens retning. Lillefingeren vil så vise retningen af kraften på ledningen.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

MAGNETISME

39

Elektromotorer En elektromotor kan se ud som på tegningen. En magnetlaver et kraftigt magnetfelt i et område, hvor en cylinder kandreje rundt. Omkring cylinderen er viklet en ledning. Når derløber en strøm i ledningen, vil den blive påvirket af en kraft,der får cylinderen til at dreje sig.

Når cylinderen har drejet sig en kvart omgang, er der ikkelængere en kraft, der kan få cylinderen til at rotere. For atmaskinen skal blive ved med at køre, har man lavet en smartopfindelse. Der er anbragt flere ledninger, fx seks, rundt omcylinderen. Kontakter på akslen sørger for, at der kun løberstrøm gennem en enkelt ledning ad gangen, nemlig den dersidder øverst og nederst på cylinderen. Når cylinderen er drej-et et stykke, afbrydes strømmen i ledningen, og der kommer istedet strøm i nabovindingen. På den måde kan elektromoto-ren blive ved med at rotere.

En lille, men meget kraftig, neodym-magnet

sættes fast på hovedet af en jernskrue. Herved

bliver skruen magnetiseret, så den kan hænge i

bunden af et batteri. Når en ledning fra toppen

af batteriet rører siden af neodym-magneten,

begynder skruen og magneten at rotere meget

hurtigt. Mon det er verdens simpleste elektro-

motor?

Motoren kører rundt, fordi der er et magnetfelt

omkring skruen. Magnetfelter får strømførende

ledninger til at bevæge sig. I dette forsøg er det

skruen, der er ledningen, så den vil køre hurtigt

rundt.

Verdens mest simple elektromotor?EK

SPER

IMEN

T

N

Kraft

Kraft

S

LARS

�

En simpel elektromotor

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

MAGNETISME

Anvendelse af magnetismeMagneter og magnetfelter bruges i mange apparater. Inge-niører og fysikere har siden Voltas, Ørsteds og Faradays opda-gelser udviklet metoder, der kan anvende egenskaberne vedmagnetfelterne. I dette afsnit fortælles om en række forskelli-ge anvendelser.

Generatorer Når vingerne på en vindmølle drejer rundt, får akslen en elek-trisk generator til at rotere. Nogle generatorer virker helt somelektromotorer – bare lige omvendt. I en elektromotor får enelektrisk strøm en ledning til at bevæge sig. Ledningen eranbragt på en såkaldt rotor. I en generator opstår der en elek-trisk strøm, når rotoren drejer, fx pga. møllevingernes bevægelse.

Højttalere I højttalere sidder normalt en magnet med en meget specielfacon. Magneten er lavet som en cylinder, der i midten har ensøjle. Magneten er lavet, så den ene pol sidder på cylinderen ogden anden pol på søjlen i midten. Magnetfeltet går derfor gen-nem luften mellem søjlen og den ydre cylinder.

I mellemrummet sidder en spole. Spolen er viklet på et letrør, der er i forbindelse med højttalerens membran. Når dersendes en elektrisk strøm gennem spolen, vil ledningen blivepåvirket. Spolen vil derfor bevæge sig i takt med strømstyrkeni ledningen. Det får membranen til at svinge, så luften sættesi bevægelse. Der er altså lavet en lyd, der svinger i takt medændringerne i strømstyrken.

40

Magnet

Spole

Membran

Stel

N

S

N

PiezohøjttalereHøjttalere kan bygges på andre måder.

I elektriske lightere sidder en lille krystal,

en piezoelektrisk krystal, der får en elektrisk

spænding mellem enderne, når man trykker

på den. Der kan så springe en gnist, der

tænder lighteren. Den omvendte effekt

findes også. En spænding over krystallens

ender, får den til at ændre sin længde.

Denne bevægelse kan frembringe en lyd,

som bl.a. bruges ved simple ringetoner i

mobiltelefoner.

Tegningen viser huset på toppen af en vind-

mølle fra Vestas. Når vingerne roterer,

sørger tandhjul i en gearkasse for, at akslen

kommer til at rotere hurtigere. I den lyseblå

generator laves den elektriske strøm.

Møllens 44 meter lange vinger producerer

en elektrisk effekt på 3 megawatt. Den kan

få 50 000 almindelige pærer til at lyse

samtidigt.

Det kraftige

magnetfelt på

spolen får

membranen til at

svinge i takt med

strømstyrken

i ledningerne.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

MAGNETISME

MagnetkortPå bagsiden af sygesikringsbeviser og betalingskort er der ensort strimmel, den såkaldte magnetstribe. Her gemmes oplys-ninger, der bl.a. viser, hvem der er kortets ejer.

Den magnetiske kode i kortet gemmes i tre bånd. I hvertbånd er der et par hundrede små striber. Her er der små par-tikler, der enten kan være magnetiske eller umagnetiske.Kaldes det umagnetiske område for 0 og det magnetiskeområde for 1, kan der i et magnetkort nemt gemmes 500såkaldte digitale oplysninger. Når kortet føres gennem enkortlæser, fås derfor en talrække med tallene 1 og 0. Ved atlave en oversættelse fra nullerne og et-tallene til almindeligetal og bogstaver fås de oplysninger, der siger noget om kortetsejer. Bare 70 af disse digitale oplysninger er nok til at angivebåde et bankkontonummer og et cpr-nummer, så der er godplads på magnetstrimlen.

De enkelte små områder på magnetkortet er normalt lavetaf et magnetisk stof, bariumferrit, der virker som en perma-nent magnet. Når oplysningerne først er indlæst på kortet, vilsmå magnetiske påvirkninger ikke kunne ændre informatio-nerne.

41

Tremagnetiskespor

En opfindelse ved strygebrættetForrest Parry, der i 1960-erne var ingeniør

hos IBM, havde et forskningsprojekt for det

amerikanske efterretningsvæsen, CIA.

Projektet bestod i at udvikle en magnetko-

de, der kunne sidde på et plastickort. Parry

fik anbragt den magnetiske information på

et tyndt folie, men kunne ikke finde en lim,

der både kunne holde foliet på plastickortet

og klæbe et tyndt beskyttelseslag oven på

foliet.

Det problem plagede ham så meget, at

hans kone bekymret spurgte, hvad der var

galt. Da han forklarede sagen, foreslog hun,

at man skulle prøve at smelte materialerne

sammen med et varmt strygejern. Hun for-

søgte straks, og det virkede! Store opfin-

delser kan altså godt laves, mens man ord-

ner vasketøjet.

I det sorte bånd på et magnetkort gemmes

oplysninger om kortets ejer. Der ligger tre

striber, der hver kan indeholde flere hundrede

små områder, der enten er umagnetiske eller

magnetiseret. Ved at måle hvilke områder

der er magnetiseret, kan man læse

oplysningerne på magnetkortet.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

MAGNETISME

Ørsted-satellittenMagnetfeltet omkring Jorden afhænger af elektriske strømmedybt under overfladen. En meget præcis viden om magnetfel-tets størrelse og retning kan derfor give forskerne et bedrekendskab til Jordens indre. En dansk satellit, Ørsted-satellit-ten, har siden 1999 kredset ca. 700 kilometer over Jorden.Satellitten måler magnetfeltet med meget stor nøjagtighed.

Ørsted-satellitten er den første danske satellit. Mange dan-ske fysikere og ingeniører har arbejdet med udviklingen afsatellittens instrumenter. Da den blev opsendt, kunne denmåle magnetfeltet omkring Jorden med den hidtil største nøj-agtighed. Der er dog nu opsendt flere tilsvarende satellitter,der kan måle mere præcist.

Ørsted-satellitten kan måle magnetfeltets størrelse med enusikkerhed på omkring 0,2 promille. Det er en nøjagtighed,der svarer til at måle en længde på 1 kilometer med en nøjag-tighed på bare 20 centimeter. Med disse præcise målinger kansatellitten give oplysninger om elektriske strømme 3000 kmnede i Jorden. Men satellittens målinger viser også de mag-netfelter, der skyldes ladede partikler fra Solen. Det er de par-tikler, der laver nordlyset.

Med Ørsted-satellittens målinger har man fået en merepræcis bestemmelse af, hvordan de magnetiske poler bevægersig, og hvordan magnetfeltet i øjeblikket aftager i styrke.

Satellitten bremses hele tiden ganske lidt af de få luftmo-lekyler, der er 700 km oppe. I 2018 vil Ørstedsatellittenkomme ind i atmosfæren og brænde op.

42

Ørsted-satellittens magnetiske måleinstrument

må ikke påvirkes af de elektriske strømme, der

løber i satellittens øvrige udstyr. Instrumentet er

derfor anbragt i den lille kasse for enden af det

otte meter lange, firkantede gitter.

Maglev-togI Shanghai i Kina findes en jernbane, hvor

magnetiske kræfter får togvognene til at

svæve. Jernbanen i Shanghai er 30 km lang.

Toget når en fart på over 400 km/t. Et sådant

svævende tog kaldes et maglev-tog.

Et maglev-tog starter sin tur med alminde-

lige hjul, men elektromagneter laver frastø-

dende kræfter, der både får toget til at svæve

og til at bevæge sig frem. Toget svæver

omkring 1 cm over skinnerne. Når toget

svæver, er der færre gnidningskræfter.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

MAGNETISME

43

Målemetoder i fysikMange målinger, der tidligere blev udført ved aflæsning afinstrumenter, kan nu klares med dataloggere. Det er appara-ter, der automatisk gemmer måleresultaterne i en pc. Medtryk på et par taster kan målingerne derefter vises som grafer.

Målinger vises i en tabelVed målinger bør resultater angives i en tabel. Resultaterne afet eksperiment er vist i tabellen.

I “hovedet” på tabellen anføres den størrelse, der måles, ogden enhed, der benyttes. Man kan skrive “Strømstyrke/ampe-re” eller “Strømstyrke i ampere”. En af de målte strømstyrkerer 0,41 ampere. I rubrikken i tabellen anføres dette tal uden

En spole med jernkerne sættes i forbindelse med en strøm-

forsyning. Størrelsen af strømstyrken måles med et multimeter.

Magnetfeltets styrke måles med en særlig føler, en såkaldt

hall-sonde eller et teslameter, der forbindes med et andet

multimeter.

I dette eksperiment måles, hvordan magnetfeltet lige ved

jernkernen afhænger af strømstyrken gennem spolen og af

antallet af vindinger i spolen. Der bruges tre forskellige spoler.

For hver spole benyttes ca. fem forskellige strømstyrker.

Det undersøges, om magnetfeltet er

proportionalt med ampere-vindingstallet. At magnetfeltet er

proportionalt med ampere-vindingstallet betyder, at feltet

vokser i samme takt som ampere-vindingstallet. Bliver ampere-

vindingstallet tre gange større, skal magnetfeltet også

blive tre gange større.

Magnetfeltet fra en elektromagnetEK

SPER

IMEN

T

Strømstyrke/ampere(Spole med

200 vindinger)

0,10

0,21

0,32

0,41

Magnetfelt/millitesla(Spole med

200 vindinger)

1,39

2,87

4,5

5,7

Magnetfelt/millitesla(Spole med

400 vindinger)

2,27

5,8

8,9

11,4

�

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

enhed. I den anden overskrift står “Magnetfelt/millitesla”. Irubrikkerne skrives derfor talværdien af magnetfeltet angiveti enheden millitesla. Det er vigtigt, at man altid i en tabel kanse, hvilke enheder der er benyttet.

Når man laver målinger, skal man angive resultaterne medet antal cifre, der viser, hvor nøjagtig målingen er. Måler manfx højden af et ark A4-papir med en lineal, skal man ikke skri-ve 29 cm eller 30 cm, men 29,6 cm eller 29,7 cm, fordi manmåler med en usikkerhed på ca. 1 millimeter. Man må ikkeskrive højden som 29,700 cm. Så ser det nemlig ud, som omman har målt afstanden meget nøjagtigt.

GraferResultater fra målinger bør i mange tilfælde vises som grafer.Det giver en bedre forståelse af det målte, når man kan seresultaterne i en graf. Grafen overfor viser de målinger, der erangivet i tabellen.

Ved pilespidserne på akserne skal man vise den størrelse,der er blevet målt, og den enhed, der er benyttet. På akserneskal desuden med små streger markeres de steder, der svarertil “pæne tal”. På grafen overfor er på førsteaksen (x-aksen)vist streger ved 0,1, 0,2, 0,3, 0,4 og 0,5 ampere. På andenaksen(y-aksen) er markeret de lige værdier af magnetfeltet i milli-tesla.

Når man tegner en linje gennem de målte punkter, skallinjen anbringes, så punkterne fordeler sig nogenlunde lige-ligt på begge sider af linjen. Det vil give et resultat, der bedstsvarer til målingerne. Man må ikke tegne fire små rette linjer,der går mellem de enkelte punkter. En sådan graf svarer ikketil den måde, elektromagneter opfører sig.

Grafen viser en proportionalitet mellem strømstyrken ogmagnetfeltet. Læg mærke til hældningen af de to grafer. Grafenfor spolen med de 400 vindinger har en hældning, der er dob-belt så stor som hældningen fra spolen med 200 vindinger.� Kopiark 2.13

DataloggingOvenfor er beskrevet den klassiske metode, når målinger skalvises. Men med elektronisk dataopsamling kan det sammelaves nemmere.

MAGNETISME

44

12

Magnetfelt/millitesla

Strømstyrke/ampere

10

8

6

4

2

00 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Tegning af grafer

Målepunkterne fra tabellen på side 43 er

indsat i et koordinatsystem. Herefter er

der tegnet den rette linje, der passer bedst

til målingerne. Det kaldes en proportional

sammenhæng.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

MAGNETISME

45

Ved elektronisk dataopsamling skal benyttes en pc, et spe-cielt dataopsamlingsprogram og en eller flere sonder, der kanmåle de ønskede størrelser. Når måleresultaterne er gemt ipc’en, kan programmet lave tabeller og grafer. Desuden giverprogrammet en pæn præsentation af alle resultater.

Datalogning kræver en række sensorer til måling af for-skellige størrelser. Der findes sensorer, der kan måle fx tem-peratur, magnetfelt, strømstyrke, spænding, lys- og lydstyrkesamt afstand fra sensoren til en genstand.� Kopiark 2.14

Nyttige oplysningerMed datalogning registrerer en pc

måleresultater. Pc’en kan derpå lave

tabeller og grafer.

Kredsløbet bygges som vist på tegningen.

En spole med jernkerne sættes i forbindelse

med en strømforsyning. Størrelsen af strømstyr-

ken måles med en strømsensor. Magnetfeltets

størrelse måles med en magnetfeltsensor.

De to sensorer forbindes med USB-stik til en pc.

Der er installeret et specielt dataopsamlings-

program på pc’en.

På pc’ens skærmbillede vælges måleområder

og enheder. Der hentes en tabel, hvor magnet-

feltet vælges som datakilde. Strømstyrken

anbringes i tabellens anden kolonne.

Programmet startes ved at sætte et flueben

ved startknappen. Der skrues nu langsomt op

for strømstyrken. Når strømstyrken har nået

fx 0,1 A, sættes et flueben ved den markering

på skærmen, der registrerer en måling af

magnetfeltet. Det samme gentages nu ved

en række andre strømstyrker.

Hele eksperimentet gentages med en spole,

der har et andet vindingstal.

Måleresultaterne er nu gemt. På skærmen

markeres, at en graf ønskes oprettet. Vælg at

strømstyrke og magnetfelt skal være første-

og andenakse på grafen. Ønskes en ret linje

lagt ind på grafen, kan man vælge at lave en

lineær tilpasning.

Magnetfeltet fra en elektromagnet målt med elektronisk dataopsamling

EKSP

ERIM

ENT

�

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

46

CAFE KOSMOS

HJERTE-STARTEREN Ved de fleste hjertestop er hjertets pumpeevne sat ud af kraft, fordi hjertets muskulatur flimrer i stedetfor at trække sig rytmisk sammen. Ved hurtig indgribenkan man ofte genoplive personen med et strømstødfra en hjertestarter.

� Man kan ikke øve brugen af hjertestarteren på en levende person.

hjertestarter, som også kaldes endefibrillator. I alle ambulancer fin-des en hjertestarter, og det blivermere og mere almindeligt, at derfindes hjertestartere på steder,hvor der er mange mennesker, fx ilufthavne, idrætshaller og storevirksomheder. Alle kan lære atbetjene en hjertestarter. Så snartman har konstateret hjertestoppet,skal hjertemassage og vejrtræk-ning med mund-til-næse-metodenstartes. Det elektriske stød medhjertestarteren skal gives, så hur-tigt det er muligt. Når hjertet igen

pumper, dvs. når der kan føles puls,skal man stoppe med hjertemas-sagen.

HJERTETS ELEKTRISKE SYSTEM

Alle vores celler er omgivet af encellemembran. I en hvilende hjerte-muskelcelle er der en spændings-forskel, membranpotentialet, overmembranen på – 90 mV. Et strøm-stød, som ændrer membranpoten-tialet med mindst 10 mV, medføreren pludselig ændring af dette til + 30 mV. Det kaldes depolariseringog resulterer i en sammentrækningaf hjertemuskelcellen.

For at hele hjertet skal kunne pum-pe, er det nødvendigt, at hjerte-muskelcellerne trækker sig sam-men samtidig. Derfor har hjertet etledningssystem, som automatisk ogrytmisk fremkalder en depolarise-ring. En depolarisering et sted bre-der sig meget hurtigt til alle andrehjertemuskelceller, så der sker ennæsten samtidig sammentrækningaf alle cellerne og dermed helehjertemusklen.

KRAFTIGT STRØMSTØD

Både sygdomme i selve hjertet ogudefra kommende påvirkninger afhjertet kan medføre problemermed de elektriske signaler i hjertet.De værste situationer, der kanopstå, er enten komplet ophør afden elektriske aktivitet, asystoli,eller en meget hurtig rytme medover 350 elektriske impulser pr.minut, ventrikelflimren. Ved bådeasystoli og ventrikelflimren er detikke muligt for hjertet at trækkesig sammen, hvilket medfører hjer-testop. Der kan ikke føles puls, per-sonen bliver bevidstløs, og vejr-trækningen ophører.

MINUTTERNE TÆLLER

En person med hjertestop kan imange tilfælde genoplives udenefterfølgende at være hjerneska-det - dog kun hvis der handles hur-tigt. Hjernen begynder normalt attage skade på grund af iltmangelefter ca. 5 minutters hjertestop.

Ved de fleste hjertestop ”flimrer”hjertet uden at trække sig sammen.Denne såkaldte ventrikelflimrenkan bringes til ophør ved at give etelektrisk stød. Det gives med en

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

47

CAFE KOSMOS

� Hjertestartere ligger tit i en taske,der også indeholderen båndoptager.Åbner man tasken,kan man høre enforklaring på, hvor-dan hjertestarterenskal bruges.

� På billedet af den elektriske aktivitet i hjertet, ses øverst, at hjertet arbejder ryt-misk med omkring 70 slag hvert minut. I midten er der tale om ventrikelflimren.Hjertets aktivitet er en uregelmæssig ”flimrelinje”. Ved asystoli ses nederst enstreg helt uden udsving.

Ved ventrikelflimren, men ikke vedasystoli, er det muligt at genopret-te den normale tilstand med etkortvarigt, kraftigt elektrisk stødmed jævnspænding. Det bevirker,at alle hjerteceller depolariseressamtidigt. Derved kan den ondecirkel brydes, så den normale hjer-terytme kan gå i gang igen. Stødetgives ved, at man anbringer tostore elektroder på personensbrystkasse. Elektroderne er forbun-det med kabler til hjertestarteren.Stødet varer 10-15 millisekunder.Det har en spænding på fleretusind volt. Energimængden er optil 360 joule.

GODT AT VIDE

Når der gives et stød til en personmed hjertestop, er det vigtigt, atingen af de omkringværende per-soner rører ved patienten. Detstrømstød, som den raske dervedrisikerer at få, kan være livsfarligt.

for hospitalets mure: Hvert år bli-ver 4-5000 personer ramt af hjerte-stop uden for hospitalerne, og defærreste af dem overlever. Der ersåledes mange menneskeliv atredde ved at forbedre muligheder-ne for hurtig genoplivning.

HJERTESTARTERE PÅ FILM

I filmen Casino Royale forgiftesJames Bond med en overdosis afden type hjertemedicin, der hedderdigitalis. Dette kan bl.a. medførehurtig hjerterytme eller ventrikel-flimren, hvor behandlingen er etstød i kombination med medicin,der modvirker hjerterytmeforstyr-relse. Situationen i filmen er dogikke realistisk, da man ikke kanblive forgiftet så hurtigt, som Bondbliver det, og man kan ikke blive såhurtigt rask igen.

I mange film ser man tit den lilleskærm, der viser patientens hjerte-rytme. Når skærmen i filmen kunviser en ret linje, er der tale om asy-stoli, dvs. hjertet slår slet ikke. Herhjælper hjertestarteren ikke – menskader heldigvis ikke. Alligevel våg-ner helten i filmen ofte op efter etelektrisk stød fra hjertestarteren.

PÅ OG UDEN FOR HOSPITALET

På hospitalers hjerteafdelinger erdet almindeligt at overvåge patien-ternes hjerterytme. I tilfælde af, atder skulle opstå ventrikelflimren,kan der øjeblikkeligt gives et stødmed en hjertestarter. Derfor over-lever mange af disse patienter. Heltanderledes forholder det sig medpersoner, der får hjertestop uden

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

48

DET VED DU NU OM MAGNETISME

MAGNETER

MAGNETER KAN LAVE ELEKTRISK STRØM

ANVENDELSE AF MAGNETISME

MÅLEMETODER I FYSIK

� Magneter har to poler, en nordpol og en sydpol.

� To ens poler frastøder hinanden.To forskellige poler tiltrækkerhinanden.

� Magneter er omgivet af et magnetfelt, hvor feltlinjerneviser magnetfeltets retning.

� Jorden er omgivet af et magnetfelt.

� En strømførende ledningpåvirkes af et magnetfelt.

� Retningen af kraften på en ledning i et magnetfelt findesmed lillefingerreglen

� En elektromagnet er en spolemed jernkerne.

� En elektrisk strøm laver et magnetfelt.

� Jorden kan betragtes som enmagnet med sydpolen liggendetæt ved den geografiske nord-pol.

� Retningen af magnetfeltet frastrømmen i en ledning findesmed højrehåndsreglen.

� I en generator laves elektriskstrøm, når en spole bevæger sigi et magnetfelt.

� I en højttaler får et magnetfelten spole til at svinge. Spolen eri forbindelse med en membran,der laver lyden.

� Med datalogning registrerer enpc måleresultater. Pc’en kanderpå lave tabeller og grafer.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

49

PRØV DIG SELV

KAN DU HUSKE? FORSTÅR DU?

UDFORDRING

� Tiltrækker eller frastøder ensmagnetiske poler hinanden?

� Hvordan virker et kompas?

� Hvor ligger Jordens magnetiskenordpol?

� Hvad er en generator?

� Hvad er en elektromagnet?

� Hvorfor kan en køleskabsmagnetsidde fast på døren til etkøleskab?

� Hovedet af et søm anbringes pånordpolen af en magnet. Vil sømmets spids nu blive ennordpol eller en sydpol?

� Kan man lave en magnet, derfrastøder jern?

� Der findes to slags kompasnåle.En inklinationsnål og en deklinationsnål. Brug internettettil at finde ud af forskellen påde to nåle.

� Du har to stænger, der ser heltens ud. Den ene er en magnet.Den anden er ikke en magnet.Hvordan kan du finde ud af,hvilken stang der er magneten?Du må kun bruge de to stængerog intet andet.

� Lav en liste over de ting i dithjem der indeholder magneter.

� I gamle dage sagde man, at enmagnet ikke måtte holdes tætved et armbåndsur. Var der engod grund til dette råd?

� Hvordan kan man afmagnetisereet søm, der er magnetiseret?

� En kompasnål står i retningennord-syd. Over nålen holdes enledning i retningen øst-vest.Strømmen i ledningen går fra vest mod øst. Hvordan vilkompasnålen bevæge sig?

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

Energi� ENERGIENS MANGE FORMER

� ENERGIBEVARELSE OG VARME

� ENERGI I SAMFUNDET

� ENERGIFORBRUG

� CAFE KOSMOS: ENERGIEN I DIN KROP

På en tur i en høj rutsjebane ændrer farten sig hele tiden.Energien skifter samtidig form. Men energien forsvinder ikke.Energien er en bevaret størrelse.Hver dag omsætter vi energi, for energi er nødvendig i samfundet. Energien kommer fra forbrænding af kul, olie ognaturgas. Vi får dog også energi fra vedvarende energikilder som fx vindmøller, vandkraftanlæg, solfangere og biogasanlæg.Kapitlet diskuterer, hvor energien i fremtiden skal komme fra, når oliekilderne og kulminerne er tømte.

Hvad er energi?

Hvad er forskellen på temperatur og varme?

Hvad betyder det, når der står 60 W på en elektrisk pære?

Hvordan virker et vandkraftværk?

Hvad er vedvarende energi?

Hvorfor skader det miljøet, når vi bruger energi?

Hvad er en varmepumpe?

51

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

ENERGI

Energiens mange former I fysik har mange ord en anden betydning end i hverdagen.Når en vægtløfter har mange kræfter, betyder ordet “kræfter”noget andet, end når fysikeren fortæller, at et æble på et border påvirket af flere kræfter.

I hverdagssproget er ordet tryk det samme som pres ellerklem. I fysikken betyder “tryk” den kraft, der virker på enflade med arealet en kvadratmeter.

Ord som arbejde og energi har også forskellig betydning ihverdagen og i fysikken.

ArbejdeI hverdagssproget kan man arbejde med en hjemmeopgaveeller arbejde i et supermarked, men i fysik udføres et arbejdekun, når en kraft virker på en genstand, der flyttes. Størrelsenaf arbejdet findes ved at gange kraftens størrelse med denafstand, genstanden er flyttet.

Når en genstand falder, udfører tyngdekraften et arbejde.Tyngdekraften på et æble med massen 0,1 kg er 1 newton. Nåræblet falder 1 meter, har tyngdekraften udført et arbejde på 1 newton gange 1 meter. Det er et arbejde på 1 N·m. Enheden N·m eller newton-meter kaldes joule, der forkortes J. Ordet erengelsk og udtales “djuul”. Arbejdet, som er udført af tyngde-kraften på æblet, er altså 1 joule.

En pige med massen 50 kg er påvirket af en tyngdekraft påca. 500 newton. Når hun går 3 meter op ad en trappe, har hunudført et arbejde på 1500 newton-meter. Det er 1500 joule. Envægtløfter, der løfter 200 kg op til højden 2,0 m, udfører etarbejde på 4000 joule.

Fødevarer skal mærkes med deres energiindhold. Det an-gives også i joule. I en 1,5 L sodavand er der omkring 2,7 MJ,dvs. næsten tre millioner joule. Det svarer til, at pigen skullegå omkring 5 km op ad trappe!

Intet arbejde uden en flytningArbejde er noget, der udføres, når en ting flyttes. Man udførerderfor et arbejde, når man går op ad trappe, når man skubberen trillebør eller kaster en bold. Når du cykler, skal du trampei pedalerne. Du udfører et arbejde ved at flytte pedalerne. Hver

52

KraftKræfter angives i enheden newton, der

forkortes N. Tyngdekraften er et eksempel

på en kraft. Andre kræfter er fx opdrift og

gnidningskræfter.

Tyngdekraften på en genstand findes ved

at gange massen af genstanden angivet i

kilogram med 9,8. Når det ikke er nødvendigt

at regne nøjagtigt, ganger man med 10, så

udregningen bliver nemmere. Resultatet er et

tal, der viser kraften i enheden newton. Tallet

9,8 kaldes tyngdeaccelerationen. Tallet er et

udtryk for tyngdekraftens størrelse.

Når tyngdekraften udfører et arbejde

på et faldende æble, får det fart på. Det får

bevægelsesenergi. Den energi bruges til at

smadre æblet, når det rammer gulvet.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

ENERGI

gang noget flytter sig, fordi det er påvirket af en kraft, bliverder udført et arbejde.

For en fysiker er arbejdet nul, når der ikke sker en flytning.Man udfører altså ikke et arbejde, når man står stille og hol-der noget tungt, fx en skoletaske. Det strider dog mod alleerfaringer, fordi man bliver træt af at bære den tunge taske.Det skyldes, at kroppen bruger energi, fordi musklerne heletiden skal være aktive for at holde tasken.

BevægelsesenergiEnergi er også et ord, der har forskellig betydning i det dagli-ge sprog og i fagsproget. I udtrykkene “hun har masser afenergi” og “han bruger al sin energi foran skærmen” har ordetenergi ikke samme betydning som i fysik. I fagsproget betyderenergi en evne til at udføre et arbejde. Arbejdet kan bestå i atløfte ting, at cykle eller at sparke til en fodbold.

Når en bold falder, vil tyngdekraften få den til at bevægesig hurtigere og hurtigere. Bolden har energi, fordi den bevæ-ger sig. Man siger, at bolden har bevægelsesenergi. Jo hurtige-re bolden falder, jo større er bevægelsesenergien.

Fysikere kalder også bevægelsesenergi for kinetisk energi.Det kommer fra det græske ord for bevægelse. En genstandsbevægelsesenergi, Ekin, er

Ekin = 1 · m · v 2

2hvor m er genstandens masse og v dens fart. Altså en halvgange massen gange farten i anden. Massen skal indsættes ikilogram og farten i meter pr. sekund, hvis resultatet skalblive en energi med enheden joule.

En fodbold med massen 0,40 kg, der har farten 15 m/s, haraltså en bevægelsesenergi på

1 · 0,40 · (15)2

2

Det giver 45 joule.Projektilet fra et gevær har en masse på 0,005 kg og en fart

på 900 m/s. Det har en bevægelsesenergi på

1 · 0,005 · (900)2

2Det bliver 2025 joule, altså langt mere end fodboldens bevæ-gelsesenergi.

53

På en skateboardbane skifter energien

mellem beliggenhedsenergi og bevægelses-

energi. Øverst oppe har skateren beliggen-

hedsenergi. Den ændres til bevægelses-

energi i bunden, hvor farten er størst. Når

skateren er højest oppe på den anden side,

er energien igen blevet til beliggenheds-

energi. Mens skaterens fart “kun” er

30 km/t, kan man i verdens største rutsjeba-

ner nå en fart i bunden på 180 km/t.

73431_kosmos B_001-089_r1 7/28/08 10:20 AM

ENERGI

BeliggenhedsenergiI Norge og Sverige er der vandkraftværker. Her har dæmnin-ger over floder skabt søer højt oppe. Man siger, at vandet isøerne har en beliggenhedsenergi, fordi det ligger højere oppeend vandet på den anden side af dæmningen. Beliggenheds-energien kan bruges til at producere elektrisk strøm.

Fysikere kalder også beliggenhedsenergi for potentiel energi.Potentiel betyder mulig. En genstands beliggenhedsenergi er

Epot = m · g · h

hvor m er genstandens masse, og h er den højde, genstandener hævet. Størrelsen g er tyngdeaccelerationen, der har talvær-dien 9,8 m/s 2. Massen skal indsættes i kilogram og højden imeter, hvis resultatet skal blive en energi med enheden joule.

En fodbold med massen 0,40 kg, der er sparket 11 m op, harfået en beliggenhedsenergi på 0,40 · 9,8 · 11. Det giver 43 joule.� Kopiark 3.1, 3.2 og 3.3

54

EKSP

ERIM

ENT

I et langt glasrør er der et dun

og et lille lod. Røret er lukket i

begge ender, men gennem en

hane kan det forbindes med en

pumpe. Når røret vendes, vil

loddet naturligvis falde hurtigst

gennem røret.

Det var luftmodstanden,

der bremsede dunet.

Røret tømmes nu for luft med en

pumpe. Hanen lukkes, og røret

vendes igen. Nu kommer dun og

lod samtidigt ned til bunden.

Når det kun er tyngdekraften,

der virker, vil alle ting falde lige

hurtigt.

Alle ting falder lige hurtigt

Nyttige oplysningerDet arbejde, en kraft udfører på en gen-

stand, er kraftens størrelse ganget med den

strækning, genstanden flyttes.

Arbejde angives i enheden joule, der forkor-

tes J.

Beliggenhedsenergi og bevægelsesenergi

er to energiformer.

Potentiel energi og kinetisk energi er

de internationale navne for beliggenheds-

og bevægelsesenergi.

Alle ting falder lige hurtigt, når der ikke

er luftmodstand.

�

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

ENERGI

55

Energibevarelse og varmeEnergi kan skifte fra en form til en anden. Beliggenhedsenergikan omdannes til bevægelsesenergi. For alle andre energifor-mer, fx varmeenergi, elektrisk energi og kemisk energi, gælderdet også, at energien kan skifte form, men den kan ikke for-svinde. Vi forbruger altså ikke energien. Vi ændrer dens form.

Energi forsvinder ikkeI en rutsjebane i Tivoli skifter energien form hele tiden. Højtoppe er der beliggenhedsenergi, i bunden er der bevægel-sesenergi. Til sidst stopper vognen i rutsjebanen, men energi-en er ikke forsvundet. Den har igen skiftet form. Nu er denblevet til varmeenergi. Bremserne i vognen er blevet varme.

I gamle dage mente man, at varme var et stof. Et ellerandet, der gik fra ilden og ind i gryden med vand. Omkring1840 blev det af flere forskere vist, at varme er en energiform,der opstår, når beliggenheds- og bevægelsesenergi forsvinder.

Også arbejde kan blive omdannet til varmeenergi. Bøjerman en metalclips flere gange, går den til sidst i stykker. Detkaldes et træthedsbrud. Sætter man straks det sted, hvor clip-sen brækkede, op mod læben, kan man mærke, at clipsen erblevet varm. Det arbejde, der er udført for at bøje clipsen, erblevet til varmeenergi, og temperaturen er derfor steget.� Kopiark 3.4

NaturloveDer er i naturvidenskaben en række forhold, der gælder over-alt og til alle tider. Det er de såkaldte naturlove. En af dissenaturlove siger, at energi ikke kan forsvinde. Energi kan skif-te form, men den samlede energi er konstant. Det er en natur-lov, at energien er bevaret.

Det er også en naturlov, at massen er bevaret. Den naturlovbruges fx i kemien, hvor der skal være samme masse før ogefter en kemisk proces. Det er også en naturlov, at ladning erbevaret. Der kan ikke pludselig opstå fx en positiv ladning.

Hvad er varme?Varme er en energiform på samme måde som beliggen-hedsenergi og bevægelsesenergi. Varme er ikke et eller andet

JouleJames P. Joule, engelsk fysiker (1818-1889).

Joule var den første, der udførte præcise

målinger af sammenhængen mellem varme

og arbejde. Ved en række forsøg viste Joule,

at varme ikke er et stof, men en energiform.

Han har givet navn til energienheden joule.

Joule havde et lod, der hang i en snor,

som var i forbindelse med en propel. Når

loddet bevægede sig ned, drejede propellen

rundt i en beholder med vand. Her blev

vandet opvarmet. Beliggenhedsenergien i

loddet blev til bevægelsesenergi i propellen.

Og til sidst blev energien til varmeenergi,

der fik temperaturen i vandet til at stige.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

ENERGI

56

stof, der flyttes fra et varmt sted til et koldere. At noget ervarmt betyder, at det har en højere temperatur end nogetandet. Temperaturen stiger, når molekylerne bevæger sig hur-tigere.

Når molekylerne i en genstand bevæger sig, har de bevæ-gelsesenergi. Derfor betyder en høj temperatur, at der er gemtmere bevægelsesenergi inde i genstanden. Varme er altså ikkeet stof, der flyttes, men en energiform, der fortæller, at mole-kylerne bevæger sig hurtigt.

Når du pumper dækket op i din cykel, mærker du, at pum-pen bliver varm. Det skyldes, at stemplet i pumpen bevægersig, og dermed skubber til molekylerne i luften, så de får enstørre fart.

Når man gnider hænderne mod hinanden en kold vinter-dag, bliver håndfladerne varmet lidt op. Hændernes bevægelseskubber til molekylerne i huden, så de får mere fart på.Bevægelsesenergien af hænderne, bliver til bevægelsesenergihos molekylerne. Temperaturen vil stige.

StrålingsenergiNæsten al energi her på Jorden er kommet fra Solen. Det erSolen, der var årsag til, at der allerede for mange hundredemillioner år siden groede planter. De er efterhånden omdan-net, så vi nu kan bryde kul og pumpe olie op fra undergrun-den. Det er Solen, der skaber det vejr, der får vindmøllerne tilat levere elektrisk strøm.

Energien fra Solen findes både i det synlige lys og i detinfrarøde lys, dvs. “lys”, der ikke kan ses af mennesker. Læsmere om det i kapitel 4. Energien i strålingen får planter til atgro, så vi kan få føde og brændsel. Strålingsenergien kan fan-ges og udnyttes til opvarmning i solfangere og til at lave elek-tricitet i solceller.

En solcelle virker som et element. Den får en lille spæn-dingsforskel, når der lyses på den. Sætter man mange solcelleri serie, får man et batteri.

I en solfanger bruges strålingsenergien til at opvarme vand.På mange sydvendte hustage sidder nogle sorte kasser. Det ersolfangere. I vandrør inde i kasserne bliver vandet opvarmethelt gratis.� Kopiark 3.5 og 3.6

En gammel enhedEnheden for både arbejde, beliggenheds-

energi, bevægelsesenergi og varmeenergi er

joule. Tidligere blev enheden kalorie brugt

for varmeenergi. Denne enhed var bestemt

ud fra, at en energimængde på 1 kalorie

kunne opvarme 1 gram vand 1 °C. Der skal

bruges 4,2 joule for at opvarme 1 g vand

1 °C. Derfor er

1 kalorie = 4,2 joule

På mange madvarer kan man stadig se

denne enhed. En kalorie skrives som 1 cal.

I mange artikler om vægttab bruges dog

tit en uheldig enhed, der forkortes kal.

Det betyder 1000 cal.

Lyset fra lampen til venstre rammer solcellerne

i midten. I solcellerne omdannes strålingsenergi-

en til elektrisk energi, der får propellen til at

rotere.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

ENERGI

57

VarmetransportNår to genstande med forskellig temperatur er i kontakt medhinanden, vil der transporteres varme fra den ene til den anden.Varme bevæger sig altid fra en højere til en lavere temperatur.

Når en metalpind varmes op i den ene ende, får moleky-lerne her mere fart på. De vil så skubbe til molekylerne vedsiden af, så de også får mere fart på. På den måde flyttes ener-gi fra det varme til det kolde sted. Man kan derfor sige, atvarme er en energi, der flytter sig fra et varmt til et koldt sted.

Varme kan også stråle fra et varmt til et koldt sted. Alle ken-der den prikkende fornemmelse i huden, der kommer, når maner tæt ved en varm ovn. Den stråling, man mærker, er en slagslys, bare med en farve, der ikke kan ses af øjnene, se kapitel 4.

IsoleringDet er vigtigt at spare på energien til opvarmning af boliger.Det gør man ved at lægge isoleringsmaterialer under gulve, ivægge og på lofter. Isoleringsmaterialer er stoffer, som var-men har svært ved at gå igennem; de er dårlige varmeledere.Isoleringsmaterialer som rockwool og glasuld er lavet afmeget tynde tråde af sten eller glas.

Det er luften i isoleringsmaterialerne, der sørger for, at derikke flyttes så meget varmeenergi. Det er derfor hullerne i ter-moundertøj og strikkede bluser, der gør, at man kan holdevarmen om vinteren! � Kopiark 3.7 og 3.8

EKSP

ERIM

ENT

Lav ild som indianerneMed en boremaskine, et bræt og en pind, kan man sætte ild

til små papirstykker. Spænd brættet fast på et bord med en

skruetvinge. Pinden spændes fast i boremaskinen. Når pinden

gnider mod træet på brættet, bliver der varmt. Det lugter

svedent og ryger lidt. Når man har øvet sig, kan man måske

få ild i små papirstykker i revnen, hvor pinden gnider.

Bevægelsesenergien i pinden er omdannet til varmeenergi,

der har hævet temperaturen.

På den måde lavede naturfolk ild i gamle dage.

De havde ikke boremaskiner, men brugte hænderne for at få

pinden til at rotere hurtigt.

Nyttige oplysningerDet er en naturlov, at energien er bevaret.

Varmeenergi dannes bl.a., når der er gnid-

ningskræfter.

Varmeenergi er et udtryk for molekylernes

bevægelsesenergi.

Varme er energi, der flytter sig fra steder

med høj temperatur til steder med lav

temperatur.

Varmeenergi blev tidligere angivet i

enheden kalorie, der forkortes cal.

�

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

ENERGI

58

Effekt og menneskerEn vægtløfter, der løfter 200 kg op til højden

2 m, udfører, som vist side 52, et arbejde på

4000 joule. Hvis han løfter vægten på 2 se-

kunder, er effekten

4000 J

2 s

dvs. 2000 watt.

Pigen, der går op ad trappe i eksemplet

på side 52, udfører et arbejde på 1500 joule,

når hun går 3 meter op. Hvis det varer

6 sekunder, vil hendes effekt være

1500 J

6 s

dvs. 250 watt. En så stor effektydelse kan

man kun klare i kort tid. Toptrænede cykel-

ryttere kan yde en effekt på 250 W i mange

timer, mens almindelige mennesker kun kan

klare det i kort tid.

Billedet viser Europa om natten. Man kan se,

hvor der bor mange mennesker, og hvor der

bliver brugt energi til belysning.

Energi i samfundetVi bruger meget energi i samfundet. Huse skal opvarmes.Biler, tog, skibe og fly skal bevæge sig. Om aftenen skal dertændes lys. Alle maskiner og elektroniske apparater skal havetilført energi for at kunne fungere. Hvor kommer energienfra? Og hvad koster den?

EffektEn energi kan omdannes hurtigt eller langsomt. Omdannesenergien ved en kemisk proces i løbet af en brøkdel af etsekund, er der tale om en eksplosion. Omdannes energienlangsomt, som ved madens forbrænding i kroppen, sker deren rolig energiudvikling. Den “fart”, en energiomdannelseforegår med, kaldes effekten. Helt præcist er effekt det sammesom energiforbrug pr. tid.

Da energi måles i enheden joule, må effekten have enhe-den joule pr. sekund eller joule/sekund. Den enhed kendesbedre under navnet watt, der forkortes W. Et tal med denneenhed står på el-pærer og alle apparater, der bruger elektriskstrøm.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

ENERGI

59

En tændt el-pære bruger energi. Den forbrugte energi kan fin-des, når man kender pærens effekt. Hvis en lavenergipære hareffekten 16 watt, betyder det, at den bruger 16 joule hvertsekund. Hvis den er tændt i en time, dvs. i 3600 sekunder, harden brugt en energi på (16 J/s) · (3600 s) = 57 600 J.

Kilowatt-timerNår man skal betale for sit forbrug af elektricitet, er det ikkeenergienheden joule, der benyttes. Elektricitetsforbruget op-gøres i enheden kilowatt-time. Denne enhed skrives som kWh.Her betyder k kilo, der er det samme som tusind. W betydereffektenheden watt. Størrelsen h betyder time. Det stammerfra det engelske ord hour.

Hvis en lavenergipære på 16 W har været tændt i 1 time, harden brugt en energi på 16 watt gange 1 time, dvs. 16 watt- timer= 0,016 kWh. En kilowatt-time koster i 2008 omkring 1,80 kr.Lavenergipæren har altså på en time brugt energi for ca. 3 øre.� Kopiark 3.9

Maskiner og motorerDe første maskiner, der omdannede varmeenergi til bevægel-sesenergi, blev bygget i 1700-tallet i England. De blev kaldtdampmaskiner. De skulle sørge for, at pumper kunne trækkevand op fra kulminer dybt nede under jorden. Tidligere varpumperne blevet trukket af heste.

I dampmaskinerne blev vand varmet op i en kedel, så detfordampede. Når dampen blev afkølet i en cylinder, fortætte-des dampen igen til vand. Ved denne tilstandsændring blevrumfanget mindre, og så faldt trykket. Trykfaldet fik stemp-let i cylinderen til at flytte sig, så den store vippearm på top-pen af maskinen bevægede sig. På den måde fik pumpen leve-ret energi til at løfte vandet op fra kulminen.� Kopiark 3.10

BrændværdiVed forbrænding af en liter benzin dannes der en varme-mængde på 31 MJ. Man siger derfor, at benzin har en brænd-værdi på 31 MJ pr. liter. Træ har en brændværdi på ca. 19 MJpr. kg. I kroppen er brændværdien af næringsstofferne i fødennæsten den samme som ved forbrænding af træ.

James WattJames Watt, skotsk ingeniør (1736-1819).

Watt opfandt flere forbedringer af de første

dampmaskiner. Han startede et firma, der

solgte dampmaskiner i hele Europa. Watt

har givet navn til enheden for effekt.

I 1717 var dampmaskinerne meget store.

Under den runde beholder, kedlen, blev der

fyret med kul. Vandet i kedlen fordampede.

I cylinderen over kedlen blev dampen igen

fortættet til væske. Et stempel i cylinderen

blev herved trukket nedad, så den anden

ende af den store vippearm blev trukket op.

På den måde kom der energi til pumperne

nede i kulminen.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

ENERGI

60

Køleskabe og varmepumperI et køleskab bruges elektrisk energi til at drive en pumpe. Vedat fordampe og igen fortætte en væske flyttes der varme frakøleskabets frostboks og til en plade på bagsiden af køleska-bet. Den elektriske energi er altså blevet brugt til at flytte var-meenergi.

En varmepumpe er et anlæg, der kan bruges til opvarm-ning af boliger. En varmepumpe virker på samme måde somet køleskab. Der fjernes varme fra et koldt sted. Det kan væreluften omkring huset. Og der tilføres varme til et sted, hvortemperaturen er højere. Ved varmepumpen er det ikke luftenbag køleskabet, der opvarmes, men luften i huset. Og detkolde sted ligger uden for huset. Det er derfor en varmepum-pe undertiden kaldes for et omvendt køleskab.

Nyttige oplysningerEffekt er et udtryk for, hvor hurtigt en

energi omdannes fra en form til en anden.

Effekt angives i enheden watt,

der forkortes W.

En kilowatt-time, der forkortes kWh,

er en enhed for energi.

Dampmaskinen Fyld vand i dampmaskinen. Brug en sprittablet til

opvarmning af vandet. Når vandet i kedlen er kommet i

kog, vil det fordampe. Det vil komme til at fylde mere

og kan derfor presse på stemplet i cylinderen. Stemplets

bevægelse driver derefter det store svinghjul.

Find ud af, hvilken vej dampen følger, og hvad der får

stemplet til at bevæge sig frem og tilbage i cylinderen.

Find også ud af, hvad det er, der kører rundt på toppen

af dampmaskinens cylinder.

EKSP

ERIM

ENT

�

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

ENERGI

61

Danmark har de seneste tyve år været førende

inden for fremstilling og brug af vindmøller. I

starten var vindmøllerne små, men nu bygges

der meget store havvindmøller. De største er

over 100 meter høje, og møllevingerne er 45 m

lange. En sådan vindmølle kan producere elek-

trisk strøm med en effekt på 3 MW. Det kan få

næsten 200 000 sparepærer til at lyse.

EnergiforbrugEnergi, miljø og klima er emner, der over hele verden diskuteresivrigt. Hvis vi får vores energi ved afbrænding af gas, olie ellerkul, tømmer vi undergrunden og forurener atmosfæren.

Der tales meget om en bæredygtig udvikling. Det betyder, atvi skal overlade Jorden til de kommende generationer i sammetilstand, som den har nu. Derfor vil der i de kommende år blivegjort en stor indsats for at udvikle nye og miljørigtige energi-kilder.

Samfundets energikilderI Danmark bruger vi flere former for energi. Olie hentes op fraNordsøen og sendes til land, hvor den laves om til bl.a. ben-zin. Fra Nordsøen kommer også naturgas, der via rør sendesrundt i landet. Naturgassen bruges til opvarmning af boliger.På elværkerne bruges gas, kul, olie eller halm som brændstof.Ved afbrændingen opvarmes vand i store kedler, så det for-damper. Den varme damp løber gennem turbiner, der er for-bundet med generatorer, som laver en elektrisk strøm.

Vi får også elektrisk strøm fra udlandet. Noget kommer fraNorge og Sverige, hvor vand fra opdæmmede søer får turbinertil at rotere i vandkraftværker. Lidt elektrisk strøm kommerogså fra kernekraftværker i udlandet.

Vandkraft er ikke noget, vi kan udnytte i Danmark. Detkræver store højdeforskelle. Det største danske vandkraftværkved Tange Sø kan kun producere strøm til 1000 husstande.

Når vinden blæser, kan vindmøllerne levere elektrisk strøm.Desværre kan vindmøllerne kun levere energi de dage, hvorvinden blæser kraftigt. Danmark er derfor afhængig af, at derkommer forsyninger af kul, olie og naturgas. Disse stoffer kal-des fossile brændstoffer. Fossil betyder “gravet op af jorden”.

Vedvarende energikilder, som vindkraft, vandkraft, solcel-ler, solfangere og biogasanlæg leverer energi, uden at der fjer-nes noget fra Jorden. De vedvarende energikilder stammer allefra den energi, Solen udsender nu.

Fossile brændstofferDe fossile brændstoffer er dannet i sumpskove for 200-300millioner år siden. Kullet er blevet dannet i en periode på over

Tangeværket ved Bjerringbro er det største

danske vandkraftværk. Det kan levere en

effekt på 3 MW, der er det samme som en

enkelt stor vindmølle kan yde.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

ENERGI

62

100 millioner år. Nu brydes det i løbet af få hundrede år. Omder er kul, olie eller naturgas til 100, 200 eller 300 år er set idet store perspektiv ret ligegyldigt. Om 1000 år vil reservernemed garanti være tømt, hvis energiforbruget ikke ændres kraf-tigt. Derfor skal der tænkes på alternative energikilder.

VindkraftNår vinden blæser kraftigt, kan møllerne i Danmark dækkenæsten hele samfundets el-behov. Men vinden blæser ikkealtid. Derfor skal der bygges almindelige elektricitetsværker,der kan klare el-forsyningen i stille vejr. I gennemsnit dækkervindenergien i 2007 omkring 18 % af Danmarks el-forbrug.

Det er en ulempe ved vindmøllerne, at de ikke pynter inaturen. Og de støjer, så de bør ikke placeres tæt ved bebyg-gede områder. En sidste ulempe er, at vi ikke kan sælge strøm-men til udlandet, når det blæser rigtig kraftigt. Så blæser detnemlig også i nabolandene, der derfor selv producerer megetvindmøllestrøm.

BiobrændselDer brændes halm i mange danske kraftværker. Halm og træer biobrændsler, fordi de stammer fra planter. Korn kan om-dannes til bioethanol, der bruges som brændstof i biler.

Brug af korn som biobrændsel rummer dog et stort etiskproblem. Kan vi tillade os, i en verden hvor mange sulter, ikkeat bruge markerne til afgrøder, der kan bruges til produktionaf fødemidler?

Der foregår i øjeblikket en meget stor forskningsindsatsfor at finde effektive kemiske processer, der kan omdanneindholdet i biomassen til råstoffer, fx bioethanol.

KernekraftVed kemiske processer bevares alle atomer. De forskellige ato-mer flytter fra et stof til et andet. Herved opstår den varme-energi, som kulkraftværkerne bruger til at producere elektri-citet.

Det er en helt anden proces, der foregår i reaktoren på etkernekraftværk. Når et stort uran-atom med mange protonerog neutroner i atomkernen bliver ramt af en neutron, kanurankernen spaltes i to mindre stykker. Uran-atomet bliver til

Neutron

Uran

IodYttrium

Tre neutroner

Når en neutron rammer en urankerne, kan

kernen gå i to stykker, fx en yttriumkerne

og en iodkerne. Ved spaltningen af uran er

der et par neutroner i overskud. De kan

starte en ny spaltning, når de rammer en

anden urankerne. Ved omdannelsen af uran

til to andre grundstoffer dannes der meget

energi.

Spaltning af uran

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

ENERGI

63

to andre grundstoffer. Ved denne spaltning udsendes derflere neutroner, der igen rammer andre urankerner, der her-ved spaltes. På den måde får man en kædeproces, der fortsæt-ter, så længe der er tilstrækkeligt uran.

Når atomkernen spaltes, frigøres der utrolig store energi-mængder. 1 kg uran kan producere en energimængde, der erto millioner gange større end ved forbrænding af 1 kg carbon.Men der er en række problemer ved kernekraftværkerne.Nogle af de stoffer der dannes, når uran spaltes, kan bruges tilfremstilling af kernevåben. Det er meget kraftige bomber, derudnytter samme proces som i reaktorerne. Processen foregårbare så hurtigt, at der kommer en ufattelig kraftig eksplosion.

Fremtidens energiI 1700-tallet startede industrialiseringen, dvs. maskiner over-tog det arbejde, mennesker tidligere havde udført. Det betødet øget forbrug af energi. Først blev energien skaffet ved for-brænding af kul, senere kom energien fra olien. Men kulmi-nerne og de olieholdige lag i undergrunden vil før eller senereblive tømt. Oliepriserne er stigende, hvilket er et tegn på enbegyndende mangel.

Inden der er gået nogle hundrede år, må menneskene nød-vendigvis gå over til at bruge nye energikilder.

Der er kun én energikilde, der er ubegrænset. Det er ener-gien fra Solen. I dag kan solceller producere elektrisk strømfra Solens lys. Desværre er det kun 20 % af energien i lyset, derkan laves til elektrisk energi. Der er dog håb om, at man omnogle år vil kunne udnytte energien i lyset lidt bedre. Solcellerproducerer kun energi, når det er lyst. Vindmøller producererkun energi, når vinden blæser. Der må derfor opfindes meto-der til at lagre energien, indtil den skal bruges.

En af lagringsmetoderne er at fremstille luftarten hydro-gen. Det gøres ved elektrolyse, hvor en elektrisk strøm spaltervand i hydrogen og oxygen. Hydrogenet kan så lagres. Ved atbruge hydrogenet i en brændselscelle skabes igen energi.

En af de store udfordringer til fremtidens kemikere ogingeniører vil være at udnytte biomassen til produktion afnødvendige råstoffer. Her skal udvikles nye metoder, så vi ikkelængere er afhængige af olien.� Kopiark 3.11 og 3.12

Nyttige oplysningerDe fossile brændstoffer stammer fra Jorden.

Vedvarende energikilder er vindkraft,

vandkraft, solceller, solfangere og biogas-

anlæg

De vedvarende energikilder får deres energi

fra Solen.

Ud over elektrisk energi producerer kernekraft-

værket også meget spildvarme. For at undgå en

opvarmning af floden bruges en stor del

af spildvarmen til at fordampe vand, der som

damp kommer ud af de to høje køletårne.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

64

CAFE KOSMOS

FORBRÆNDINGEN I KROPPEN

Et menneske skal bruge nærings-stoffer for at fungere. Næringsstof-ferne i kosten er kulhydrater, fedt-stoffer og proteiner.

I kroppen foregår en forbrændingaf næringsstofferne. Processen lig-ner den, der sker, når træ brænder.I kroppen er det dog en ”kold for-brænding” uden flammer. Efteromdannelse i mund, mave og tarmvil næringsstofferne med blodetblive ført ud til cellerne, fx i muskler-ne, hvor der sker en forbrænding.

Ved forbrændingen bliver nærings-stofferne sammen med oxygenet tilvand, carbondioxid, et stof med nav-net ATP og nogle restprodukter.Ved processen dannes der varme, såkroppen kan holde sin temperatur.

Carbondioxidet afgives med udån-dingsluften. Restprodukterne bliverfjernet fra kroppen gennem affø-ring og urin. Stoffet ATP, adenosin-triphosphat, gemmer energien i enform, som cellerne senere kanbruge.

Ikke alle næringsstoffer forbræn-des straks. Rundt i kroppen opbyg-ges der depoter af kulhydrater ogfedtstoffer. Herfra kan der senerefrigøres ATP, når der er behov formere energi, fx ved løb eller cyk-ling. Spiser man for meget, bliverdepoterne for store. Man tager påi vægt. Når man arbejder, tæres derpå depoterne.

KROPPEN SOM MOTOR

En motor tilføres energi i form af fxbenzin. Motoren bruger en del afbrændstoffets energi til at udføreet arbejde. Resten af energien går

KROP OG ENERGI Det er nødvendigt at spise og drikke for at leve ogkunne arbejde. I kroppen bliver føden omdannet, så musklerne kan udføre et arbejde. Føden brugesogså til at holde kroppen varm. Din krop er en motor,der udfører et arbejde og sender spildvarme tilomgivelserne. I kroppen er energien dog ikke bevaretpå samme måde som i en motor. Får du mere energiind gennem munden, end du skal bruge, så bliverkroppen tungere.

� Bjergrytteren Michael Rasmussen blev i 2007 smidt ud af cykelløbet Tour de France,

fordi han ikke havde oplyst, hvor han opholdt sig i en periode inden løbet.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

65

CAFE KOSMOS

tabt, især som et varmespild. Krop-pen fungerer også som en motor.

Din krop skal hver dag have tilførtenergi på omkring 10 000 kJ (ti mil-lioner joule). Proteiner og kulhy-drater indeholder omkring 17 kJ/g,mens fedtstoffer indeholder om-kring 38 kJ/g. Det betyder, at krop-pen hver dag skal have tilført ca. ethalvt kilogram næringsstoffer.

Aktive personer og børn i vokse-alderen skal spise mere. Får man formeget, bliver man tykkere, får manfor lidt, bliver man tyndere. Mendet går langsomt. Drikker man fxhver dag 0,5 L sodavand ud over denæringsstoffer, der er nødvendige,vil man i løbet af et år få en masse,der er næsten 10 kg højere, end ensnaturlige masse. Det tager ogsålang tid at få kropsvægten ned,hvis man nøjes med at spise min-dre. Dyrker man motion, går detmeget hurtigere.

Heldigvis er kroppen god til at re-gulere fødeindtagelsen. Sult- ogmæthedsfornemmelser sørger for,at de fleste spiser netop den mæng-de, der er nødvendig. Dog er deren del kulhydratholdige nærings-midler, fx slik, chips og sodavand,

der ikke giver en tilstrækkeligmæthedsfornemmelse. Får man formeget mad af denne type, er derrisiko for overvægt.

Energien fra forbrændingen benyt-tes til at holde kroppens hvilestof-skifte i gang. Hjertet skal pumpe,organer som mave og lever skalarbejde. Kroppens celler skalopretholde elektriske spændings-forskelle over cellevæggene, så derkan løbe signaler i nerverne, og såstoffer kan transporteres ud og indaf cellerne. En stor del, ca. 7 MJ, afden daglige energimængde fraføden går til dette hvilestofskifte.

KROPPENS EFFEKTFORBRUG

Effekt er energi pr. tid. Når detdaglige forbrug hos et menneske ihvile er 7 MJ, svarer det til eneffekt på 7 MJ/døgn. Da 1 døgn =24·60·60 sekunder er hvileeffekten7 000 000 /(24 ·60 ·60) = ca. 80 watt.Det er lidt mere end forbruget i enalmindelig el-pære.

Dyrker man idræt, bliver forbrugethurtigt større. På mange kondicyk-ler kan man indstille modstanden,så den svarer til en bestemt effekt.En toptrænet cykelrytter kan i flere

timer yde 300 watt. Ved cyklingmed pæn fart kræves en effekt påomkring 100 watt. De fleste vil nokmene, at en effektydelse omkring100 watt er ganske trættende.

KROPPENS SPILDVARME

Kroppens energi kommer ind medmaden. Udfører man intet arbejde,bliver madens energi kun brugt tilat holde kroppen i gang. Energienforsvinder som varme. Når manarbejder, bruger man mere energi,så der kræves en større energitil-førsel. Der kommer også en størrevarmeafgivelse. Denne spilvarmeafgives især som sved. På den mådestyres kroppens temperatur. Derskal bruges varme, for at svedenkan fordampe. Herved afkøles krop-pen.

� Biler og mennesker har det på

samme måde: Uden energi kan der

ikke udføres et arbejde.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

66

DET VED DU NU OM ENERGI

ENERGIENS MANGE FORMER

ENERGI I SAMFUNDET

ENERGIBEVARELSE OG VARME

� Det arbejde en kraft udfører på en genstand, er kraftensstørrelse ganget med denstrækning, genstanden flyttes.

� Arbejde angives i enhedenjoule, der forkortes J.

� Beliggenhedsenergi ogbevægelsesenergi er to energi-former.

� Potentiel energi og kinetiskenergi er de internationalenavne for beliggenheds- ogbevægelsesenergi.

� Alle ting falder lige hurtigt, nårder ikke er luftmodstand.

� Effekt er et udtryk for, hvor hurtigt en energi omdannes fra en formtil en anden.

� Effekt angives i enheden watt, der forkortes W.

� En kilowatt-time, der forkortes kWh, er en enhed for energi.

� Det er en naturlov, at energiener bevaret.

� Varmeenergi dannes bl.a., nårder er gnidningskræfter.

� Varmeenergi er et udtryk formolekylernes bevægelsesenergi.

� Varme er energi, der flytter sigfra steder med høj temperaturtil steder med lav temperatur.

� Varmeenergi blev tidligereangivet i enheden kalorie, derforkortes cal.

ENERGIFORBRUG

� De fossile brændstoffer stam-mer fra Jorden.

� Vedvarende energikilder er vindkraft, vandkraft, solceller,solfangere og biogasanlæg.

� De vedvarende energikilder fårderes energi fra Solen.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

67

PRØV DIG SELV


� Hvad er enheden for energi?

� Hvad er enheden for effekt?

� Hvad er enheden for varme-energi?

� Angiv mindst to naturlove.

� Angiv mindst fem energiformer.

� Hvad er en kalorie?

� Beskriv energiens vej fra Solen viaen vindmølle til boligopvarmning.

� Brug oplysninger fra Energistyrel-sen til at finde ud af, hvor megetenergi der bruges i danske hus-holdninger i form af elektricitet.

� Hvad koster 1 megajoule energi,hvis man køber energien sombenzin og som elektricitet?

� Hvor mange joule skal tilføres 1 liter vand, hvis vandet skalopvarmes fra 20 til 100 °C?

� Hvilke energiformer findes i dithjem?

� Et lille barn i en gynge slippeslidt oppe. Hvis barnet sidderstille, vil gyngen til sidststandse. Hvad er der sket medbarnets beliggenhedsenergi?

� Hvad vil det sige, at energien eren bevaret størrelse?

� Hvorfor bliver en cykelpumpevarm, når du pumper dit dækop?

UDFORDRING

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

Lyd og lys� LYD

� LYS

� ANVENDELSER AF ”LYS”

� ANVENDELSER AF ”LYD”

� CAFE KOSMOS: ALLE REGNBUENS FARVER

Det er herligt at være til koncert. Skønne rytmer og flotte lysvirkninger. Fra store højttalere kommer musikkens dybe toner,der kan få glassene til at ryste. Nogle lamper udsender ultravioletlys, som ikke kan ses. Men strålerne fra disse lamper får alligevelhvide bluser til at lyse med et underligt, blåligt skær. Vi sanser verden med øret og øjet. Vi hører lyd, og vi ser lys. Men der findes lyde, der ikke kan høres, og lys, der ikke kan ses.Med ekkoet fra de lyde, som vores øre ikke kan høre, kan man”se” et foster i moderens mave. En stor del af strålingen fra Solenkan heller ikke ses. Noget af dette usynlige lys rammer os somfarlig UV-stråling, der kan skade huden.

Hvorfor bruger mange mennesker briller?

Hvordan opstår en regnbue?

Hvad er et ekko?

Hvad vil det sige, at toner er høje?

Hvad er et lyslederkabel?

69

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

LYD OG LYS

LydDer er bølger på havet. Ved stranden har alle mærket, hvordanvandet bevæger sig op og ned, og hvordan bølgerne bevægersig frem. Men der er også bølger mange andre steder. En gui-tarstreng, et stemmebånd eller en højttaler kan lave bølger iluft. Det kaldes lyd.

Lyd er bølger Når en guitarstreng svinger frem og tilbage, skubber den tilluften. Derfor vil luften foran strengen blive presset sammen.Områder med lidt højere eller lidt lavere tryk vil nu bevæge sigvæk fra guitaren. Det er helt ligesom bølger på vand, hvor bøl-getoppe og –dale bevæger sig hen over vandoverfladen.

Ved vandbølger er det forhøjninger på vandet, der bevægersig frem. Ved lydbølger er det områder med høje og lave tryk,der bevæger sig. Lydbølger i luft bevæger sig hurtigt. Lydensfart er ca. 340 m/s. Det er svarer til ca. 1200 km/t.

Frekvens Musik kan have høje eller dybe toner. En dyb tone betyder, atlydbølgen kun svinger få gange hvert sekund. Man siger, atfrekvensen er lav. Frekvensen er antallet af svingninger hvertsekund. Ved de dybeste toner, der kan høres af mennesker, er derkun ca. 20 svingninger hvert sekund. De højeste toner, vi kanhøre, har en frekvens på omkring 20 000 svingninger pr. sekund.

70

I december 2004 dræbte en tsunami næsten

250 000 mennesker langs kysterne ved Det

Indiske Ocean. En tsunami er en helt særlig

bølge i havet. Den kan opstå, når havbunden

ved et jordskælv pludselig løfter sig. Der

kommer en top på vandet over det sted, hvor

jordskælvet foregår. Bølgetoppen vil nu bevæge

sig til alle sider på havoverfladen med en fart

som et jetfly, omkring 800 km/t. Farten bliver

dog langt mindre, når bølgen kommer ind på

lavt vand. Til gengæld bliver vandet skubbet

sammen til en smal, men meget høj bølge.

Bl.a. på Sumatra og i Thailand var bølgen over

10 meter høj, da den ramte kysten.

Frekvens måles i hertzEr der 1000 svingninger hvert sekund, siger

man, at frekvensen er 1000 hertz. Enheden

hertz betyder svingninger pr. sekund.

Frekvensen 1000 hertz skrives kort som

1000 Hz.

1 hertz = 1 Hz = 1 svingning pr. sekund.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

LYD OG LYS

Bølgelængde På stranden kan man se, at afstanden mellem to bølgetoppenormalt er omkring et par meter. Denne afstand kaldes bølge-længden. Lydbølger har også en bølgelængde. Man kan findebølgelængden for en lydbølge med frekvensen 50 hertz ved atundersøge, hvad der sker i et sekund. I den tid har bølgen bevæ-get sig 340 meter. Der er altså 50 bølgetoppe på de 340 meter.Derfor kan bølgelængden findes som 340 meter divideret med50. Det giver en bølgelængde på 6,8 meter.

Bølgelængden kan altså findes ud fra udtrykket

Bølgelængde = Lydens fart

Frekvens

For en høj tone med frekvensen 17 000 hertz er bølgelængdenbare 2 cm. � Kopiark 4.1

71

EKSP

ERIM

ENT

Måling af lydens fart Lydens fart findes ved at måle forskellen i ankomsttid for et lydsignal med to mikrofoner, der står lidt fra hinanden.

To mikrofoner kobles til en impulstæller. Når et lydsignal “høres” af den ene mikrofon, starter impulstælleren.

Når lydsignalet ”høres” af den anden mikrofon, stopper impulstælleren. Mens impulstælleren er åben, vil den

“tælle” til 1000 i hvert sekund.

Mikrofonerne skal stå ca. to meter fra hinanden. Afstanden mellem mikrofonerne måles nøjagtigt. En elev stiller

sig på linje med mikrofonerne. Eleven slår to træstykker mod hinanden. Impulstælleren viser nu den tid, lyden har

været om at bevæge sig fra den ene til den anden mikrofon.

Lydens fart kan bestemmes, da

Lydens fart = Afstanden mellem mikrofonerne (i meter)

Tidsforskellen mellem mikrofonerne (i sekunder)

Gentag eksperimentet et par gange.

Brug også andre afstande mellem mikrofonerne.

Fart, frekvens og bølgelængdeFor en bølge gælder følgende sammenhænge

mellem fart, frekvens og bølgelængde:

Bølgelængde = Fart

Frekvens

Frekvens = Fart

Bølgelængde

Fart = Bølgelængde · Frekvens

�

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

LYD OG LYS

72

Sidste sats i Beethovens 9. symfoni

Som en march

TonerEn lyd, der kun består af en enkelt frekvens,

kaldes en tone. Toner med en stor frekvens

kaldes høje toner.

En stemmegaffel er et U-formet metalstyk-

ke. Slår man på en stemmegaffel, udsender

den en tone. Stemmegaflen står tit på en

trækasse, der forstærker lyden.

For at musik skal lyde godt, må alle instru-

menter lave en lyd med samme frekvens,

når en bestemt tone skal spilles. Musikerne

stemmer derfor deres instrumenter, inden

der skal spilles. Når instrumenterne stemmes,

bruges en stemmegaffel med frekvensen

440 Hz. Det er tonen a, der kaldes kammer-

tonen. På en guitar spilles kammertonen

med streng nr. 2. Denne streng skal derfor

spændes, så den svinger med præcis 440 Hz.

De første toner i EU’s “nationalmelodi“,

Ode an die Freude, som er skrevet af

Ludwig van Beethoven. Hver prik svarer

til en tone med en bestemt frekvens.

Den node, der svarer til tonen a, ligger i

næstnederste mellemrum på nodepapiret.

Det er vigtigt, at der er samme tryk på begge

sider af trommehinden. Derfor er mellemøret i

forbindelse med svælget gennem det eustakiske

rør. Dette rør er normalt lukket, men åbnes,

når man synker eller gaber. Når man har

mellemørebetændelse, er det eustakiske rør

helt lukket. Så gør det meget ondt, fordi

trykket i mellemøret bliver lavt.

ØretMennesker hører med to ører, men nogle insekter har det påen anden måde. De hører med benene! Hos mennesker fårlydbølgerne trommehinden i øret til at svinge i takt medlyden. De små bevægelser forstærkes af nogle knogler imellemøret, så svingningerne bliver 10 gange større. Detpåvirker nu en anden hinde, som omslutter et væskefyldtområde, der kaldes sneglen.

I sneglen sidder ca. 30 000 små ”hår”, der kan registreresvingningerne. Hver tone påvirker kun bestemte hår. Dissesansehår eller sanseceller er i forbindelse med hjernen, derlaver svingningerne om til sanseindtryk. Hos nogle insektersidder sansehårene på benene. Det er derfor, man kan sige, atde hører med benene.

HøreskaderHvis man udsættes for meget kraftige lyde eller voldsom støj,kan sansehårene tage skade. Og skaden kan ikke gøres godigen. Det er derfor vigtigt, at man i støjfyldte områder brugerhøreværn, der dæmper lyden. Rockmusikere bruger øreprop-

Eustakisk rør

Trommehinde

Mellemøre

Snegl

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

LYD OG LYS

73

per, mens de er på scenen. Ellers vil de hurtigt miste meget afhørelsen.

De sansehår, der mærker de høje toner, bliver mindre føl-somme, når man bliver ældre. Derfor kan mange ældre havesvært ved at høre fx høje ringetoner.

Hvor kommer lyden fra?Alle mennesker har to ører. Det er en nyttig egenskab, fordiman herved kan bestemme retningen til det sted, en lyd kom-mer fra. Så kan man i tide undgå mange farer. Hvis der i for-tiden har eksisteret dyr med kun ét øre, ville de hurtigt tabekampen for overlevelse til dyr med to ører.

Der er to grunde til, at vi kan bestemme retningen til detsted, en lyd kommer fra. Dels er lyden kraftigst i det øre, derer nærmest lydkilden. Dels er der en lille forskel i tid mellemlydens ankomst til ørerne. Kommer lyden fra siden, vil det eneøre høre lyden knap et millisekund, dvs. en tusindedel af etsekund, inden det andet. Øret og hjernen virker hurtigt noktil at opdage, hvor lyden kommer fra. � Kopiark 4.2 og 4.3

Sansehårene på billedet til venstre svinger i

takt med lydbølgerne. Billedet til højre viser

samme område i øret hos en døv person.

De regelmæssige grupper af små, parallelle

sansehår findes ikke længere.

Nyttige oplysningerLyd er en trykbølge, der i luft bevæger sig

med en fart på ca. 340 m/s.

Bølgelængden er afstanden mellem to bøl-

getoppe.

En bølges frekvens er antallet af svingninger

hvert sekund.

Enheden for frekvens er hertz, hvor fx 1 Hz

netop er 1 svingning pr. sekund.

Menneskets øre kan høre frekvenser mellem

20 Hz og 20 000 Hz.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

LYD OG LYS

74

LysHvad er lys? I gamle dage mente mange, at lys var små partik-ler, der bevægede sig bort fra lysende genstande. Hver partikelhavde sin egen farve. Andre mente, at lys var en bølgebevæ-gelse. Det har meget senere vist sig, at begge parter havde ret!Lys er bølger, men ligesom alle stoffer har en mindste enhed,et atom, så har lys også en mindste enhed, en foton.

Lys som bølgerLys har forskellige bølgelængder. Øjet kan se lys med bølge-længder mellem 400 nm og 800 nm. Husk, at 1 nm = 1 nano-meter = 10–9 m, dvs. en milliardtedel af en meter eller en mil-liontedel af en millimeter. Det betyder, at der ligger omkring2000 bølgetoppe på en millimeter.

Lysbølgen består af et magnetisk og elektrisk felt, der heletiden ændrer størrelse. Lys er derfor en såkaldt elektromagne-tisk stråling. Der findes mange andre slags elektromagnetiskstråling. Røntgenstråling, som bruges på hospitalerne til at sebrækkede knogler, har en meget mindre bølgelængde end lys.Strålingen i mikrobølgeovne og i de tv-signaler, der modtagesaf fx parabolantenner, har en meget længere bølgelængde.

I kapitel 6 fortælles, at elektronerne i et atom ligger i skal-ler omkring atomkernen. Lys opstår, når en elektron springerfra en skal i atomet til en anden, der er tættere på kernen. Vedet elektronspring opstår en bølge, der bevæger sig med lysetsfart, der er 300 000 km/s.

Tier-potenserPræfiks Størrelse Tier-potens Forkortelse

giga 1 000 000 000 109 G

mega 1 000 000 106 M

kilo 1000 103 k

hekto 100 102 h

deci 10–1 d

centi 10–2 c

milli 10–3 m

mikro 10–6 µ (my)

nano 10–9 n

110

1100

11000

11.000.000

11.000.000.000

synligt lys

tv

radar ogmikrobølgeovne

røntgen

mellem- og lang-bølgeradio

Bølgelængdem

ultraviolet lys

infrarødtlys

110–310–12 10–9 10310–6 106

Bølgelængder for elektromagnetisk stråling

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

LYD OG LYS

75

Den linje, der står vinkelret på spejlet, kaldes

indfaldsloddet. Vinklen mellem indfaldsloddet

og en lysstråle, der rammer spejlet, kaldes ind-

faldsvinklen. Den tilsvarende vinkel for den

spejlede stråle kaldes udfaldsvinklen. Udfaldsvink-

len er altid lige så stor som indfaldsvinklen.

Lysstråler fra mønten på bunden af glasset

brydes i vandoverfladen. Det ser derfor ud som

om mønten er tættere på overfladen, end den

er i virkeligheden. Stikker man en blyant ned

i vandet, ser det ud, som om blyanten knækker

i overfladen.

Prøv at læse den mystiske overskrift i et spejl. Man siger, atoverskriften er spejlvendt.

Spejle har en blank overflade, der kaster lyset tilbage. Lysetreflekteres. Rammer en lysstråle en blank flade, vil strålenblive kastet tilbage, så den forlader fladen med en vinkel, derer den samme, som den ramte fladen med. Ved spejling gæl-der, at udfaldsvinklen er lige så stor som indfaldsvinklen.

Kigger man i et spejl, ser man sit spejlbillede, der ligger bagspejlets overflade. Billedet er spejlvendt, dvs. venstre side afpersonen bliver til højre side på billedet i spejlet. � Kopiark 4.4, 4.5, 4.6 og 6.2

Lysets brydningNår en lysstråle går fra et stof og ind i et andet, fx fra luft tilglas eller fra luft til vand, vil strålens retning blive ændret. Denbrydes. På tegningen er vist en lysstråle fra en mønt på bun-den af et glas vand. Strålen ændrer retning, når den kommerud i luften. Derfor ser det for øjet ud, som om mønten liggeret stykke over bunden på glasset. � Kopiark 4.7

Spejling

Indfaldsvinkel Udfaldsvinkel

Indfaldsloddet

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

LYD OG LYS

76

Prismer og farverEt glas-prisme er en trekantformet glasklods. Sendes en lys-stråle ind mod prismet, vil lysstrålen brydes to gange. Bådenår den går ind i glasset, og når den går ud. Men der kommerdesuden et overraskende fænomen, et farvespektrum. Detviser de farver, der var i lyset, som ramte prismet. De forskelli-ge farver brydes nemlig forskelligt. Det røde lys brydesmindst. Det blå og violette brydes kraftigst. Midt i spektretligger det gule og det grønne lys.

Det lys, der kommer fra Solen, indeholder alle spektretsfarver. De kan ses, ved at sende solstråler gennem et prisme.Lys fra en laser har kun én farve. Der kommer derfor kun enenkelt farve ud af et prisme, der rammes af en laserstråle. � Kopiark 4.8

RefleksbrikkerI mørke skal man have refleksbrikker på

cyklen, trøjen og skoletasken. Refleksbrikker

består af en masse små ”trekantede spejle”.

Disse spejle sender altid lyset tilbage i præcis

samme retning, som det kom fra.

På tegningen er vist en lysstråle, der

rammer ind mod to spejle, der danner en ret

vinkel, 90 °, med hinanden. Lysstrålen vil

efter to spejlinger bevæge sig tilbage i

samme retning, som den kom fra.

Når lyset fra en billygte rammer refleks-

brikken, vil lyset altid blive sendt tilbage til

bilen.

Når en lysstråle rammer et prisme, kan man

se de farver, som lysstrålen indeholder.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

LYD OG LYS

77

Stråler fra lysets flamme skærer hinanden i

samme punkt. Her dannes et billede af lyset.

Hvis lyset er langt fra linsen, ligger billedet i

samme afstand fra linsen som brændpunktet.

LinserLinser kan ligesom prismer afbøje lysstråler. I en linse bliverlys, der rammer ude i kanten, afbøjet mere, end det lys, der gårgennem linsen tæt ved midten. Det betyder, at alt lyset fra etbestemt sted, der ligger langt fra linsen, vil blive samlet i etenkelt punkt, brændpunktet. En linse, der samler lyset, kaldesen samlelinse. Den er tykkest på midten.

En samlelinse kan lave et billede af en genstand. Det benyt-tes i kameraer, hvor der dannes et billede, på en plade, dergemmer oplysninger om lysstyrke og farve. Også i øjet danneren samlelinse et billede af det, man ser. I et brændglas samlesal energien fra sollyset i et lille punkt. Her bliver der så varmt,at man kan sætte ild i fx papir. � Kopiark 4.9

EKSP

ERIM

ENT

Lyset fra en laser sendes ned mod vandover-

fladen i et akvarium. Læg mærke til, hvordan

brydningsvinklen er anderledes end indfalds-

vinklen.

Lysstrålen sendes derefter lodret ned mod

et spejl på bunden af akvariet. Ved at dreje

spejlet, kan man få lysstrålen til nedefra at

ramme vandoverfladen under forskellige

vinkler. Undersøg, hvad der sker, når spejlet

drejes.

Når strålen ikke kan komme op fra vandet,

skyldes det en mærkelig effekt, der hedder

total spejling eller total refleksion. En stråle

nede fra vandet kan kun slippe ud i luften,

når den danner en stor vinkel med overfladen,

dvs. når indfaldsvinklen er lille.

Den totale refleksion kan også opstå, når

lys sendes fra glas og ud til luften.

Hvis man nede fra bunden af vandet i en

svømmehal kigger op mod overfladen, kan

man kun se gennem vandet i et cirkelformet

område lige over hovedet. Længere ude i

siden virker overfladen som et spejl. Det skyldes

den totale spejling.

Brydning og total refleksion�

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

Linsen i øjet danner et billede på nethinden.

Nogle muskler kan trække i linsen, så dens

brændvidde ændres lidt. På den måde kan man

se skarpt på nære og fjerne ting. Hvis øjets linse

ikke kan danne et skarpt billede på nethinden,

må man bruge briller eller kontaktlinser. Med

en samlelinse kan billedet flyttes længere frem

i øjet. Med en spredelinse, som er en linse, der

er tyndest på midten, flyttes billedet længere

tilbage i øjet.

LYD OG LYS

78

Linse

Hornhinde

Pupil

Regnbuehinde

Glaslegeme

Nethinde

Synsnerve

Nyttige oplysningerLys er en bølge, der består af svingende

elektriske og magnetiske felter.

Sollyset er sammensat af alle spektrets far-

ver, rød, orange, gul, grøn, blå og violet.

Ved spejling er udfaldsvinklen lige så stor

som indfaldsvinklen.

En lysstråle brydes, når den går fra et mate-

riale til et andet.

Forskellige farver brydes forskelligt. Rød

brydes mindst, og violet brydes mest.

ØjetØjet er et fantastisk organ. Lyset kommer ind i øjet gennempupillen, der er den mørke åbning midt i øjet. Pupillen trækkersig sammen, hvis der er meget lys, mens den åbner sig i mørke.Bag pupillen sidder en linse, der bryder lyset, så der på net-hinden dannes et billede af det, man ser. Nethinden er bagvæg-gen i øjet. Billedet på nethinden står på hovedet, men hjernensørger for, at vi opfatter verden med den rigtige ende opad.

På nethinden sidder over 100 millioner små celler, desåkaldte stave, der mærker, om der er lys eller mørke. Desudener der ca. 7 millioner farvefølsomme celler i øjet. De heddertappe. Der findes tre forskellige slags tappe, der hver kunregistrerer farver i et bestemt farveområde. Én type ser især blåfarver, en anden de grønne og den tredje de røde farver.Nervesignalerne fra de mange millioner tappe og stave bliverså i hjernen omdannet til et synsindtryk.

Tappene, der reagerer på forskellige farver, sidder især imidten af det indre øjes bagside. Stavene sidder spredt overhele øjets bagside, men ikke i midten. Det betyder, at man kunkan skelne mellem forskellige farver i midten af synsfeltet. Tilgengæld er mennesker meget følsomme over for ændringer ilysstyrke i udkanten af synsfeltet. � Kopiark 4.10 og 4.11

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

LYD OG LYS

79

Anvendelser af ”lys” Får man patent på en opfindelse, har man som den eneste lovtil at udnytte den. Andre må ikke fremstille og dermed tjenepenge på opfindelsen. I 1951 søgte den danske opfinderHolger Møller Hansen om at få patent på et nyt apparat. Hanspatentansøgning blev afvist, fordi opfindelsen kun udnyttedekendt viden om total refleksion. Alligevel fik et japansk firma20 år senere patent på helt samme opfindelse. Holger MøllerHansens opfindelse var et endoskop.

Et endoskop bruges af læger til at se ind i fx mavesækken. Iendoskopet er der to tynde tråde af glas. Gennem den ene sen-des der lys. Gennem den anden kan lægen kigge. I nogle endo-skoper er den ene glastråd erstattet af en ledning til et mini-videokamera. Ved at føre endoskopet gennem en blodåre kanlægen få det helt op til hjertet, så man også kan se det indefra.

LyslederkablerDa telefonsystemet blev indført, løb samtalerne som elektri-ske signaler i ledninger af kobber. Der kunne kun føres énsamtale i hver ledning. Teknikken blev senere udviklet, så derkunne føres mange samtaler på hver kobberledning.

I dag er de fleste kobberledninger erstattet af tynde glas-tråde, de såkaldte lyslederkabler. Talen i telefonen kodes omtil en række korte lysglimt. Hos modtageren omdannes disselysglimt igen til tale. Lysglimtene er utrolig korte. De varermindre end en milliardtedel af et sekund. Der er derfor pladstil rigtig mange samtaler i hvert lyslederkabel.

Sendes en lysstråle ind i en tynd glastråd, kan

den ikke komme ud gennem siderne på tråden.

Den bliver totalt reflekteret, hver gang den

rammer trådens sider. Lysstrålen kan derfor

bevæge sig langt inde i en glastråd.

Bilmekanikere bruger også endoskoper.

Her undersøges en bil for rust.

I lyslederkabler reflekteres lyset på den indre

overflade af den tynde glastråd. Lyset kan ikke

slippe ud af trådens sider. Det er det samme,

der foregår i de lamper, der i toppen har et

bundt af tynde tråde.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

LYD OG LYS

80

Der forskes meget i udviklingen af bedre og billigere lysle-derkabler. Et godt kabel kræver, at glasset er meget rent, sålyset ikke dæmpes. I de allerbedste glastyper har lyset kunmistet halvdelen af sin intensitet, når det har bevæget sig gen-nem 15 km glas.

I 2008 benyttes lyslederkabler til alle hurtige forbindelsertil internettet. Glastråden i kablet er meget tynd. Diameterener normalt mindre end 0,01 mm. Hvis en netforbindelse til encomputer kan klare 10 gigabits/s (giga står for 109), betyderdet, at der kommer 10 000 millioner lysglimt hvert sekund.Tidligere, da sendehastigheden var mindre, kunne man ikkese tv på computeren og heller ikke downloade store filer påkort tid. � Kopiark 4.12

RøntgenstrålerLæger kan se ind i kroppen ved at udnytte lysledere i endo-skoper, men læger kan også “se” med “lys”, der ligger uden fordet synlige område. Røntgenstråler er stråling af helt sammetype som lys, blot er bølgelængen meget kortere. Rønt-genstråling kan bevæge sig gennem stoffer, der ikke er gen-nemsigtige for almindeligt lys. Sendes røntgenstråler mod enpatient, vil der på den anden side af patienten kunne optageset skyggebillede, hvor der er tydelig forskel på knogler ogmuskler.

UV-strålingSollys består af lys med forskellige farver. Men sollyset inde-holder også ultraviolet lys, der kaldes UV-lys. Det er lys med enbølgelængde, der er mindre end bølgelængden af synligt lys.Det er især de ultraviolette stråler, der gør kroppen solbrændtom sommeren. Nogle af bølgelængderne er meget farlige, fordide kan fremkalde hudkræft. Derfor skal man bruge solcremeom sommeren. Kræftrisikoen er også årsagen til, at læger fra-råder børn (og voksne) at benytte solarier. Lysstofrørene herudsender nemlig farlige ultraviolette stråler.

Infrarødt lysStråling med længere bølgelængde end rødt lys, såkaldt infra-rødt lys, er også usynligt for mennesker. Varmelamper udsen-

Røntgenbillede af en hånd med dens mange

små knogler. Hånden har et brud, hvor den røde

ring er tegnet ind.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

LYD OG LYS

81

I en lysdiode eller en LED (Light Emitting Diode,

lys udsendende diode) kommer lyset fra en lille

krystal. Den lyser, når der løber en strøm gen-

nem den. Uden om dioden er et plastmateriale,

der spreder lyset i alle retninger.

der både synligt rødt lys og usynlig varmestråling. Varme-stråling er infrarødt lys. Fjernbetjeninger bruger infrarødt lys,tit med en bølgelængde på 900 nm. Da mennesker kun kan selys i intervallet fra 400 nm til 800 nm, kommer der altså “usyn-ligt lys” fra fjernbetjeningen. Digitalkameraer og mobiltelefo-nernes kameraer kan dog “se” dette lys. Det skyldes, at denkomponent, fotochippen, der registrerer lyset, kan se i et lidtstørre bølgelængdeområde end det menneskelige øje. Prøv, omkameraet i din mobiltelefon kan “se” fjernbetjeningens usynli-ge lys.

Lysdioder og andre lyskilder I slutningen af 1800-tallet blev stearinlys og petroleumslampererstattet af elektriske pærer som lyskilde i boliger. Det var enrevolution. Nu var det ikke længere en luksus at kunne læseom aftenen, når det var blevet mørkt.

En elektrisk pære eller en glødelampe består af en megettynd tråd af wolfram, der er snoet som en spiral. Tråden eranbragt i en glasbeholder, der er fyldt med en ædelgas, se kapi-tel 5. En elektrisk strøm varmer tråden op, så den gløder.Herved udsender den lys, men desværre også megen energi iform af varme. Kun 5 % af den elektriske energi bliver til lys iglødelampen.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

LYD OG LYS

Senere blev lysstofrør og energisparepærer opfundet. Her sprin-ger der 50 gange hvert sekund en gnist gennem en gas. På inder-siden af glasset er der stoffer, som lyser, mens gnisten springer.Den slags lyskilder er mere økonomiske. Omkring 25 % af ener-gien vil normalt blive omdannet til lys.

Den nyeste lyskilde er lysdioden. I lysdioder udsendes lys,uden at der er en høj temperatur som i almindelige glødelamper

Lysdioder vil antagelig blive fremtidens lyskilde. De har enmeget lang levetid, op til 100 gange længere end glødelamper.I de bedste lysdioder bliver op mod halvdelen af den elektriskeenergi udsendt som lys. Der er dog i 2008 stadig uløste pro-blemer. En lysdiode udsender kun lys med en bestemt farve,så der skal sættes flere forskellige typer sammen, for at manfår et behageligt lys. Og lysdioder til boligoplysning er dyre.� Kopiark 4.13

82

Nyttige oplysningerEn lysleder er et meget tyndt rør af glas.

Lys kan ikke slippe ud af lyslederen, fordi

lyset bliver totalt tilbagekastet af glasover-

fladen.

Lyslederkabler er meget effektive til hurtig

overførsel af store mængder information.

Lysdioder skaber lys, uden at energien

spildes som varme.

EKSP

ERIM

ENT

Hvorfor er himlen blå? Når Solen står op, er der morgenrøde.

Både Solen og skyerne ser røde ud. Det skyldes,

at sollyset om morgenen skal bevæge sig

langt gennem atmosfæren. Støvpartikler i

atmosfæren spreder især de blå farver i sol-

lyset, så derfor er der meget rødt lys tilbage

i horisonten. Det er den samme spredning,

der får himlen til at være blå om dagen.

Fyld et stort bægerglas med vand, og anbring

det på en overheadprojektor. Når projektoren

er tændt, er der ingen forskel på farverne

på skærmen og på siden af glasset.

Hæld en lille smule mælk i vandet.

Læg nu mærke til, om der er samme farve

på skærmen og på siderne af glasset.

Mælken virker på samme måde som støvpar-

tiklerne i luften. Farverne på skærmen svarer

til Solen ved solopgang eller solnedgang.

Mælken spreder de blå farver, så der kommer

et rødligt skær på skærmen, mens siderne i

bægerglasset bliver svagt blåfarvede.

Glassets sider svarer til den blå himmel.

�

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

Lyd i en konkylieHolder du en konkylie op til øret, lyder det,

som om havet bruser i den. Der er naturlig-

vis ikke gemt lyde fra havet i konkylien. Det

er derimod lyden fra dit strømmende blod,

du hører! Konkylien skærmer for lyd udefra.

Lyden fra det strømmende blod rammer

konkylien, forstærkes og kastes som et ekko

tilbage. Det vil lyde som en susen.

LYD OG LYS

83

Anvendelser af ”lyd” I forrige afsnit blev fortalt, at der findes “lys”, der ikke kan sesaf menneskets øje. Der findes også “lyd”, der ikke kan høres afmenneskets øre.

UltralydUltralyd er lydsvingninger med toner, der er højere end 20 kHz(20 000 Hz). Ultralyd kan altså ikke høres, men opfører sig ellerssom almindelig lyd. Ultralyden kan give et ekko, når den ram-mer en forhindring. Helt på samme måde som almindelig lyd,der kastes tilbage fra en mur.

Flagermus “ser” om natten med lydbølger. Små flagermuskan udsende lyde med en frekvens på 50 000 Hz. Det er entone, som mennesker ikke kan høre. Rammer “skriget” fra enflagermus et insekt, kastes lyden tilbage som et ekko.Flagermusen kan ud fra ekkoet bestemme, hvor insektet er.Øjnene på små flagermus er ikke særlig gode, så man kan der-for sige, at flagermus ser med lydbølger.

Ultralyd benyttes af læger og jordemødre.

Ultralyd kastes tilbage fra områder, hvor tæt-

heden ændrer sig. Det er således muligt at se

et foster i moderens mave. Helt på samme

måde ligesom flagermusene ser deres føde.

73431_kosmos B_001-089_r1 7/28/08 10:36 AM

LYD OG LYS

DopplereffektNår en ambulance med udrykning kører forbi, kan man høre,at lyden ændrer sig. Det kaldes dopplereffekten opkaldt efterden østrigske fysiker Christian Doppler. Lyden fra sirenen harhøjere toner, dvs. en højere frekvens, mens ambulancen nær-mer sig. Når ambulancen kører væk igen, hører man en dybe-re lyd. Noget i retning af: di-di, di-di, di-da, da-da, da-da.

Hvis et horn udsender en lyd med frekvensen 50 Hz, mod-tager en lyttende person naturligvis 50 bølgetoppe hvertsekund. Men hvis hornet sidder i en ambulance, der kører henmod dig, se tegningen, bliver lydbølgerne “presset sammen”.Bølgelængden bliver mindre og frekvensen højere. Når ambu-lancen er kørt forbi, bliver lyden “trukket ud”, og tonerne bli-ver dybere.

Lys har ligesom lyd en dopplereffekt. Det er noget astrono-merne bruger. Bølgelængden, dvs. farven, af lyset fra en stjerneændrer sig, når stjernen bevæger sig. Ved præcist at undersøgelyset fra fjerne stjerner, kan astronomerne bestemme, hvorhurtigt stjernerne bevæger sig i forhold til os. Det viser sig, atnæsten alle bevæger sig væk fra os. Universet udvider sig.� Kopiark 4.14

84

GB8-4.32 Tegning af ambulan-ce, der passerer en elev. Sehttp://www.cora.nwra.com/~werne/eos/text/doppler_effect.html , hvor der er et fint eksempel.Spektrum 2 side 31 kan måskeogså inspirere.

Ved fartmålinger bruger politiet dopplereffekten.

Frekvensen af det ekko, som bilen udsender,

afhænger af, hvor hurtigt bilen kører. Det er

dog ikke lyd, men radarstråling der bruges.

Frekvensen af et udrykningssignal stiger, når

ambulancen nærmer sig, fordi bølgelængden

bliver kortere.

Nyttige oplysningerUltralyd er lyd med frekvenser over

20 000 Hz.

Dopplereffekten er den ændring i frekvens,

der høres, når en lydgiver bevæger sig.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

LYD OG LYS

85

Med en mikrofon, en forstærker og et

oscilloskop kan man på en skærm se et

billede af lydens svingninger. Et oscillo-

skop er en slags voltmeter med fjernsyns-

skærm. Det måler en elektrisk spænding.

Derefter viser det spændingen på en

skærm. På den måde kan man se, hvor-

dan spændingen ændrer sig, når tiden

går.

Når du taler, ser svingningerne helt tilfæl-

dige ud. Forsøg at synge eller fløjte

en bestemt tone. Her bliver den bølgende

bevægelse tydelig. Med en stemmegaffel

ses en meget fin svingning på skærmen.

Hvis du sætter en klemme nederst på en

stemmegaffel, får den en tone med

en frekvens, der er ændret en lille smule.

Lyt til den lyd, der kommer fra to

ens stemmegafler, hvor der er en klemme

på den ene. Lydstyrken ændrer sig. Lyden

skifter mellem at være kraftig og svag;

svagere end lyden fra bare én stemme-

gaffel. Denne ændring har en frekvens,

der er så lav, at man kan tælle svingning-

erne. På skærmen ses, at de to lydbølger

samlet giver en ny bølge, hvis styrke

varierer.

Når de to bølger ”blandes sammen”,

siger man, at de interfererer. Så lyd plus

lyd kan godt give stilhed.

Med en tonegenerator, der sender det

samme signal til to højttalere, kan et

tilsvarende fænomen høres. Send en lyd

med frekvensen 340 Hz ud gennem

begge højttalere. Denne lyd har en bølge-

længde på 1,0 m. Stil de to højttalere

ca. 3 m fra hinanden på katederet.

Sæt en finger eller en øreprop i det ene

øre, og find de steder i klassen, hvor

lyden er kraftigst. På disse steder i klassen

ankommer bølgetoppene fra de to højt-

talere samtidigt. Også i dette eksperiment

interfererer bølgerne.

Lyd plus lyd giver stilhedEK

SPER

IMEN

T�

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

86

CAFE KOSMOS

Med regnbuen afslører naturen allede farver, der er i lyset fra Solen.Rød, orange, gul, grøn, blå og violetligger efter hinanden i regnbuen.For at forstå hvordan regnbuer op-står, skal man bruge viden om bryd-ning og total tilbagekastning.

lidt af lyset, der rammer i et smaltområde yderst på dråben, vil opføresig anderledes. Det bliver brudt, nårdet rammer dråben. Derefter bliverdet spejlet på bagsiden af dråben.Når lyset igen forlader dråben, bliv-er det brudt endnu en gang. Dalysets farver brydes forskelligt, vilfarverne fra denne stråle komme udi lidt forskellige retninger.

På tegningen ses to vanddråber. Hvervanddråbe rammes af en vandretsolstråle netop på det sted, hvor denvil blive totalt tilbagekastet afdråbens bagside. Ud af hver dråbeer vist en rød og en blå lysstråle.Pigen, der kigger op mod himlen, vilse den røde stråle fra den ene dråbei en retning, der er lidt forskellig fraretningen til den blå stråle, der kom-mer fra den anden dråbe.

På tegningen kommer sollyset vand-ret ind mod vanddråberne. Det eraltså enten solnedgang eller solop-gang. Der vil da komme en regnbue,

ALLE REGNBUENS FARVER Naturen skaber vidunderlige farver. Røde roser, grøn-ne blade og den blå himmel. Skinner solen, mens derer små regndråber i luften, kan man se alle spektretsfarver i regnbuen. Sæbebobler og oliehinder kan ogsåvise dette farvespektrum.

Solstråler

Vanddråber

REGNBUEN

Små regndråber har form som kug-ler. Lys, der rammer en regndråbe,vil blive brudt, når det rammer, ognår det igen forlader dråben. Det erpå samme måde som i en linse. Men

73431_kosmos B_001-089_r1 7/28/08 10:39 AM

87

CAFE KOSMOS

blevet så tynd, at de to lysstråler ikkekan forstærke hinanden.

Olie er et stof, der ikke kan opløses ivand. Når olie spildes på våd asfalt,vil det lægge sig i en tynd hinde påvandet. I denne hinde kan man sedet samme farvespil som i sæbe-boblerne. Og forklaringen på deforskellige farver er helt den samme.

LAV FARVER MED PAINT

Der findes mange farver. Langt flereend de farver, der kan ses i regn-buen. Øjet kan kende forskel påover en million forskellige farver.Når en rose har en særlig rød farve,så skyldes det, at nogle af farvernefra sollyset bliver kraftigere opsugetend den røde farve. Den farve, manser, er altså summen af en mængdeforskellige farver, der hver har sinintensitet.

Med computeres tegneprogrammer,fx Paint, laves nye farver ved atblande de tre farver, rød, grøn og blå.I denne bog er alle billeder lavet vedat blande de fire farver cyan (blå),magenta (purpurrød), gul og sort.

� Spejling i en sæbehinde

Da farverne ikke har samme bøl-gelængde, vil de enkelte farver for-stærke hinanden i forskellige ret-ninger, hvor forskellen i vejlængdeer en, to eller tre bølgelængder. Nårboblen, lige inden den går i stykker,bliver helt tynd, vil den se sort ud.Farverne forsvinder. Hinden er nu

der har form som en halvcirkel medcentrum i horisonten lige modsatretningen til Solen. Når man kiggermod en regnbue, har man altså altidSolen i ryggen.

Der er tit mærkelige lysforhold påhimlen, når der er regnbuer. På denudvendige side af regnbuen er dermørkere end indenfor. Det skyldesigen regndråberne. Den del af lyset,der rammer dråberne lige i midten,bevæger sig gennem dråberne.Rammer lyset lidt væk fra midten, vildet blive brudt og dermed spredt imange forskellige retninger. Nogetaf det spredte lys kommer tilbage tiliagttageren. Fra de mørke områderpå himlen, er lyset gået lige gennemdråberne, og er altså ikke blevetkastet tilbage.

SÆBEBOBLERS FARVE

I sæbebobler kan man se de sammefarver som i regnbuen. Men forkla-ringen på disse farver er en anden.På tegningen er vist en ganske tyndhinde på en sæbeboble. Der er ogsåvist en lysstråle, der rammer hinden.Noget af strålen spejles af hindensoverside. En anden del af strålen gårgennem hinden og bliver spejlet afdens underside. Det lys, der bevægersig væk fra boblen, er altså sammen-sat af to stråler, der har bevæget sigen forskellig længde.

I eksperimentet side 85 blev vist,hvorledes to lydbølger kunne ud-slukke hinanden, når en bølgetopramte øret samtidig med enbølgedal. Lys kan på samme mådeudslukkes eller forstærkes. Hvis denene af de to lysstråler har bevægetsig en afstand, der netop er en bøl-gelængde længere end den afstand,den anden stråle har bevæget sig, vilde to stråler forstærke hinanden.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:42 PM

88

DET VED DU NU OM LYD OG LYS

LYD

LYS

ANVENDELSER AF ”LYS”

� Lyd er en trykbølge, der i luftbevæger sig med en fart på ca. 340 m/s.

� Bølgelængden er afstandenmellem to bølgetoppe.

� En bølges frekvens er antalletaf svingninger hvert sekund.

� Enheden for frekvens er hertz, hvor fx 1 Hz netop er 1 svingning pr. sekund.

� Menneskets øre kan hørefrekvenser mellem 20 Hz og 20 000 Hz.

� En lysleder er et meget tyndtrør af glas. Lys kan ikke slippeud af lyslederen, fordi lyset bliver totalt tilbagekastet afglasoverfladen.

� Lyslederkabler er meget effek-tive til hurtig overførsel af storemængder information.

� Lysdioder laver lys, uden atenergien spildes som varme.

ANVENDELSER AF ”LYD”

� Ultralyd er lyd med frekvenserover 20 000 Hz.

� Dopplereffekten er denændring i frekvens, der høres,når en lydgiver bevæger sig.

� Lys er en bølge, der består afsvingende elektriske og mag-netiske felter.

� Sollyset er sammensat af allespektrets farver, rød, orange,gul, grøn, blå og violet.

� Ved spejling er udfaldsvinklenlige så stor som indfaldsvinklen.

� En lysstråle brydes, når den gårfra et materiale til et andet.

� Forskellige farver brydesforskelligt. Rød brydes mindst,og violet brydes mest.

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:43 PM

89

PRØV DIG SELV

KAN DU HUSKE? UDFORDRING

� Hvad betyder frekvens?

� Hvad er bølgelængde?

� Hvad er dopplereffekt?

� Hvad er ultralyd?

� Hvorfor har du to ører?

� Hvad er et ekko?

� Brug din viden om indfalds- ogudfaldsvinkler til at vise, at enlysstråle sendes tilbage i denretning, den kom fra, når denreflekteres i to spejle, der stårvinkelret på hinanden. Tegnstråler, der kommer ind modspejlene fra forskellige retninger.

� I et spejl er billedet spejlvendt,dvs. ”venstre er blevet til højre”.Men hvorfor er "op" ikke ble-vet til "ned"?

� I spejlkabinetter findes spejle,der får dig til at se lille og tykud. Hvordan er disse spejlelavet?

� Hvorfor kan lys ikke slippe udaf et tyndt glasrør?

� Hvorfor er afstanden i kilome-ter til et lyn en tredjedel af dettal, man kan nå at tælle til,mellem lynet ses, og torden-braget høres?

� Hvilken fordel er der ved at semed to øjne i stedet for medkun et?

� Du står foran et spejl. Bag dinryg hænger et ur. I spejlet stårviserne, som om klokken er17.10. Hvad er klokken i virke-ligheden?

� Kammertonen har en frekvenspå 440 Hz. Hvad er bølgelæng-den for kammertonen?

FORSTÅR DU?

73431_kosmos B_001-089 7/22/08 12:43 PM

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:39 PM

Luft� NITROGEN OG OXYGEN

� CARBONDIOXID, CO2

� HYDROGEN

� ÆDELGASSERNE OG KEMISK BINDING

� CAFE KOSMOS: KAN KÆMPEINSEKTERNE KOMME IGEN?

For en astronaut er det fantastisk at se ned på Jorden. Fra nogle

hundrede kilometers højde ses luften omkring Jorden som et

tyndt, lyseblåt lag. Den blå farve opstår, når sollyset spredes

i luften omkring Jorden. Normalt siger man, at rummet begynder

i en højde af 100 km over Jordens overflade, og under denne

højde findes 99,99999 % af al luft på Jorden. I forhold til Jordens

størrelse er luftlaget meget tyndt. Hvis Jorden var på størrelse

med en fodbold, ville luftlaget kun være 1-2 mm tykt.

Hvilke stoffer findes i luften?

Kan man som bjergbestiger komme op på de højeste bjerge

uden at medbringe luft i trykflasker?

Hvad er et molekyle?

Hvordan giver man kunstigt åndedræt på hospitalerne?

Kan luften i klassen være årsag til, at elever gaber i skolen?

91

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:39 PM

På toppen af de højeste bjerge – i syv til

otte kilometers højde – kan man kun

overleve en dag. Bjergbestigere, der klatrer

derop, må medbringe luft i trykflasker, eller

klatre ned igen samme dag.

LUFT

Nitrogen og oxygen Luften omkring Jorden kaldes atmosfæren. Den atmosfæriskeluft er sammensat af forskellige luftarter. Der er mest af de toluftarter, nitrogen og oxygen. Overalt på Jorden indeholderluften 78 % nitrogen, N2, og 21 % oxygen, O2. Oxygen er denvigtigste luftart. Den bruges af mennesker og dyr til ånding.

Luft i højdenLuften er tættest ved Jordens overflade og bliver hurtigt tyn-dere højere oppe, dvs. afstanden mellem luftmolekylerne bli-ver større med højden. I en højde af kun fem km er luften såtynd, at de fleste mennesker vil føle ubehag. Man er nødt til attrække vejret hurtigere for at få nok oxygen til kroppen.

Ved jordoverfladen har en kubikmeter luft massen 1,2 kg.

92

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:39 PM

LUFT

På verdens højeste bjerg, Mount Everest, er luften meget tyn-dere. En kubikmeter luft har der en masse på kun 0,4 kg.

De fleste større passagerfly flyver i 10 kilometers højde,fordi luften her er så tynd, at man bruger mindre brændstof.For at passagererne kan overleve, presser man luften uden forflyet sammen, før den blæses ind i kabinen. Her sidder man iet lufttryk, der svarer til at være i lidt over to kilometers højde.

Astronauter er så langt oppe, at de må medbringe deresegen luft. Da astronauterne var på Månen, måtte de også med-bringe al luft, for Månen har slet ingen atmosfære.� Kopiark 5.1

NitrogenDen største del, 78 %, af den atmosfæriske luft består af luft-arten nitrogen, N2. I hver indånding er altså over tre fjerdede-le af luften nitrogen. Det optages ikke i kroppen, men for-svinder ud igen ved udåndingen. Livet på Jorden er tilpassetnetop mængdeforholdet mellem luftens oxygen og nitrogen.Oxygen reagerer let med andre stoffer, man siger, at oxygen erreaktivt. Nitrogen fortynder det meget reaktive oxygen. Livkunne ikke eksistere, hvis der kun var oxygen i luften.

Nitrogen har svært ved at reagere med andre stoffer, for denkemiske binding mellem de to nitrogen-atomer er en af de stær-keste, der kendes. Uanset, hvor hårdt nitrogenmolekylet støderind i andre molekyler, brydes bindingen mellem nitrogenato-merne næsten aldrig. Nitrogenmolekylet er derfor meget stabilt.

OxygenOxygen reagerer let med andre stoffer. Når et stof brænder, erdet netop en reaktion mellem stoffet og oxygen. Mange af destoffer, der findes på Jorden, kan derfor opfattes som forbræn-dingsprodukter. Vand, H2O, dannes ved forbrænding af hydro-gen. Carbondioxid, CO2, dannes ved forbrænding af carbon.

Mange steder på Jorden findes der store forekomster afmineraler, der indeholder oxygen. De er dannet ved, at luftensoxygen har reageret med jern og andre grundstoffer. I Jordenstidlige historie er meget oxygen derfor blevet fjernet fra atmo-sfæren og bundet i jorden. Oxygen udgør næsten halvdelen afalle atomer i jordskorpen. � Kopiark 5.2 og 5.3

93

0

Jetfly

10

20

30

40

50km

Ubemandet ballon

Luften omkring Jorden

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:39 PM

LUFT

FotosynteseLuftens oxygen dannes af planter ved en proces, der hedderfotosyntese. Ved fotosyntesen omdanner planterne ved hjælpaf sollyset luftens carbondioxid, CO2, til oxygen, O2, som fri-gives til luften. Carbon-atomet fra carbondioxid bruges til atopbygge næringsstoffer til nye plantedele, så planten kanvokse og formere sig. Næringsstoffet er sukkerstoffet glukose,der har den kemiske formel: C6H12O6.

Den kemiske reaktion for fotosyntesen kan skrives som:sollys + 6 H2O + 6 CO2 ➝ C6H12O6 + 6 O2

Halvdelen af Jordens oxygen er dannet i verdenshavene vedfotosyntese af plankton. Den anden halvdel produceres ligele-des ved fotosyntese, men på landjorden af træer, græs ogandre planter. � Kopiark 5.4

OxygenkredsløbetHvis der ikke var liv på Jorden, ville der ikke være oxygen i luf-ten. Det er planterne, der har skabt luftens oxygenindhold på21 %. Det er så meget, at det ville tage Jordens befolkning om-kring en million år at opbruge alt det oxygen, der er i atmosfæ-ren. Et menneske vil i løbet af sit liv forbruge ca. 12 millionerliter oxygen. Det svarer til luftmængden i en normal skole.

Hvis oxygenindholdet blev mindre end 21 %, ville fugleikke have energi nok til at flyve, og vi ville ikke kunne løbe.

94

CO2

O2

Påvisning af oxygenMan kan undersøge, om en luftart er oxygen, ved

at bruge en glødende træpind. Man tænder en

træpind, og når den har brændt et stykke tid, pustes

flammen ud. Den glødende træpind sættes ned

i den ukendte luftart, og hvis træpinden bryder

i brand, så er luftarten oxygen. Hvis gløden går ud,

så er luftarten måske nitrogen, N2, eller

carbondioxid, CO2.

EKSP

ERIM

ENT

�

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:39 PM

LUFT

Hvis oxygenindholdet faldt til bare 17 %, ville vi føle, at vi blevkvalt. Det ville blive en helt anden verden, end den vi kender.

Hvis oxygenindholdet blev større end 21 %, ville der letterekunne opstå brande. Jorden ville blive hærget af enorme skov-brande. Der ville opstå nye former for liv, som fx kæmpestore,skræmmende insekter. Det kan du læse mere om i dette kapi-tels Cafe Kosmos: Kan kæmpeinsekterne komme igen?� Kopiark 5.5

Fremstilling af luftarterDe fleste luftarter fremstilles af den atmosfæriske luft. Ved pas-sende trykændringer og afkøling får man temperaturen ned påca. –200 °C. Herved får man en flydende blanding af nitrogenog oxygen. Ved langsom opvarmning fordamper de enkelteluftarter ved hvert deres kogepunkt. Først fordamper nitrogen,der har et kogepunkt på –196 °C. Tilbage har man flydendeoxygen, der har et kogepunkt på –183 °C.

95

Nyttige oplysningerDen atmosfæriske luft er betegnelsen for

luften omkring Jorden.

Atmosfæren indeholder 78 % nitrogen, N2,

og 21 % oxygen, O2.

Ilt er et ældre dansk navn for oxygen.

Kvælstof er et ældre dansk navn for nitro-

gen.

Oxygen udgør næsten halvdelen af alle

atomer i stofferne i jordskorpen.

Oxygen påvises med en glødende træpind.

Ved fotosyntese omdanner planterne i hav

og på land carbondioxid til oxygen.

Sæt en lille elastik om et bredt glasrør ca. 8 cm

fra enden af røret. Røret er åbent i begge ender.

Glasrøret sættes ned i et bægerglas. Der hældes

fortyndet natriumhydroxid i, til væsken når op

til elastikken. Et lille stearinlys smeltes fast i bun-

den af en glødeske, og stangen på glødeskeen

fastgøres i hullet på en gummiprop, der passer

til glasrøret. Hullet stoppes til med modellervoks.

Stearinlyset tændes, og når det brænder fint,

sættes proppen hurtigt ned i røret. På et tids-

punkt går lyset ud. Langsomt ser man, at væsken

stiger op i glasrøret. Når væsken ikke stiger

mere, tegnes med en vandfast pen en streg på

røret, der viser, hvor højt væsken er nået, og en

streg ud for den nederste del af proppen.

Ved forbrændingen bruges luftens oxygen.

Derfor stiger væsken i røret. Ved hjælp af en

lineal og ud fra elastikkens og de to stregers pla-

cering kan man bestemme, hvor stort luftrum-

fanget var før og efter forbrændingen. Heraf

kan man udregne, hvor meget oxygen der blev

brugt ved forbrændingen af stearinlyset.

EKSP

ERIM

ENT

Luftens oxygenindhold�

-

-

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:39 PM

LUFT

Carbondioxid, CO2De 99 % af atmosfæren består af oxygen og nitrogen. Der eryderligere lidt under 1 % af luftarten argon, Ar. Resten af luf-ten – ca. 0,1 % – består af over 200 forskellige luftarter. Nogeter vanddamp, H2O, noget er carbondioxid, CO2. Argon spilleringen rolle for livet, men carbondioxid, CO2, bruges i planter-nes fotosyntese, hvorved planterne kan vokse.

CarbondioxidLuftarten carbondioxid, CO2, er kun nummer fire af de mestforekommende luftarter i atmosfæren. Den atmosfæriske luftindeholder kun ganske lidt carbondioxid, 0,0385 %. Det sva-rer til, at der i 1 liter luft kun er 0,385 mL carbondioxid.Carbondioxid har ingen lugt.

Carbondioxid dannes bl.a. ved forbrænding. Den kommerud af skorstene og udstødningsrør på biler. Indholdet af car-bondioxid i luften er derfor større i storbyer og industriområ-der end ude på landet eller ude på havet. Blandt andet derforer luften bedre ude på landet end i byerne.� Kopiark 5.6, 5.7 og 5.8

Carbondioxid er en tung luftartCarbondioxid er en meget tung luftart. Det udnyttes vedslukning af brande. Der er carbondioxid i de såkaldte kulsyre-slukkere. Når carbondioxid sprøjtes ud over det brændendestof, vil carbondioxid synke ned og herved skubbe luften væk.Så er det brændende stof ikke længere i kontakt med luftensoxygen, og ilden vil gå ud.� Kopiark 5.9

96

10 L argon og andre ædelgasser

780 L nitrogen

210 L oxygen

0,4 L carbondioxid

Dødens dalCarbondioxid er en tung luftart. Mange ste-

der i verden – især i vulkanske områder –

siver der carbondioxid ud af jorden. Det kan

samle sig i huller og hulninger, hvor mindre

dyr og også mennesker kan blive kvalt.

Begrebet ”Dødens dal”, der kendes fra flere

steder, har ofte vist sig at have denne årsag.

I 1986 omkom 1700 mennesker på én

gang i Afrika. De boede omkring søen Nyos

i Cameroun. Uden varsel steg der enorme

mængder af carbondioxid op af søen. Med

en fart på 20-50 km/t løb den tunge gas ud

over landskabet omkring søen; gassen for-

trængte den atmosfæriske luft, så folk blev

kvalt. Stort set alle dyr og mennesker i en

afstand af op til 23 km fra søen døde.

Den atmosfæriske luftTegningen viser mængdeforholdet af de

vigtigste luftarter i den atmosfæriske luft.

Argon og de andre ædelgasser er beskrevet

på side 102.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:39 PM

LUFT

97

Luftarten carbondioxid kan påvises med kalk-

vand. Når mængden af carbondioxid, der er

kommet ned i kalkvandet, er blevet stor nok,

bliver opløsningen uklar. Der dannes et fast

stof, calciumcarbonat, CaCO3.

Ved hjælp af en vandluftpumpe suges atmosfæ-

risk luft igennem kalkvand. Hvor lang tid går

der, før opløsningen bliver uklar?

Der bygges et åndingsapparat. Man suger luft

ind og puster luften ud igen gennem glasrøret.

Når man suger luften ind, bobler den atmo-

sfæriske luft i glasset til venstre; når man puster

luften ud, bobler udåndingsluften i glasset til

højre.

Hvad fortæller forsøget om indholdet af

carbondioxid i den atmosfæriske luft og i

udåndingsluften?

Det tager meget lang tid, før kalkvandet i for-

søget med vandluftpumpen bliver uklart.

Det viser, at der ikke er ret meget carbondioxid

i luften. Det varer til gengæld ikke ret længe,

før udåndingsluften gør kalkvandet uklart.

Det viser, at der er meget carbondioxid i vores

udåndingsluft.

EKSP

ERIM

ENT

Carbondioxid i luften og i udåndingsluften

Påvisning af carbondioxidMan kan påvise carbondioxid, CO2, på to måder,

med kalkvand eller med en CO2-indikator.

Med kalkvand: Kalkvand er en opløsning af

calciumhydroxid, Ca(OH)2. Carbondioxid bobles

igennem kalkvandet, og de to stoffer danner et

fast stof, calciumcarbonat, CaCO3. Den kemiske

reaktion er Ca(OH)2 + CO2 ➝ CaCO3 + H2O.

Når der er kommet tilstrækkeligt meget carbon-

dioxid ned i kalkvandet, bliver opløsningen

uklar.

Med CO2-indikator: En opløsning af

CO2-indikator er rød til rødviolet. Når man

bobler carbondioxid gennem opløsningen,

bliver den gul.

EKSP

ERIM

ENT

�

�

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:39 PM

LUFT

98

ÅndingNår vi tager en indånding, optages luftens oxygen gennemlungerne i blodet. Det transporterer oxygen ud til hver enestecelle i kroppen. Blodet transporterer også næringsstoffer framaden ud til cellerne. Her sker en forbrænding af nærings-stofferne med det oxygen, som vi fik fra luften ved indån-dingen. Forbrændingen foregår dog uden ild og flammer ogikke ved en høj temperatur, men ved kroppens temperatur på37 °C. Ved forbrændingen af maden i kroppen dannes varme,så vi ikke fryser, og energi, så vi kan bevæge os.

Den kemiske reaktion ved forbrændingen af stoffet glukosekan skrives som: C6H12O6 + 6 O2 ➝ 6 CO2 + 6 H2O + energi.

Carbon-atomerne i madens molekyler reagerer med oxy-gen og bliver til carbondioxid, CO2. Hydrogen-atomerne imaden reagerer også med oxygen og bliver til vand, H2O.Blodet transporterer derefter carbondioxid tilbage til lunger-ne, hvorfra det udåndes. Derfor er der mindre oxygen i voresudåndingsluft end i indåndingsluften, mens der er mere car-bondioxid i udåndingsluften end i indåndingsluften.

Når et menneske holder vejret, kommer der mere og merecarbondioxid i blodet. Det udløser en refleks, der får os til attage en indånding, for det er mængden af carbondioxid i blo-det, der styrer vejrtrækningen. � Kopiark 5.10

GæringNår man skal bage brød, blander man gær i dejen. Gær beståraf gærceller, der er levende organismer. De “spiser” sukkeret idejen, og udskiller luftarten carbondioxid. Det får brødet til athæve. Når brødet sættes i ovnen, dræber den høje temperaturgærcellerne.

Alle drikkevarer, der indeholder alkohol, har været gennemen gæringsproces. Gæren omdanner sukker til CO2 og alkohol.I ølproduktionen er det sukkeret i kornsorten byg, der omdan-nes. I vinproduktionen er det sukkeret i vindruerne, der omdan-nes. Under gæringen slipper en masse CO2 ud til omgivelser.

I øl er det let at se, at der er dannet CO2 ved gæringen, fornår man hælder øl op i et glas, dannes der en masse luftbobleri væsken. Herved dannes skummet i glasset. � Kopiark 5.11

Nyttige oplysningerVed åndingen optages oxygen, og der udskil-

les carbondioxid, CO2, gennem lungerne.

Carbondioxid er en tung luftart.

Kalkvand og CO2-indikatoren kan påvise

carbondioxid.

Carbondioxid gør os dårligt tilpasI mindre lokaler, hvor der er mange menne-

sker, og hvor der ikke luftes ud, vil indholdet

af carbondioxid i luften stige. Vores udån-

dingsluft har nemlig et indhold af carbon-

dioxid helt oppe på 4,5 %. Allerede når

mængden af carbondioxid i luften kommer

op på 0,5 %, bliver vi påvirket. Vi bliver

trætte og begynder at gabe.

Indholdet af carbondioxid i et lukket rum

bør ikke overstige 0,1 %. Derfor er det vig-

tigt, at man i skolerne får luftet lokalerne ud

efter hver time. Det er altså ikke sikkert, at

eleverne gaber, fordi undervisningen er

kedelig.

Sæler og hvaler trækker vejret ligesom

mennesker, men de kan holde til at have

større mængder af carbondioxid i blodet.

Derfor kan hvaler opholde sig under

vand i op til to timer.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:39 PM

LUFT

99

HydrogenGrundstof nr.1 er hydrogen. Det findes som et to-atomigt mole-kyle med formlen H2. Det er det letteste molekyle, der eksiste-rer. Ingen andre molekyler har så lille en masse. Derfor erhydrogen en luftart. Hydrogen har ingen farve, og det haringen lugt. Der er kun lidt frit hydrogen på Jorden, men der ermasser af kemiske forbindelser, der indeholder hydrogen, fxvand.

Der er ikke hydrogen i atmosfærenDet er tyngdekraften, der holder atmosfæren fast på Jorden.Luftarter med store og tunge molekyler findes især ved jord-overfladen, mens lette molekyler kan findes højere oppe.

Hydrogen er en meget let luftart; meget lettere end alminde-lig luft. En liter almindelig luft har en masse på ca. 1,2 g. Hydro-gens densitet er ca. fjorten gange mindre. Hydrogen-molekylerne er så lette, at Jordens tyngdekraft ikke kan fast-holde dem. Alt hydrogen i atmosfæren vil derfor stige til vejrsog før eller senere forsvinde ud i verdensrummet. På dennemåde mister Jorden luftarter, men Jorden bliver ikke lettere,

Brint og brintsamfundetEt ældre dansk navn for hydrogen er brint.

Navnet bruges ofte ved omtale af fremtids-

visionen ”brintsamfundet”, hvor det er tan-

ken, at man skal bruge brændselsceller, der

frembringer elektricitet ved at forbrænde

hydrogen. Det sker uden forurening. Det

eneste forbrændingsprodukt er vanddamp.

Fremstilling af hydrogenDa der ikke er hydrogen i atmosfæren,

må det udvindes på en anden måde. Det

kan gøres ved elektrolyse af vand. Ved en

elektrolyse sender man elektrisk strøm

gennem vand tilsat lidt svovlsyre, der får

reaktionen til at ske hurtigere. Herved

spaltes vandet i hydrogen og oxygen.

På de dannede luftmængder kan man se,

at der dannes dobbelt så meget hydrogen

som oxygen, for i vandmolekylet er

der to hydrogen-atomer, men kun et

oxygen-atom. Hydrogen opbevares

i trykbeholdere.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:39 PM

LUFT

100

for hver dag falder der op til 10 000 ton støv og meteoritter fraverdensrummet ned på Jorden.

Kun planeter, der er meget større og dermed tungere endJorden, kan fastholde hydrogen. På de store planeter, Jupiterog Saturn, er der hydrogen, og langt størstedelen af Solen be-står af hydrogen. I verdensrummet er hydrogen det grundstof,der er mest af.

Hydrogen kan brændeHydrogen kan brænde. Ved forbrændingen reagerer hydrogenmed atmosfærens oxygenindhold. Ved reaktionen mellem deto luftarter dannes der vanddamp. Reaktionen kan skrives:

Hydrogen + oxygen ➝ vanddamp

Med kemiske formler skrives reaktionen:

2 H2 + O2 ➝ 2 H2O

Af reaktionen ses, at to hydrogenmolekyler reagerer med etoxygenmolekyle og danner to vandmolekyler. På grund af denhøje temperatur er det vanddamp, der dannes. Lidt senere, nårluften er afkølet, fortætter vanddampen til vanddråber. � Kopiark 5.12 og 5.13

Hydrogen brænder uden flammeNår hydrogen brænder, ses der ingen flamme, som ved andrestoffer der brænder. De fleste andre brændende stoffer lyser,fordi der i flammen er små glødende partikler af carbon, derudsender lys. Hvis man ser en flamme, når hydrogen brænder,kommer lyset fra glødende småpartikler, der findes som for-urening i luften.

Knaldluft og knaldgasMan kan sagtens have en blanding af hydrogen og luft sam-men, uden at hydrogen brænder. Men ved den mindste gnisteksploderer blandingen. Derfor kaldes en blanding af hydro-gen og luft for knaldluft.

En blanding af hydrogen og ren oxygen giver ved antæn-delse en endnu kraftigere eksplosion. En sådan blanding kal-des knaldgas. � Kopiark 5.14 og 5.15

Nyttige oplysningerGrundstof nr. 1 er hydrogen, H2.

Den letteste luftart er hydrogen.

Hydrogen kan brænde. Ved forbrændingen

reagerer hydrogen med oxygen, og der dan-

nes vanddamp.

Knaldgas er en blanding af hydrogen og ren

oxygen. Blandingen eksploderer ved antæn-

delse.

HindenburgI 1936 byggede man i Tyskland den kæmpe-

mæssige zeppeliner Hindenburg. Det var et

245 meter langt luftskib med 16 enorme

poser med hydrogen.

Mandag d. 3. maj 1937 fløj Hindenburg

fra Tyskland med kurs mod USA. Ingen flyve-

maskiner kunne dengang flyve så langt.

Lige før landingen, ganske få meter over

jorden, opstod der brand, og alt hydrogen

brændte i en voldsom brand.

Herefter stoppede man al flyvning med

luftskibe båret oppe af hydrogen. Det var alt

for farligt. På grund af eksplosionsfaren må

man i dag kun bruge hydrogen til luftballo-

ner, der sendes op af meteorologer og andre

forskere.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:39 PM

LUFT

101

Hydrogen kan ”æg”splodere

Man skal bruge et udpustet æg. Det skal have

et hul på ca. 2-3 mm i diameter i den spidse

ende af ægget, og et i bunden på ca. 3-4 mm.

Det lille hul tapes til, og ægget fyldes med

hydrogen gennem et langt smalt glasrør, der

stikkes gennem det store hul helt op til toppen

af ægget. Ægget sættes ned på den afskårne

top af en sodavandsflaske af plastic.

Fjern tapen, og sæt straks en tændt tændstik

hen over hullet. Der høres formentlig en lille

lyd, ”blob”, og derefter ser der ikke ud til at ske

mere. MEN!

Efter nogen tid eksploderer ægget, ”BOOM”.

Når tapen tages af, strømmer der hydrogen ud.

Det antændes og brænder, men flammen

kan næsten ikke ses eller høres. Efterhånden,

som der strømmer mere og mere hydrogen ud

foroven af ægget, trækkes der luft ind gennem

det nederste hul. På et tidspunkt er der kommet

så meget oxygen ind i ægget, at flammen kan

slå ned gennem det øverste hul og antænde

hydrogen-luft-blandingen inde i ægget.

EKSP

ERIM

ENT

Påvisning af hydrogenMan kan let undersøge, om en luftart er hydrogen.

Hydrogen vil brænde, når man sætter en brændende

træpind hen til hydrogen. Man opsamler noget af

luftarten i et reagensglas. Når man tager proppen af

reagensglasset, skal bunden af glasset vende opad,

for hydrogen er lettere end den omgivende luft.

Helt rent hydrogen vil brænde roligt. På grund af

varmeudviklingen vil man høre en lyd, nærmest

”blob”. Hvis der ikke er helt rent hydrogen i

reagensglasset, men også noget af den atmosfæriske

luft, vil hydrogen brænde i en eksplosion, og man vil

høre en hvinende lyd eller et knald, når hydrogen

antændes.

EKSP

ERIM

ENT

�

�

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:39 PM

102

LUFT

Ædelgasserne og kemisk bindingI luften findes små mængder af ædelgasserne. Det er degrundstoffer, der står i det periodiske systems 8. hovedgrup-pe. De er alle luftarter. Det er helium, neon, argon, krypton,xenon og radon. Grundstofsymbolerne er He, Ne, Ar, Kr, Xe og Rn.

ÆdelgasserneDen ædelgas, der er mest af i luften, er argon. Der er lidt min-dre end 1 % i luften. Af de andre ædelgasser er der meget min-dre. I 1 m3 luft er der ca. 10 liter argon, men kun 24 mL af deandre ædelgasser tilsammen. Når man vil udvinde en literxenon af luften, skal man fange alle xenon-atomer i en mæng-de luft, der svarer til en meget stor skole.

Ædelgasserne har fået deres navn, fordi de opfører sig lidtsom de ædle metaller, guld og sølv. Guld er meget lidt reaktivtog har svært ved at danne kemiske forbindelser med andregrundstoffer. Derfor findes guld ofte frit i naturen. På sammemåde danner ædelgasserne næsten ingen kemiske forbindelsermed andre grundstoffer. De kan ikke brænde, og man kanhverken smage eller lugte dem.

HeliumHelium er syv gange lettere end den atmosfæriske luft. Kungrundstof nr. 1, hydrogen, er lettere. Helium er dobbelt så tungtsom hydrogen, men da hydrogen er meget brændbart, benytteshelium i situationer, hvor der er brug for en let gas, bl.a. i luftski-be. Når man i fx Tivoli kan købe balloner, der skal holdes med ensnor, for at de ikke stiger til vejrs, så er disse balloner fyldt medhelium. Helium kan ikke brænde, og det er helt ugiftigt.

Helium har fået sit navn efter Solen, der på græsk hedderHelios. Navnet skyldes, at nogle astronomer i 1868 ved en ana-lyse af solstrålerne opdagede et ukendt grundstof på Solen.Grundstoffet blev opkaldt efter Solen og fik navnet helium.Først 26 år efter fandt man grundstoffet helium her på Jorden.Forskellige steder siver der helium op af jorden. Her opsamlerman helium.

GasOfte bruger man betegnelsen gas i stedet

for ordet luftart. Ordet gas blev opfundet

for 400 år siden, og det blev valgt, fordi

det lyder lidt som det græske ord, kaos.

Luftmolekylerne bevæger sig nemlig tilfæl-

digt rundt, støder ind i hinanden og ændrer

derfor hele tiden retning. De bevæger sig

kaotisk. Det modsatte af kaos er orden.

Det græske ord for orden er kosmos,

navnet på denne bog.

HeliumHelium er det grundstof, der er næstmest af

i Universet. 11,3 % af alle atomer er helium-

atomer. Der er dog mest af luftarten hydro-

gen; 88,6 % af alle atomer er hydrogen.

Resten af grundstofferne udgør kun 0,1 %.

LuftskibeDa helium kun vejer 1/7 af luft og samtidig

ikke kan brænde, bruges det i luftballoner

til meteorologiske observationer. Sådanne

balloner er nået op i 28 kilometers højde.

Hvis man vil undersøge atmosfæren endnu

højere oppe, bruger man det lettere, men

også brandfarlige, hydrogen.

I et luftskib fyldt med helium kan en kubik-

meter helium bære en last på et kilogram.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:39 PM

LUFT

103

LysreklamerDe fleste lysreklamer er glasrør fyldt med

luftarten neon. Når man sender strøm gen-

nem luften i røret, udsender neon orange-

rødt lys. Ægget er et klart glasrør med

neon. Den gule høne er gule glasrør med

neon. En blå farve kommer fra kviksølv-

damp i et klart glasrør. En grøn farve kom-

mer fra kviksølv i gule glasrør.

RadonJo højere atomnummer ædelgassen har, jo tungere er den.Helium er derfor den letteste, radon den tungeste. Radon ersamtidig radioaktivt, og da der kommer radon op af jorden ogud af beton, kan der i huse samles så meget radon, at det kanvære skadeligt. Når man indånder luft med for meget radon,kan man risikere at få lungekræft. Derfor er det vigtigt at fåluftet godt ud, især i kældre.

ArgonFordi der er mest af argon i luften, er argon den ædelgas, der erbilligst at udvinde. Derfor bruges netop argon som beskyttel-sesgas ved svejsning. Når man smelter metaller, der skal svejsessammen, leder man argon ned over det smeltede metal. Hervedfjerner man luftens oxygen, der ellers ville reagere med detsmeltede metal og hindre svejsningen.

Argon, krypton, xenon og neon udvindes som et biproduktved fremstilling af oxygen og nitrogen.

Krypton, xenon og neonKrypton og xenon bruges til at fylde i elektriske pærer, der skallyse ekstra kraftigt, fx landingslys i lufthavne. Hvis der varalmindelig luft i glaskolben, ville glødetråden brænde overefter få sekunder. Med krypton eller xenon holder glødetrådenlængere. Lysstyrken bliver større, for xenon er en dårlig varme-leder. Med xenon får glødetråden en højere temperatur, så denlyser kraftigere.

Neon kendes fra de mange lysreklamers neonrør. De rødefarver kommer fra luftarten neon, som er fyldt i rørene. Nårder sendes strøm gennem luftarten, lyser den rødt.� Kopiark 5.16

En- og fler-atomige molekylerÆdelgasserne findes altid som enkelte atomer, der bevæger sigfrit i luften. Ædelgassernes molekyler består således af kun etenkelt atom; man siger, at molekylerne er en-atomige. Alleandre luftarters molekyler består af mere end ét atom; de erfler-atomige.

I næste kapitel på side 117 forklares, hvorfor ædelgassernesmolekyler er en-atomige.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

LUFT

Et oxygenmolekyle indeholder to atomer; derfor skrivesden kemiske formel for oxygen som O2. Oxygenmolekylet erto-atomigt. Et nitrogenmolekyle indeholder også to atomer,og den kemiske formel for nitrogen skrives N2. Nitrogenmole-kylet er to-atomigt.

Når vi trækker vejret, er det molekyler, der kommer ned ilungerne. Nitrogen- og oxygenmolekyler er to-atomige, mensædelgassen argon indåndes som enkelte atomer.

Carbondioxidmolekylet har den kemiske formel CO2.Molekylet er tre-atomigt, for det indeholder tre atomer; et car-bon-atom og to oxygen-atomer. Da carbondioxidmolekyletindeholder to forskellige grundstoffer, er det en kemisk for-bindelse. Vandmolekylet, H2O, er også tre-atomigt. Det er ogsåen kemisk forbindelse.

Molekylemodeller og kemisk bindingI molekylebyggesættet er det kugler, der skal forestille atomer.Oxygen-atomets kugle er rød, nitrogen-atomets blå, carbonsort og hydrogen hvid. Der er huller i kuglerne, og der skal sæt-tes plasticpinde eller fjedre i hullerne, når man skal sætte ato-mer sammen til et molekyle. Et molekyle er kun korrekt byg-get, hvis alle huller er fyldt ud.

Når man skal bygge et hydrogenmolekyle, skal man sætteto hvide kugler sammen med en grå plasticpind. Pinden fore-stiller den kemiske binding, der holder de to hydrogen-atomersammen. Da der kun er et hul i de hvide kugler, kan der kunsættes en pind i. Det byggede hydrogenmolekyle kan derforskrives som H-H.

104

Mono, di og triI kemisprog bruger man ofte de internatio-

nale betegnelserne mono, di, tri for en, to,

tre.

Molekyler kan være

• en-atomige (mono-atomige)

• to-atomige (di-atomige)

• tre-atomige (tri-atomige)

I mange molekyler er der langt flere atomer

– nogle molekyler har flere tusinde.

I navnet carbondioxid fortæller stavelsen di,

at der er to oxygen-atomer i molekylet.

Molekylemodeller

Hydrogen Oxygen Nitrogen Carbondioxid Vand

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

LUFT

105

Nyttige oplysningerGas er en anden betegnelse for ordet luftart.

Ædelgasserne er de grundstoffer, der står i

det periodiske systems 8. hovedgruppe. Det

er helium, neon, argon, krypton, xenon og

radon.

Argon er det grundstof, der er tredjemest

af i atmosfæren, 1 %.

Helium er det grundstof, der er næstmest

af i Universet.

Et molekyle er den mindste del af et stof,

der kan eksistere selvstændigt.

Mono, di, tri er kemisprog for en, to, tre.

Ædelgassernes molekyler er en-atomige,

mens H2, N2 og O2 er to-atomige

Hydrogenmolekylet er bundet sammen af

en enkeltbinding.

Oxygenmolekylet har en dobbeltbinding.

I de røde kugler, der forestiller oxygen-atomer, er der tohuller. Når man skal bygge oxygenmolekylet, O2, skal man der-for sætte to pinde i. Det byggede oxygenmolekyle kan derforskrives som O=O.

Antallet af pinde eller fjedre mellem to atomer i et moleky-le viser antallet af kemiske bindinger, der holder de to atomersammen. I hydrogenmolekylet er der derfor en enkelt-binding,mens der i oxygenmolekylet er en dobbelt-binding.

I nitrogen-atomets blå kugle er der tre huller. Nitrogen-molekylet, N2, skal altså samles med tre pinde. De to nitrogen-atomer er bundet sammen af en såkaldt tripel-binding.

Carbondioxid er en kemisk forbindelse mellem carbon ogoxygen, CO2. Formlen viser, at der i molekylet er ét carbon-atom og to oxygen-atomer. De tre atomer i molekylet ligger iforlængelse af hinanden med carbon-atomet i midten; atomer-ne kommer i rækkefølgen OCO. Molekylemodellen viser, atbindingen mellem carbon-atomet og oxygen-atomerne er endobbeltbinding, for molekylet skal bygges som O=C=O.

Vandmolekylet, H2O, bygges med atomerne i denne række-følge: H-O-H. Man ser, at der kun er enkeltbindinger i vand-molekylet.� Kopiark 5.17 og 5.18

Luften i en el-pære En pære sættes i en fatning og forbindes til en stikkontakt.

Tænd for strømmen for at se, at pæren fungerer. Sluk deref-

ter for strømmen.

En bunsenbrænder tændes, og der åbnes helt for lufthullet.

Flammen sættes ind mod glasset af pæren, og flammen hol-

des på det samme sted. Lidt efter vil man se glasset bule ud.

Når man opvarmer mere, opstår der et lille hul i glasset.

Nu slukkes bunsenbrænderen. Stikkontakten tændes.

Hvad sker der?

Når en elektrisk pære fremstilles, fjerner man den atmosfæri-

ske luft i pæren og erstatter den med en blanding af luftarter-

ne nitrogen og argon. Glødetråden er af metallet wofram.

Hvis der er oxygen i pæren, vil metallet ved den høje tempe-

ratur straks reagere med oxygen, så glødetråden brænder

over. Da der blev hul i pæren, kom der noget atmosfærisk luft

ind i pæren, og der var nok oxygen til, at metaltråden straks

brændte over.

EKSP

ERIM

ENT

�

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

106

CAFE KOSMOS

KAN KÆMPEINSEKTERNEKOMME IGEN? For 300 millioner år siden fandtes der insekter med enmasse på flere kilogram. Der var enorme edderkopper,kolossale kakerlakker og skræmmende store skorpioner.Nogle af de flyvende insekter havde et vingefang pånæsten en meter. Hvis der i dag kom en sådan kæmpe-stor, blodsugende myg flyvende ind ad vinduet, ville defleste få en voldsom forskrækkelse. En tilsvarende guld-smed ville kunne tygge mindre pattedyr. I dag er det tungeste insekt den afrikanske goliatbille.Den kan have en masse på op til 100 g. Det største insekt er en vandrende pind. Den har enkropslængde på over 30 cm, og med benene straktmåler den over en halv meter.

� Hovedet af en guldsmed.

� En helt ny variant af en vandrende

pind blev fundet i 2008.

VERDENS STØRSTE INSEKT

I 2007 fandt man en forstenet skor-pion, der havde levet for 390 mil-lioner år siden. Denne skorpion erdet hidtil største insekt, som er fun-det. Skorpionen var større end etmenneske – 2,5 m lang. Dens klovar 46 cm lang.

Dengang havde disse insekter ikkenogen naturlige fjender; de rege-rede Jorden. Det gør insekternesådan set stadigvæk, for der findeslangt flere insekter på Jorden, endder findes andre dyr og mennesker.Når insekterne dengang var større,skyldes det, at luftens oxygenind-hold var helt oppe på måske 35 %,hvor det i dag er på 21 %. Da oxy-genindholdet i luften faldt, uddø-de kæmpeinsekterne.

I dag ville disse kæmpeinsekter ikkekunne flyve, for med det lavere oxy-genindhold i luften ville de ydersteled af insekternes ben ikke få nokoxygen. Da insekterne ikke har etblodkredsløb, kan der i dag kuntransporteres oxygen nok til insekt-ben, der er kortere end ca. 15 cm.

HVORDAN KOM OXYGEN I ATMOSFÆREN?

For ca. 4,5 milliarder år siden blevJorden dannet ved at store mæng-

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

107

CAFE KOSMOS

der kosmisk stof samledes. Det blevtil Solen, Jorden og de andre pla-neter. Jorden var dengang rødglø-dende, men da temperaturen faldttil under 100 °C, blev der dannethav på overfladen. Der var oxygenpå Jorden, for der var vand påJorden, men oxygen var bundet ivandmolekylerne. Der var ikke oxy-gen i atmosfæren.

I den første halvdel af Jordens histo-rie var der næsten intet frit oxygeni atmosfæren. Det frie oxygen blevdannet, når vandmolekyler i atmo-sfæren blev spaltet af lyn og sollys.Vandmolekylerne blev spaltet tilhydrogen, H2, og oxygen, O2. Delette hydrogenmolekyler steg tilvejrs i atmosfæren, og da Jordenstyngdekraft ikke kan holde fast pådem, forsvandt de ud i rummet. Detungere oxygenmolekyler blev til-bage i atmosfæren.

Et vigtigt skift i Jordens historieskete for ca. to milliarder år siden.

Der begyndte at komme oxygenfra Jordens overflade op i atmo-sfæren. Nogle blågrønalger, derhavde eksisteret i mere end en mil-liard år, begyndte nu at danne oxy-gen. Og det hævede indholdet afoxygen i atmosfæren markant.

Dengang var oxygen gift for delevende organismer. Det var fx bak-terier. Mange af dem findes stadig,for de fleste bakterier behøver ikkeoxygen for at leve, og mange nule-vende bakterier dør, hvis de får formeget oxygen.

Det stigende oxygenindhold var engigantisk forurening, der var årsa-gen til massedød af levende væse-ner. Kun de, der kunne tåle denstørre mængde oxygen, overleve-de. Livsvilkårene skiftede totalt, ogder kom nye former for liv, sombedre kunne tåle de nye forhold.Det åbnede en dør til den udvik-ling, som resulterede i kæmpein-sekterne og senere mennesket, ogden verden vi kender i dag.

DRIVHUSEFFEKTEN

Når der for mere end 300 millionerår siden, da kæmpeinsekterne leve-de, var så meget oxygen i luften,skyldes det måske, at der var ekstrameget carbondioxid i luften. Detbrugte planterne til fotosyntese,og den faste jord var dækket af enurskov af grønne planter. Ved foto-syntesen omdannede planternecarbondioxid til oxygen.

Efterhånden blev mængden af car-bondioxid i luften mindre. Det fiktemperaturen på Jorden til at faldeså meget, at der kom istider, hvorstore dele af Jorden bl.a. Danmarkvar dækket af is. Det er nemligsåledes, at mængden af carbon-dioxid i atmosfæren er afgørendefor temperaturen her på Jorden. Idag har vi det problem, at mæng-den af carbondioxid i atmosfærener stigende, og derfor stiger tem-peraturen på Jorden. Det skyldesdrivhuseffekten. Den kan du læsemeget mere om i kapitel 8.

� Verdens største insekt

– havskorpionen.

� Dyrkning af bakterier.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

108

DET VED DU NU OM LUFT

NITROGEN OG OXYGEN

CARBONDIOXID, CO2

� Den atmosfæriske luft er enblanding af forskellige luftarter.Der er 78 % nitrogen og 21 %oxygen samt små mængder afandre luftarter.

� Ved ånding bruges det ind-åndede oxygen til forbrændingaf carbon i føden. Herefterudåndes carbondioxid.

� Den atmosfæriske luft inde-holder kun ca. 0,0385 % carbon-dioxid.

� Carbondioxid er en tungluftart. Den synker ned gennemluften og lægger sig på jorden.

� Man kan bruge en CO2-indika-tor eller kalkvand til at afgøre,om en luftart er carbondioxid.

� Nitrogen er et meget stabiltmolekyle, der er svært at få tilat reagere.

� Halvdelen af alle atomer i jord-skorpen er oxygen.

� Man kan bruge en glødendetræpind til at afgøre, om enluftart er oxygen. I oxygen viltræpinden bryde i brand.

� Ved fotosyntese omdannerplanterne ved hjælp af sollysetluftens carbondioxid til oxygen.

ÆDELGASSERNE OG KEMISK BINDING

� Ædelgasserne er helium, neon,argon, krypton, xenon ogradon.

� Helium er den letteste af ædel-gasserne.

� Ædelgassernes molekyler inde-holder kun ét atom.Molekylerne er en-atomige.

� Hydrogen, oxygen og nitrogendanner to-atomige molekyler.H2, O2 og N2.

� Vandmolekylet, H2O, og car-bondioxidmolekylet, CO2, ertre-atomige.

� I et hydrogenmolekyle, H2, erder en enkeltbinding mellemhydrogen-atomerne.

� I et oxygenmolekyle, O2, er deren dobbeltbinding mellem oxy-gen-atomerne.

HYDROGEN

� Hydrogen er grundstof nr. 1.

� Hydrogen er den lettesteluftart.

� Der er ikke hydrogen i atmo-sfæren.

� Hydrogen kan fremstilles vedelektrolyse af vand.

� Knaldgas er en blanding afhydrogen og oxygen.

� Hydrogen påvises ved at sætteen brændende træpind hen tilen lille prøve i et reagensglas.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

UDFORDRING

� Hvor mange liter oxygen er der i enkubikmeter luft (1000 liter)?

� Hvordan kan man sammenlignefotosyntese og ånding?

� Hvilke problemer må der være medat trække vejret i en rumkabine?Hvor stor skal mængden af oxygenog carbondioxid være?

109

PRØV DIG SELV


� Hvor mange procent oxygen ognitrogen er der i atmosfæren?

� Hvilke andre luftarter er der iatmosfæren ud over oxygen ognitrogen?

� Hvilken kemisk formel har etoxygenmolekyle?

� Hvor mange atomer er der iædelgassernes molekyler?

� Med hvilken slags binding er deto atomer i hydrogenmolekylet,H2, bundet sammen?

� Med hvilken slags binding er deto atomer i oxygenmolekylet,O2, bundet sammen?

� Hvordan kan man påviseluftarten hydrogen?

� Hvorfor er oxygen en megetvigtig luftart?

� Hvilke forskelle er der på oxy-gen og nitrogen?

� Forklar, hvorfor man kan påviseoxygen med en glødendetræpind.

� Hvordan kan man påviseluftarten carbondioxid, CO2?

� Hvordan kan man påvise luftarten hydrogen?

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

Metaller 73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

og ioner� METALLER OG LEGERINGER

� METALTEKNOLOGI

� IONER

� METALLER – UDVINDING OG GENBRUG

� CAFE KOSMOS: GULD – TIL NYTTE OG TIL PYNT

Der findes ikke så meget af metallerne guld og sølv. Derfor er

de dyre. Da de også er smukke og meget holdbare, bliver de

brugt til smykker. Men metaller har mange vigtige funktioner.

I dette kapitel kan du læse, hvordan det moderne samfund er

afhængigt af metaller. De har været en helt afgørende

forudsætning for samfundets udvikling. Når forskerne finder

nye specielle egenskaber for et metal eller en legering, kommer

der udvikling i teknologien. Der vil blive gjort opfindelser, som

ingeniørerne udvikler til nye anvendelser. Metallerne har

en lovende fremtid.

Hvilke metaller kender du?

Hvilke egenskaber er vigtige for trådene i en brødrister?

Hvor bruger man lette metaller, dvs. metaller med lille densitet?

Hvilke metaller kan man finde i et køkken?

Hvordan ser genstande af jern, kobber og aluminium ud, når de er

nye, og når de er gamle?

111

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

METALLER OG IONER

Metaller og legeringerCykler, biler, flyvemaskiner, skibe, tog, togskinner og storebroer laves af metaller, og i vores hverdag er der massevis afgenstande, der indeholder metal. Vores hverdag kunne ikkefungere uden de muligheder, som metalgenstande giver os.Nogle gange har vi metallerne lige foran os. Vi kan se dem, ogvi kan røre ved dem. Andre gange er de overtrukket med pla-stic eller har fået en gang maling.

MetalegenskaberJern, aluminium, guld og sølv er metaller. I naturen findes 70grundstoffer, der er metaller. Ved stuetemperatur er de faste,dog ikke kviksølv, som er flydende. De fleste metaller bliver førstflydende ved meget høj temperatur. De har højt smeltepunkt.

Metallerne har metalglans, dvs. de har en blank, skinnendeoverflade. Metalglansen skyldes, at den blanke metaloverfladekaster næsten alt lys tilbage. De fleste metaller er grålige, mennår overfladen pudses, bliver de sølvskinnende. Guld er doggult, og kobber er rødt.

Metallerne har nogle specielle egenskaber, som kan udnyttesforskellige steder. • Metallerne er gode elektriske ledere, dvs. elektrisk strøm

løber let gennem dem. Især kobber bruges til ledninger.• Metallerne er gode varmeledere, dvs. varmeenergi flyttes let

gennem metallet. Det udnyttes fx, når varme skal trængegennem bunden i en gryde.

• Metallerne er stærke, men alligevel forholdsvis nemme atbearbejde. Man kan forme metaller til den form, manønsker.

Ca. 20 grundstoffer har ikke metalegenskaber. Disse grund-stoffer kaldes ikke-metaller. Det er fx svovl, oxygen, nitrogen ogcarbon. Dog kan carbon i form af grafit lede elektrisk strøm.

I det periodiske system bagest i bogen er der en rød trap-pelinje fra øverste venstre hjørne ned til nederste højre hjørne.På venstre side af trappelinjen har vi metallerne, mens grund-stofferne til højre for trappelinjen er ikke-metallerne.� Kopiark 6.1

112

Det flydende metalKviksølv har tidligere været brugt i

termometre. De må ikke længere sælges,

for kviksølv er et sundhedsfarligt metal.

Tandlægerne har i mange år fyldt huller i

tænderne ud med amalgam, der kan være

en blanding af sølv, tin og kobber med

kviksølv. Amalgamfyldninger er også

forbudt nu.

Glødetråden i en elektrisk pæreNår pæren er tændt, er glødetrådens tem-

peratur mellem 2000 og 3000 °C. Ved denne

temperatur er langt de fleste metaller smel-

tet. Glødetråden er lavet af metallet wolf-

ram, der har det højeste smeltepunkt af

metallerne, over 3400 °C.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

METALLER OG IONER

Letmetaller og tungmetallerNogle metaller er meget tunge, mens andre er lette. Derfordeles metallerne op i to grupper: letmetaller og tungmetaller.Letmetallerne har en densitet på under 5 g/cm3. Titan, alumi-nium og magnesium er letmetaller. De bruges ofte til bygningaf flyvemaskiner. Det letteste metal er grundstof nr. 3, lithium.Det kan flyde på vand.

Jern og kobber er tungmetaller. Tungmetallerne har typisken densitet fra 7 til 11 g/cm3, men nogle er meget tungere.Guld har en densitet over 19 g/cm3. De tungeste metaller erosmium og iridium. Hvis man fylder en 1 liters mælkekartonmed et af disse metaller, får den en masse på over 22 kg.

113

I køkkenet udnytter vi metallernes egenskaber.Densitet af metallerLetmetallerdensitet mindre end 5 g/cm3

Lithium 0,53 g/cm3

Magnesium 1,7 g/cm3

Aluminium 2,7 g/cm3

Titan 4,5 g/cm3

Tungmetallerdensitet større end 5 g/cm3

Zink 7,1 g/cm3

Jern 7,8 g/cm3

Kobber 9,0 g/cm3

Guld 19,3 g/cm3

Ædle og uædle metallerMange metaller er ikke blanke og ser ikke ud til at have metal-glans. Det skyldes, at der på overfladen er dannet en kemiskforbindelse mellem metallet og fx luftens oxygen. Hvis mansliber det yderste lag af, ses det blanke metal nedenunder. Formange metaller vil overfladen kort efter igen blive mat, fordimetal-atomerne på overfladen danner en kemisk forbindelsemed andre stoffer.

Disse metaller kaldes uædle metaller. Når man fx kigger pået stykke jern, ser man ikke jernet selv, men en kemisk forbin-delse mellem jern og oxygen.

Nogle metaller har dog altid en blank overflade. De kaldesædelmetaller. Det er fx guld, platin og sølv. Atomerne af dissegrundstoffer er så stabile, at de sjældent reagerer med andrestoffer. Derfor kan vi finde disse metaller i naturen. Alle andremetaller kan ikke findes rene i naturen. De findes som for-skellige kemiske forbindelser, der slet ikke ligner metaller. � Kopiark 6.2

GuldGrundstofsymbolet Au er en forkortelse af

det latinske navn aurum efter Aurora, der

var morgenrødens gudinde, Navnet guld

kommer fra det oldnordiske goll.

I et menneske er der 0,07 mg guld. I hav-

vand findes der millioner af ton guld, men

koncentrationen er så lille, at det aldrig vil

kunne betale sig at udvinde guld af hav-

vand.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

LegeringerEn legering er en sammensmeltning af to eller flere metaller.Herved får man nogle egenskaber, som de oprindelige metal-ler ikke har. Faktisk bruger man sjældent de rene metaller. Fxer guldsmykker aldrig rent guld. De er lavet af en legering,hvor der er blandet andre metaller i guldet. Det kan du læsemere om i Cafe Kosmos: Guld – til nytte og til pynt.

� Kopiark 6.3

Stål og rustfrit stålJerns egenskaber kan forbedres ved at tilsætte andre stoffer, såman får en legering. Rent jern er ikke særlig hårdt, men hvisder kommer carbon-atomer ind i jernet, bliver det meget hårdt.Man kan derfor forøge hårdheden ved at tilsætte carbon (0,15-1,5 %), når man vil lave jern om til det hårdere stål.

Karosseriet i biler fremstilles af stålplader, der skal bøjes tilden ønskede form. Stålet må derfor ikke være for hårdt. Dethar et carbonindhold på op til 0,25 %. Maskiner og værktøjskal være hårdere. Derfor har de et carbonindhold på omkring0,5 %. Meget hårdt stål får man med op til 1,5 % carbon. Hårdtstål bruges til bor og skæreværktøj, der kan bore og skære i jernog andre mere bløde metaller.

Man fremstiller rustfrit stål ved at blande metallerne nikkelog chrom i stål. Det forøger stålets modstandsdygtighed overfor angreb af vand, sved og andre kemikalier. Køkkenvaske,knive, gafler og skeer er ofte af rustfrit stål.� Kopiark 6.4

METALLER OG IONER

114

Metal

Kobber

Aluminium

Tin

Chrom

Brug

Elektriske ledninger ogvandrør. I et enfamiliehuser der omkring 200 kgkobber.

Alufolie til indpakning afmadvarer.

Belægning indvendig ikonservesdåser.

Belægning udvendig påvandhaner m.m.

Egenskab

Kan tåle at bøjes.Fremragende elektriskleder.

Kan tåle at bøjes.Reagerer ikke kemisk ved kontakt med mad.

Ikke giftigt.

Ruster ikke.

Brug af helt rene metaller

Aluminium og titanAlt på et fly skal være så let som muligt.

Derfor laves flyvemaskiner af aluminium,

for det er et letmetal. Aluminium er dog ikke

stærkt. Derfor bruger man en aluminium-

legering, der fx indeholder 95 % aluminium

mens resten er en blanding af kobber og

magnesium med små mængder af jern,

nikkel og silicium.

Understellet skal dog være utrolig stærkt.

Det skal kunne holde til en hård landing.

Her bruger man titan. Det er også et let-

metal, men dog tungere end aluminium.

Til gengæld er det lige så stærkt som stål.

Men det er meget dyrere.

Nyttige oplysninger Metalegenskaber er metalglans, høj elektrisk

ledningsevne og høj varmeledningsevne.

Tungmetallerne, fx jern og kobber, har en

densitet over 5 g/cm3.

Letmetallerne, fx magnesium og aluminium,

har en densitet under 5 g/cm3.

Ædelmetallerne, fx guld, platin og sølv,

reagerer sjældent med andre stoffer.

En legering er en sammensmeltning af to

eller flere metaller.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

METALLER OG IONER

115

Vi laver ”sølv”- og ”guld”-mønterI en dansk 50-øre er der en hel del kobber,

og mønten er da også kobberfarvet.

Vi kan forvandle den først til en sølvfarvet

mønt og derefter til en guldfarvet mønt.

I stedet for en rigtig mønt kan man

bruge et stykke kobber som ”mønt”.

Kobberet skal være helt blankt.

”Mønten” vaskes i sæbe og skylles ren

i vand.

En halv spatelfuld zinkpulver eller zink-

granulat hældes i 20 mL vand i et lille

bægerglas. En stor spatelfuld zinkchlorid,

ZnCl2, hældes oveni, og der røres rundt,

til alt zinkchlorid er opløst. Glasset

opvarmes, til væsken koger. ”Mønten”

lægges ned i væsken, og kogningen

fortsættes i ca. 2 minutter eller mere.

Herefter tages ”mønten” op med en

digeltang. Nu er ”mønten” flot sølvskin-

nende. Derefter holdes ”sølvmønten”

ind i flammen fra en bunsenbrænder,

og som ved et trylleslag forvandler

”sølvmønten” sig til en ”guldmønt”.

Der er selvfølgelig hverken en sølv-

eller guldbelægning på mønten, for der

er hverken sølv eller guld til stede.

Den sølvfarvede mønt opstår, fordi der

afsættes et ganske tyndt lag af det

sølvfarvede zink oven på mønten.

Når mønten derefter opvarmes, smelter

zinklaget, for zinks smeltepunkt ligger

lige over 400 °C, og gasflammens

temperatur er på mindst 800 °C.

Det smeltede zink trænger ind i

kobberlaget, så overfladen af kobber-

mønten omdannes til legeringen

messing, der har en flot skinnende

guldfarve.

EKSP

ERIM

ENT

�

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

METALLER OG IONER

116

MetalteknologiMetaller bruges meget, fordi ingen andre stoffer er så stærkeog samtidig så lette at forme. Der er flere metoder, man kanbruge, når man vil forme metaller.

TrækningKobbertråd til elektriske ledninger, ståltråd og andre formerfor metaltråde fremstilles ved med stor kraft at trække enmetalstang gennem et hul, der er lidt mindre end stangen.Herved bliver stangen lidt tyndere. Således trækkes stangenigennem fx 9-10 huller, der bliver mindre og mindre. På dennemåde bliver stangen tyndere og tyndere, og til sidst har manen metaltråd i den tykkelse, man ønsker.

Materialet, som tråden glider igennem og presses sammenaf, skal være meget hårdt, og det skal kunne klare det storeslid, når kilometer efter kilometer af metaltråd fremstilles.Her bruger man bl.a. ædelsten, som fx agat.

Guld er det metal, der er nemmest at trække ud til en langtråd. Et gram guld har et rumfang svarende til størrelsen af envanddråbe, og dette lille stykke guld kan trækkes ud til entråd på tre kilometer.

BladguldGuld er også det metal, der kan bankes tyndest. Man startermed et kvadratisk, papirtyndt (0,02 mm) stykke guld, derlægges i en maskine, som banker det tyndere. Guldstykketklippes op i nye kvadrater, der yderligere bankes ned i tyk-kelse. Det gentages flere gange, og til sidst er tykkelsen kunen titusindedel millimeter (0,0001 mm). Tykkelsen svarer til 3-400 atomer. Det er bladguld. Stykkerne er typisk 8 x 8 cm.

Man kan ikke tage et stykke bladguld op med fingrene, forguldet vil klæbe til fingrene. Det vil gå i stykker, og det vil væresvært at fjerne igen. Bladguld tages op med en fin pensel,hvorefter det placeres på det materiale, der skal forgyldes.Guldet holdes fast på penslen af en smule fedt. Det kommerpå penslen, ved at man trækker penslen hen over håret ellerkinden.

Bladguldet kan også holdes fast på penslen, hvis den gøreslidt elektrisk ved at gnide den på en særlig klods.

Prins Joachim får sit navn præget i guldtryk på

det første eksemplar af den nye salmebog.

Solen i SkiveRundt om byen Skive har man i rundkørsler

placeret 11 "stjerner". Her ser Dronning

Margrethe den største, Solen. Kuglen er

over 6 m høj. Overfladearealet er 135 kva-

dratmeter. Solen er belagt med 30 000 styk-

ker bladguld.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

METALLER OG IONER

117

ValsningFor de fleste metaller kan en tyk plade af metallet presses tilen tynd plade. Det foregår i en valse, hvor metalpladen pressesind mellem to metalruller af et hårdere metal. Rullerne skalkunne yde et meget stort tryk på metallet. For hver gang pla-den har været igennem rullerne, gøres afstanden mellem rul-lerne mindre, indtil pladen er blevet så tynd, som den skalvære.

Inden valsningen kan man opvarme metallet. Så går dethurtigere, for metallet bliver blødere ved opvarmning. Hvisman vil have en pæn overflade på metallet, valses det udenopvarmning. Det gør man fx, når man fremstiller alumini-umsplader eller alufolie til køkkenet.

HærdningNår et metal har været smeltet, og det afkøles, begyndermetallet at størkne flere steder samtidig. Der dannes småkrystaller af metal i det smeltede metal. Efterhånden, somstørkningen skrider frem, vil de størknede områder mødes, såder bliver grænseflader mellem krystallerne. Selv om metal-lerne altså ser helt glatte ud på overfladen, så er de opbyggetaf små metalkrystaller.

ZinkkrystallerUrtepotten er af zink. Man ser store

krystaller på overfladen. Normalt er metal-

krystaller så små, at man kun kan se dem i

et mikroskop, men zink er et af de metaller,

der kan danne store krystaller. Lysmaster

er lavet af jern med et overtræk af zink.

Det er ofte nemt af se store krystaller af

zink på overfladen af sådanne genstande.

Ved valsning af stål til grove plader har

stålet en temperatur på omkring tusind

grader.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

METALLER OG IONER

Man kan få små krystaller i et metal, hvis man smider detvarme metal direkte ned i fx koldt vand. Herved vil metalletstørkne så hurtigt, at krystallerne ikke får tid til at vokse. Etsådant metal med små krystaller bliver ofte meget hårdt,mens et metal, der er afkølet langsomt, får større krystaller ogderfor bliver mere blødt.

HårdhedDet er vigtigt at kunne fremstille et hårdt metal. Metallet påskæret af en kniv eller en saks skal selvfølgelig være hårdereend det materiale, der skal skæres. Ved at bruge et meget hårdtmetal, kan man slå huller i et blødere metal. I fagsproget sigerman, at man stanser huller i et metal.

I industrien benytter man flere forskellige metoder tilundersøgelse af metallers hårdhed. Ved én metode trykkerman med en bestemt kraft spidsen af en diamant ned i metal-let, hvorefter man måler, hvor stort et areal diamantspidsenhar dannet i overfladen af metallet (Vickers-hårdheden).

Ved en anden metode presser man en hærdet stålkugle nedi metallet, hvorefter man måler diameteren af den fordybning,der er dannet i metallet (Brinell-hårdheden). � Kopiark 6.5

StøbningNår man skal støbe, smelter man metallet, og hælder det der-efter ned i en støbeform, hvor metallet afkøles og størkner.Formen er lavet i to halvdele, så den kan åbnes, lige så snartdet flydende metal er størknet. Herefter kan det størknedemetal tages ud af formen. På denne måde er det hurtigt atfremstille mange metalgenstande. Man kan støbe alt lige frasmå maskindele til store statuer.

Støbeformen skal kunne tåle det smeltede metals højetemperatur. En støbeform til fremstilling af fx en skibsskruetil et stort skib bygges af sand og cement. Til mindre metal-genstande til fx en bilmotor bruger man en form, der kan gen-bruges, men det kan selvfølgelig kun lade sig gøre, hvis for-men har et højere smeltepunkt end det smeltede metal, manhælder ned i den.

Hvis en form er lavet af jern, kan man støbe genstande afaluminium, kobber og zink i den.

118

Krystaller i meteoritterNår man finder en sten med meget jern og

nikkel, kan den komme ude fra rummet.

Disse sten er afkølet ekstremt langsomt, og

de har derfor en helt speciel krystalstruktur,

som ikke findes på Jorden.

På Danmarks Tekniske Museum støber børn

tinsoldater. Flydende 400 grader varmt tin

hældes i støbeformen

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

METALLER OG IONER

119

Brug en bidetang til at klippe enden med øjet af

en synål. Synålen skal klippes, så den er ca. 2 mm

længere end en korkprop fra fx en vinflaske. Evt.

skal et stykke af proppen skæres af. Tryk derefter

synålen ned gennem en korkprop, så spidsen af

nålen lige akkurat stikker lidt ud, mens den

tykke ende af nålen er lige i overfladen af prop-

pen. Læg ”mønten” på et stykke træ. Sæt prop-

pen oven på mønten med spidsen af nålen mod

mønten, og slå. Jernet i synålen er hårdere end

møntens metal. Nålen knækker ikke. Den holdes

på plads af korkproppen.

Svejsning af stålrør til fjernvarme.

En synål slås igennem en ”kobbermønt”

EKSP

ERIM

ENT

Nyttige oplysninger Bladguld har en tykkelse på en titusindedel

millimeter.

Hærdning af stål foregår ved hurtig afkø-

ling af det varme stål.

Støbning foregår i en støbeform.

Svejsning foregår ved at kanterne på to

stykker metal opvarmes, så kanterne smelter

sammen.

Lodning kræver et loddemetal med lavere

smeltepunkt end de to metalstykker, der

skal loddes sammen.

SvejsningNår man vil lave en virkelig holdbar samling mellem to stykkermetal, svejses de sammen. Man holder de to stykker tæt sammenog opvarmer derefter kanterne, så metallerne smelter sammen.Det er ofte jern, der svejses, men aluminium kan også svejses.

Opvarmningen kan ske ved autogensvejsning, hvor manlaver en svejseflamme ved at brænde en blanding af gassenacetylen og ren oxygen. Temperaturen i svejseflammen blivermere end 2000 °C.

Opvarmningen kan også ske ved elektrosvejsning, hvor mansender en kraftig strøm igennem samlingen mellem de to me-taller. Den elektriske strøm opvarmer metallet, så det smelter.

LodningVed lodning laver man også en holdbar forbindelse mellem tometalstykker, men uden at smelte metallerne. Man bruger etloddemetal. Det kan være loddetin. Det er en legering af tinog sølv. Den skal kun opvarmes til nogle få hundrede gradercelsius, før den smelter. Loddetinnet opvarmes af en lodde-kolbe. Loddetin bruges til lodning af tynde metalstykker ogelektroniske komponenter.

Loddemetallet skal have et smeltepunkt, der er lavere endsmeltepunkterne af de metaller, der skal bindes sammen. Lodde-metallet varmes op, til det smelter, og det får lov at løbe ned imellemrummet mellem de to metalstykker. Når loddemetalletstørkner igen, er de to metalstykker bundet sammen. � Kopiark 6.6 og 6.7

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

METALLER OG IONER

120

IonerI naturen er det kun ædelmetallerne, der kan findes som fritmetal. Alle andre metaller findes i kemiske forbindelser sommetal-ioner. Hvad er ioner?

Elektronerne i atomerneAlle atomer er opbygget af de tre partikler: protoner, neutro-ner og elektroner. Protonerne og neutronerne findes i atom-kernen, mens elektronerne findes i skaller omkring atomker-nen. Man kan forestille sig elektronerne i baner omkringatomkernen, lidt som planeterne bevæger sig omkring Solen.

Protonerne er positive, mens elektronerne er negative. Daatomet skal være neutralt, er der lige så mange elektroner,som der er protoner. I fx et atom af grundstof nr. 17, chlor, erder 17 protoner i kernen, og 17 elektroner rundt om kernen.

I den elektronskal, der er nærmest kernen, kan der kunvære to elektroner. I næste elektronskal, 2. skal, kan der væreotte elektroner. I 3. skal kan der være i alt 18 elektroner. Detmaksimale antal elektroner i en skal kan angives ved udtryk-ket 2n2, hvor n er skallens nummer.

Grundstof nr. 17, chlor, har 17 elektroner. Der er to i før-ste skal, otte i anden og syv i tredje skal. Det skrives 2, 8, 7. I den yderste skal er der dog aldrig mere end højst otte elek-troner.

I grundstoffernes periodiske system bagest i bogen kanman se elektronfordelingen for alle grundstofferne. Helt til ven-stre er angivet periodenummeret. Det fortæller, hvor mangeelektronskaller der er i et bestemt grundstof. Fx er grundstofnr. 26, jern, placeret ud for 4. periode. Det er fordi, jernatomethar elektroner fordelt på fire elektronskaller.

2n2

Formlen viser, hvor mange elektroner der

maksimalt kan være i den n´te skal. n er

skallens nummer.

Grundstof nr. 2, helium

Grundstof nr. 6, carbon

Grundstof nr. 7, nitrogen

Grundstof nr. 12,magnesium

Grundstof nr. 17,chlor

2 protoner

6 protoner

7 protoner

12 protoner

17 protoner

2

2, 4

2, 5

2, 8, 2

2, 8, 7

Elektronfordelingen i atomerne

Elektronfordelingen i et jernatomJernatomet har 2 elektroner

i inderste skal, 8 i anden,

14 i tredje og 2 i fjerde skal.

Elektronfordelingen er 2, 8, 14, 2.

Jern

26 Fe T s = 1540 °C

T k = 2760 °C

d = 7,87 g/cm 3

2 8

14 2

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

METALLER OG IONER

121

Dannelse af metal-ionerGrundstof nr. 11 er natrium. Det kemiske symbol for natri-um-atomet er Na. Atomet har 11 protoner i kernen og 11 elek-troner udenom. Da der er lige mange protoner og elektroner,er atomet neutralt.

Natriums elektronfordeling er ikke stabil. De 11 elektro-ner er fordelt med to i 1. skal, otte i anden og en i 3. skal.Elektronen i 3. skal er kun løst bundet, og der skal kun lidtenergi til, for at elektronen løsrives fra atomet. Hvis det sker,vil antallet af protoner i kernen stadigvæk være 11, men nu erder kun 10 elektroner. Hele atomet har derfor en elektrisk lad-ning på 1+. Derfor kaldes det ikke længere et atom, men enion. En ion er altså et atom med en elektrisk ladning. Detkemiske symbol for natrium-ionen er Na+.

Reaktionen for dannelse af en natrium-ion skrives: Na ➝ Na+ + e–, hvor e– er symbolet for en elektron.� Kopiark 6.8 og 6.9

ÆdelgasreglenElektronfordelingen for natrium-atomet er 2, 8, 1. Ved æn-dringen af natrium-atomet til ionen Na+, skiftede fordelin-gen til 2, 8. Herved får ionen otte elektroner i yderste skal, ogdermed er ædelgasreglen opfyldt. Ædelgasreglen siger, at ato-mer med samme elektronfordeling som en ædelgas er særligstabile. Ædelgasserne har netop otte elektroner i yderste skal.Alle andre atomer har færre. Dog har den første ædelgas,grundstof nr. 2, helium, kun to elektroner. Faktisk bør ædel-gasreglen udtrykkes på følgende måde: Ioner med samme elek-tronfordeling som en ædelgas er særlig stabile.

Magnesium, grundstof nr. 12, har elektronfordeling 2, 8,2. Magnesium-atomet har heller ikke en stabil elektronforde-ling. De to elektroner i tredje skal er kun løst bundet. Hvismagnesium-atomet mister disse to elektroner til et andet stof,dannes en magnesium-ion, Mg2+. Denne ion har netop otteelektroner i anden skal, som nu er blevet yderste skal. Herveder ædelgasreglen opfyldt for ionen Mg2+. Vi får aldrig dannetfx ionerne Mg+ eller Mg3+, for i disse ioner er ædelgasreglenikke opfyldt.

Reaktionen for dannelse af en magnesium-ion skrives: Mg ➝ Mg2+ +2 e–

ÆdelgasreglenIoner med samme elektronfordeling som en

ædelgas er særlig stabile.

Natrium-atom

Natrium-ion

Dannelse af en natrium-ionNår et natrium-atom mister en elektron,

bliver det til en natrium-ion.

Magnesium-atom

12+

Magnesium-ion

12+

Dannelse af en magnesium-ionNår et magnesium-atom mister to elektroner,

bliver det til en magnesium-ion.

Na11

Natrium

Mg12

Magnesium

Na+

11

2+

Mg12

Magnesium-ion

281

282

28

28

Natrium og magnesiumElektron-

fordelingen

i atomer og

ioner af

natrium og

magnesium.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

METALLER OG IONER

1., 2. og 3. hovedgruppe i det periodiske systemAlle atomer af grundstofferne i 1. hovedgruppe har netop énelektron i yderste skal. Den mistes let, og ionerne vil derforalle få en positiv ladning på én. Fx bliver hydrogen, H, til enhydrogen-ion, H+. lithium, Li, til en lithium-ion, Li+, og kali-um, K, til en kalium-ion, K+.

Atomerne i 2. hovedgruppe har to løst bundne elektroneri yderste skal. Når de mistes, har de dannede ioner opfyldtædelgasreglen. Fx bliver et calcium-atom, Ca, til en calcium-ion, Ca2+.

I 3. hovedgruppe bliver fx aluminium, Al, til en alumini-um-ion, Al3+. Reaktionen kan skrives: Al ➝ Al3+ + 3 e–.

Ikke-metallernes ionerHydrogen er placeret i 1. hovedgruppe, men det er en heltusædvanlig placering for et ikke-metal. Størstedelen af ikke-metallerne findes i 5., 6. og 7. hovedgruppe. Det er fx nitrogen,oxygen og chlor.

Oxygen-atomet har seks elektroner i yderste skal. Hvis detmister disse seks elektroner, vil atomet blive til en ion medædelgasreglen opfyldt, men ikke-metallerne afgiver sjældentelektroner. De optager elektroner, fx fra metal-atomer. Derforoptager oxygen-atomet to elektroner og får herved otte elek-troner i yderste skal. Oxygen-atomet bliver til en negativ ion,en oxid-ion, O2–. Hermed er ædelgasreglen opfyldt.

På samme måde optager grundstof nr. 17, chlor, en enkeltelektron. Chlor står i 7. hovedgruppe, fordi chlor-atomernehar syv elektroner i yderste skal. Ved at optage en elektron bli-ver chlor-atomet til en chlorid-ion, Cl–.

Reaktionerne for dannelse af en oxid-ion og en chlorid-ionkan skrives således: O + 2 e– ➝ O2– og Cl + e– ➝ Cl–.

� Kopiark 6.10 og 6.11

ReaktionsskemaerEt reaktionsskema viser, hvilke stoffer der reagerer med hin-anden, og hvilke nye stoffer der dannes ved reaktionen. Destoffer, der reagerer med hinanden, kaldes reaktanter. De stof-fer, der dannes, kaldes produkter. Man kan skrive et symbolskreaktionsskema på denne måde: reaktanter ➝ produkter.

122

Li Be

Na Mg

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe

Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn

He

B N O F Ne

Al Si P S Cl Ar

Fr Ra Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg UubUutUuqUup

La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

H

C

IonerAlle metallerne danner positive ioner.

Natrium-ionen har formlen Na+.

Ikke-metallerne danner oftest negative

ioner.

Oxid-ionen har formlen O2–.

Chlorid-ionen har formlen Cl–.

Hydrogen er et ikke-metal, men danner

ionen H+.

Nyttige oplysninger Ædelgasreglen: Ioner med samme elektron-

fordeling som en ædelgas er meget stabile.

Metallerne danner positive ioner, når metal-

atomet afgiver elektroner.

Ikke-metallerne danner negative ioner, når

atomet optager elektroner.

Metal-ioner lyser med en særlig flammefar-

ve, når de opvarmes til høj temperatur.

Det periodiske system

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

METALLER OG IONER

123

Magnesium reagerer med luftens oxygen og med vanddamp. Jern reagerer med luftens oxygen.

Et stykke magnesiumbånd på ca. 10 centimeters

længde holdes med en digeltang. Magnesium-

båndet holdes ind over en bunsenbrænderflam-

me, så den nederste ende af magnesiumbåndet

antændes. Hold det brændende magnesium

hen over en keramisk flise. Kig ikke direkte på

flammen, for lyset er meget kraftigt.

Ved reaktionen mellem magnesium og luftens

oxygen dannes der et fast, hvidt stof, magnesium-

oxid, MgO.

Hæld lidt vand i bunden af et bægerglas. Der

fyldes oxygen i glasset, og en glasplade lægges

over. Noget ståluld rulles sammen til en kugle.

Med en digeltang holdes stålulden ind i

bunsenbrænderflammen, indtil stålulden gløder.

Glaspladen fjernes, og kuglen føres hurtigt ned

i bægerglasset.

Ved reaktionen med oxygen brænder jernet til

det faste stof jern-oxid, Fe2O3. Man ser, at der

falder glødende stumper af jern-oxid og små

dråber af glødende, smeltet jern ned i vandet.

EKSP

ERIM

ENT

FlammefarverNår metaller brænder, udsender de et kraftigt lys. Magnesiumog jern udsender hvidt lys, men nogle metaller udsender far-vet lys. Man kalder det metallernes flammefarve.

Det udnytter man i fyrværkeri. I krudtet har man tilsatkemiske stoffer, der indeholder ioner af forskellige metaller,så man på den mørke nattehimmel får røde, grønne, gule ogviolette farver.� Kopiark 6.12

�

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

METALLER OG IONER

Metallerne – udvinding og genbrugJern er det billigste metal. Aluminium er tre gange så dyrt somjern. Kobber er fire gange dyrere end jern. Sølv er 1000 gangedyrere, mens guld er 30 000 gange dyrere. Prisen afhænger af,hvor meget der findes i jordskorpen, og hvor dyrt det er atudvinde metallerne. I jorden er der meget mere aluminiumend jern, men aluminium er meget dyrere at fremstille.

Metallernes forekomstI Jordens skorpe, dvs. den alleryderste del af Jorden, både landog hav, er der mest af grundstoffet oxygen og næstmest af sili-cium. Begge stoffer er ikke-metaller, og de findes i forskelligekemiske forbindelser i jorden. Hydrogen får så høj en place-ring, fordi der er masser af havvand, og hydrogen er en del afvandmolekylet. Hvis man ser på hele Jorden, kommer jern indpå en førsteplads. Det skyldes, at der er masser af jern indemidt i Jorden.

Det er meget få metaller, der findes som rene grundstoffer.De fleste findes som kemiske forbindelser i sten. En sådan sten,der indeholder et metal, kaldes en malm. Hvis indholdet afmetallet i malmen er for lille, vil omkostningerne ved atudvinde metallet måske blive for store. Selv hvis metalindhol-det i malmen er højt, kan det ikke betale sig at udvinde det,hvis den samlede forekomst af metallet i området er for lille.

MinerNogle metaller kan man grave ud på jordoverfladen i en åbenmine, men ofte må man grave lange gange nede i jorden. Bl.a.derfor er der enorme udgifter forbundet med minedrift. Derskal også bygges en stor fabrik, beboelsesområder, veje og evt.en havn.

På Grønland har man fundet flere forekomster af metal,men det har hidtil været for dyrt at anlægge miner i størremålestok. Hvis isen i Nordhavet fortsætter med at smelte, bli-ver Grønland langt mere interessant til minedrift. I Syddan-mark er der ingen udvinding eller fremstilling af metal. Viimporterer alt.

124

Oxygen 62%

Silicium 21%

Aluminium 7%

Hydrogen 3%

Calcium 3%

Jern 2%

Magnesium 2%

Fordelingen af grundstoffer i Jordens overflade

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

METALLER OG IONER

Udvinding af metal – ristning og reduktion Nogle ganske få metaller findes i kemiske forbindelser, derkun skal opvarmes lidt for at spaltes, så det rene metal bliverfrit. Det er fx kviksølv. Ved opvarmning af nogle kviksølvfor-bindelser flyder det rene kviksølv ud.

Andre kemiske forbindelser med fx kobber skal opvarmeskraftigt. Ved opvarmningen reagerer luftens oxygen med kob-berforbindelsen, så der dannes et kobber-oxid. Det kalderman en ristning. For derefter at fjerne oxygen fra kobberetblander man kobber-oxidet med glødende kul. Carbon-ato-merne i kullet fjerner oxygen fra kobber-oxidet, så der dannescarbondioxid og det rene metal. Denne proces kaldes enreduktion. Jern fremstilles også ved en reduktion. � Kopiark 6.13

Fremstilling af jern Jern udvindes ofte af jernmalmen, magnetit, der er et jern-oxidmed formlen Fe2O3. Jernmalmen blandes med kul og kalk i enhøjovn, der kan være op til 40 meter høj og 10 m bred.

I højovnen brændes kullet af, og den dannede luftart car-bonmonoxid, CO, reagerer med jern-oxidet, så der dannessmeltet, glødende jern. Det løber ned gennem højovnen ogkan aftappes forneden. Efterhånden som jernet aftappes, ogkullet brænder, fylder man mere kul og jernmalm ind foroveni højovnen.

Fremstilling af aluminium - elektrolyseAluminium er det metal, der er mest af i Jordens overflade.Der er aluminium i hver eneste håndfuld jord, men indholdeter ofte for lille, til at det kan betale sig at udvinde det.

Nogle metaller, som fx aluminium, er så kraftigt bundet ide kemiske forbindelser, at man kun kan få det rene metal udved elektrolyse. Her sender man elektrisk strøm gennem densmeltede sten. Det kræver meget elektrisk energi, og det er der-for en dyr proces.

Aluminium udvindes af mineralet bauxit, der indeholderop til 40 % aluminium-oxid, Al2O3. Bauxit skal smeltes, menda det har et smeltepunkt på ca. 2000 °C, vil det kræve megetenergi. Det løses ved at blande bauxit med stoffet kryolit, for

125

Lag af fast elektrolyt

Bauxit i smeltet kryolit

Stålbeholder

Elektrode af grafitIndervæg

af grafit

Smeltet aluminium, der synker til bunds.

Gasser

Jernmalm,stenkul ogkalk

Varm luft

Smeltejern

Slagger

Højovn – fremstilling af jern

Aluminiumfremstilling

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

METALLER OG IONER

herved falder smeltepunktet for blandingen næsten tusindgrader. Så spares megen energi. Ved elektrolysen spaltes alu-minium-oxidet, så man får det rene aluminium.

KorrosionMed undtagelse af ædelmetallerne reagerer alle metaller medluftens oxygen. Denne reaktion kaldes korrosion. Jern er ogsåudsat for korrosion. Man siger, at jernet ruster.

Mange metaller, som fx aluminium, reagerer med luft ogvand, men på disse metaller dannes der en beskyttende hindeaf metal-oxid. Et nyt stykke aluminium er helt blankt, menefter nogle måneder bliver overfladen mat. Overfladen er ble-vet til aluminium-oxid, og denne hinde er meget stærk. Denbeskytter det underliggende aluminium mod yderligere angreb.I rustfrit stål danner chrom-atomerne på overfladen et lag afchromoxid. Det beskytter jernet nedenunder. Jern har det des-værre ikke på samme måde, men danner rust.

126

Aluminiums stærke hinde

Hjørnet af et 3-4 mm tykt stykke

aluminium holdes ind i en bunsen-

brænderflamme. I løbet af kort tid kan

man se, hvordan metallet i hjørnet

bliver flydende, men det flyder ikke ud.

Man kan se, hvordan det flydende

metal holdes på plads af en hinde.

Hvis man tager en knappenål og

prikker hul på hinden, løber der

flydende metal ud af hullet. Her ser

man, hvordan rent aluminium ser ud.

Det yderste lag på et stykke aluminium

består af aluminium-oxid, Al2O3.

Det har et smeltepunkt på over

2000 °C, mens aluminium smelter

allerede ved 660 °C.

EKSP

ERIM

ENT

Oxygen (O2)

Aluminium

Aluminium

Luftens oxygen kan ikke komme igennem det beskyttende lag.

Aluminium reagerer med oxygen og dan-ner et beskyttendelag af aluminium-oxid, Al2O3.

Aluminiums stærke overflade

�

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

METALLER OG IONER

127

RustJern er det metal, der bruges mest. Der er meget af det, det erbilligt at udvinde, og det er let at bearbejde. Det har dog enstor ulempe. Det tåler ikke luft og vand. Jern ruster, og rustenforhindrer ikke, at jernet ruster videre neden under den førstdannede rust

Man kan beskytte jern mod rust på flere måder. Den mestsimple er ved en overfladebehandling. Man kan ved fremstil-ling af jerngenstanden lægge et beskyttende lag af et andetmetal udenpå. Det kan være zink, chrom eller nikkel. Mankan også male hele jerngenstanden. Det hindrer luft og vandi at komme i kontakt med metallet. Der er flere andre meto-der. De bliver beskrevet i Kosmos C.� Kopiark 6.14 og 6.15

Genbrug af metallerDer er ikke ubegrænsede mængder af metaller i jorden, og denene mine efter den anden bliver tømt. Derfor forsøger man atindsamle brugte metaller og genbruge dem. Det bliver heldig-vis lettere, for jo mindre der er af et metal, jo dyrere bliver det.Så det kan betale sig at indsamle metalaffald.

Det er ikke nemt at genbruge metaller. Metalaffaldet skalindsamles og transporteres til en genbrugsfabrik, og her skalhvert metal skilles fra alle andre metaller og stoffer. I førsteomgang sorterer man i hånden. Derefter bruger man en kraf-tig magnet, der opsamler alle jerngenstande.

Jern bliver der ikke mangel på foreløbig, for man har alle-rede fundet nye, store forekomster, men kobber kan der blivemangel på, for man har ikke fundet tilstrækkeligt med nyeforekomster. Måske er der kun kobber til 100 års forbrug. Detvil give os problemer, for vi kan ikke undvære kobber til elek-triske ledninger. Derfor genbruges meget kobber, og man reg-ner med, at ca. 80 % af alt kobber, som man har fundet, stadiger i brug.

Aluminium er dyrt at fremstille, og derfor indsamler mangammelt aluminium som fx sodavands- og øldåser. Det ernemlig langt billigere at smelte det hele om end at fremstillenyt aluminium.

I en almindelig personbil kan der ud over jern være fx 45 kg aluminium, 10 kg bly, 5 kg zink og 9 kg kobber.

Nyttige oplysninger Det billigste metal er jern.

Malm er mineraler med et højt indhold af et

metal.

Aluminium er det hyppigst forekommende

metal i jordskorpen.

Ved ristning opvarmes malmen kraftigt i fri

luft.

Ved reduktion opvarmes malmen sammen

med fx kul.

Korrosion er betegnelsen for metallers reak-

tion med vand og luft.

Rust dannes, når jern reagerer med luft og

vand.

73431_kosmos B_090-180_r1 7/28/08 10:43 AM

128

CAFE KOSMOS

GULDTIL NYTTE OG TIL PYNTAlle ved, at guld er meget dyrt. Alligevel kan det imoderne huse betale sig at isolere med guld.

� To astronauter på rumvandring.

Den anden spejles i guldet i visiret.

� Mønter af helt rent guld bruges kun som investering. De gemmes i en bankboks.

ten udefra, virker visiret som etspejl. Det reflekterer 98 % af denkraftige varmestråling i Solens lys.Vi mærker ofte varmen fra Solen,men her på Jordens overflade ersollyset blevet dæmpet af atmosfæ-ren. Ude i rummet rammes astro-nauten direkte af lyset og deninfrarøde stråling fra Solen ville fåhuden på astronautens ansigt til atkoge. Af samme årsag beskytterman satellitter mod for kraftigopvarmning ved at pakke dem ind ityndt guldfolie.

GULD I SOLBRILLER

Denne teknologi er blevet brugtsom mode. Glassene på nogle sol-briller er belagt med et megettyndt lag rent guld. Man ser fintgennem glassene, men udefra vir-ker de som et gul-farvet spejl.

GULDLEGERINGER

Der er guld i en iPod, i en telefon, ien pacemaker og i rumraketter.Elektronikindustrien bruger mereend 150 ton guld om året. Guld ernemlig en god elektrisk leder. I encomputerchip forbindes det indre

ENERGIRUDER

Det koster rigtig mange penge atopvarme vore huse om vinteren.Myndighederne kræver, at nybyg-gede huse skal være mere energi-besparende end tidligere. Derfor erkravene til husenes isolering sat op.I vægge, gulve og især i lofterneskal tykkelsen af isoleringsmateria-let være større og større. Men detmeste varme ryger ud af vinduerne.

Man kan spare energi ved at brugetermoruder med flere lag glas ogmed varmeisolerende luftarter somædelgassen argon i lagene mellemglassene, men rigtige ”energiru-

der” får man ved bl.a. at bruge guld.Et af glassene i ruden har fået entynd belægning af fx guld. Laget afguld er så tyndt, at man ser ligegennem det, men guldlaget harden funktion, at det reflekterer denvarmestråling (den infrarøde strå-ling), der kommer fra den varmestue. Varmen kastes tilbage.

KOGT ASTRONAUT

Opdagelsen af at guld kaster var-mestråling tilbage, blev efterprøvetaf astronauter. Deres visir på hjel-men er belagt med et sådan tyndtlag guld. De kan sagtens se ud gen-nem det, men når vi ser astronau-

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

129

CAFE KOSMOS

naturkatastrofer går prisen på guldop. I urolige tider vil mange købeguld i håb om, at det kan holde sinværdi i modsætning til aktier ogobligationer. Set over lang tid harguld altid været en god investering.Priserne stiger stadig, for det bliverstadig sværere at grave mere guldop. For at finde mere guld må mangrave længere og længere ned ijorden. Det er rentabelt, hvis blotder kan udvindes 10 g guld af et tonmalm. Endelig er der også blevetstørre efterspørgsel rundt om i ver-den, fx på grund af den voksendevelstand i bl.a. Kina og Indien.

I 2007 steg prisen på guld med 32 %.En terning på 1 cm3 koster omkring2000 kr. Der udvindes mere end2000 ton om året. I alt er der hidtiludvundet så meget guld, at detsamlet ville fylde en terning med ensidelængde på 20 m.

Danmarks Nationalbank har i man-ge år ejet den samme mængdeguld. Det er 67 ton guld til en værdiaf over otte milliarder kroner. Stør-stedelen af det danske guld opbe-vares i London, mens resten er pla-ceret i hhv. Fort Knox i USA, iSchweiz og i Nationalbanken i Kø-benhavn. I USA har man den størstemængde af guld.

� En turist foran Peterskirken i Rom. Glassene på solbrillerne har en tynd

belægning af guld

af chippen med ydre ledninger vedlodninger med guld. Det brugesogså til overfladebelægning af kon-takter. Andre metaller vil vedsådanne kontaktpunkter dannekemiske forbindelser, som fx oxider,der ikke leder den elektriske strøm.Det sker ikke med guld. Guldover-fladen ændres ikke ved, at der slårgnister fra overfladen, og ædelme-taller danner ikke kemiske forbin-delser på overfladen ved kontaktmed andre stoffer.

GULDSMYKKER

Ædelmetallerne er velegnede somsmykker. Metallerne reagerer ikkemed hud, vand, sæbe, og hvad deellers kommer i kontakt med. Menda guld er blødt, kan man ikkebruge rent guld som smykker. Detvil få mærker af stød og slag. Detbøjes nemt og får ridser.

I guldsmykker har man blandet ethårdere metal i guldet. Oftest til-sætter man kobber, der er hårdereend guld. På grund af kobbers rødefarve får sådanne guldsmykker enmere rødlig farve. Legeringen hvid-guld har en mere hvid farve end

guld. Det skyldes, at man i stedetfor kobber har tilsat sølv, det sølv-farvede nikkel eller det dyre, sølv-farvede platin. Noget af det bedsteat fylde i huller i tænderne er guld.For at gøre det hårdere bruger manen legering med platin.

For at vide, hvor meget guld derfaktisk er i et guldsmykke, har manindført betegnelsen karat. Et heltrent stykke guld har 24 karat. Et 18karat smykke indeholder kun 75 %rent guld. I et sådant smykke harman præget tallet 750 ned i bagsi-den af smykket. Det fortæller, hvormange promille (tusindedele) rentguld der er i smykket.

I Danmark må man sælge guld-smykker, hvor kun en tredjedel errent guld, dvs. 8 karat. I Frankrig erdet kun tilladt at sælge guldsmyk-ker på mindst 18 karat, men iTyskland må man sælge guldsmyk-ker på kun 4 karat. Her er kun 16 %rent guld.

PRISEN PÅ GULD

Prisen på guld går op og ned.Specielt i tider med uro, krige og

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

130

DET VED DU NU OM METALLER OG IONER

METALLER OG LEGERINGER METALTEKNOLOGI IONER

� Metallerne har metalglans, og de er gode elektriske ledere. De er også gode varmeledere.

� Grundstofferne deles op i metaller og ikke-metaller.

� Metallerne deles op i letmetaller og tungmetaller.

� Ædelmetallerne er fx guld,platin og sølv.

� Legeringer er en sammensmelt-ning af to eller flere metaller.

� Stål er jern med omkring 1 %carbon.

� Rustfrit stål er stål med nikkelog chrom.

� Messing er en legering af zinkog kobber

METALLERNE – UDVINDING OG GENBRUG

� Jern er det billigste metal.

� I jorden er der meget mere alu-minium end jern

� Aluminium er meget dyrt atudvinde.

� Malm er navnet på sten, derindeholder meget af et metal.

� I Danmark er der ingen udvin-ding eller fremstilling af metaller.

� Jern ruster. Aluminium danneren beskyttende hinde af alumi-nium-oxid.

� Metaltråde fremstilles vedtrækning.

� Bladguld er omkring 0,0001 mm tykt.

� Metalplader gøres tyndere vedvalsning.

� Ved hærdning bliver metallerhårdere.

� Ved svejsning smeltes metallersammen

� En positiv ion dannes ved, at etatom afgiver en eller flere elek-troner.

� Metallerne danner positiveioner.

� En natrium-ion har det kemiskesymbol Na+, en magnesium-ionMg2+.

� En negativ ion dannes ved, atet atom modtager en eller flereelektroner.

� Ikke-metallerne danner nega-tive ioner.

� En chlorid-ion har det kemiskesymbol Cl–, en oxid-ion O2–.

� Ædelgasreglen siger, at ionermed samme elektronfordelingsom en ædelgas er særlig sta-bile.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

131

PRØV DIG SELV

KAN DU HUSKE?

FORSTÅR DU?

UDFORDRING

� Hvilke tre egenskaber har metallerne?

� Nævn nogle letmetaller ognogle tungmetaller.

� Hvad er en legering?

� Hvad er stål?

� Hvad er messing?

� Hvilke metaller kan man finde i en bil?

� Hvad er det, der gør nogle metaller til ædelmetaller?

� Hvorfor skal et loddemetalhave et lavt smeltepunkt?

� Hvorfor har alle metallerne positive ioner?

� Hvorfor danner metallerne i 1. hovedgruppe positive ionermed ladningen 1+?

� Hvorfor er aluminium dyrere at fremstille end jern?

� Undersøg dit værelse for metaller. Lav en liste over, hvadde bliver brugt til, og find udaf, hvilket metal der er tale om.

� Hvilke metaller er Eiffeltårnet i Paris, Frihedsgudinden i New York og Den lille Havfrue i København lavet af?

� Søg på internettet for at findeud af, hvilke legeringer euro-mønterne indeholder.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

Syrer 73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

og baser� SYRER OG BASER

� SYRER, pH OG NEUTRALISATION

� KATALYSATORER OG ENZYMER

� FARLIGE STOFFER

� CAFE KOSMOS: SYRE I MAVEN

Når mange mennesker hører ordet syre, forbinder de det med

noget farligt. Det kan være rigtigt, for syrer kan være farlige,

men der er masser af syrer, som vi spiser med fornøjelse, og som

er vigtige for kroppens funktion. Vi kan lide den syrlige smag i

æbler, appelsiner, ananas og yoghurt. Men under køkkenvasken

eller gemt i et andet skab har de fleste hjem også syrer, man skal

passe på. Det kan være syrer, som bruges til afkalkning af

vandhaner og fliser i badeværelset. Og mange mennesker

arbejder med rigtig stærke syrer. Hvis man ikke ved, hvordan

man skal omgås syrer, kan det blive farligt.

Hvilke madvarer er sure?

Hvilke former for syrligt slik kender du?

Hvordan fjerner man kalk i en vandhane eller på væggen

i en bruseniche?

Hvorfor smager det surt, når man har kastet op?

Hvad er en katalysator til en bil?

133

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

SYRER OG BASER

Syrer og baser Alle sure madvarer indeholder en syre. Den syrlige smag ifrugter og i forskellige mælkeprodukter kommer fra forskelli-ge syrer. Citroner, eddike og kærnemælk indeholder hver sinsyre. I de syrlige frugter beskytter syren frugterne mod angrebaf bakterier.

Nogle kemiske stoffer har en virkning modsat syrerne.De kaldes baser. De findes sjældent i mad, for baser er oftefarlige.

Syren i maden er en organisk syreNår man vil fremstille yoghurt, kærnemælk og tykmælk til-sætter man mælkesyrebakterier til mælken. Der dannes mæl-kesyre, når mælkesyrebakterierne nedbryder det sukker, derfindes i mælken. Mineralvand med brus, øl og champagne haren svag syrlig smag, der kommer fra syren kulsyre. Den opståri vandet, når man leder luftarten carbondioxid, CO2, ned ivand. Spiseeddike indeholder omkring fire til syv procenteddikesyre. Syrer i madvarer er næsten altid de såkaldte orga-niske syrer. Organisk betyder, at de kommer fra levende orga-nismer, dvs. planter eller dyr.

Alle de organiske syrer i frugter og andet spiseligt er opløsti vand. Men kemikerne kan fremstille de rene syrer. Nogle afdem er væsker, mens andre er faste stoffer. Citronsyre er ethvidt pulver, mens eddikesyre er en væske. I en butik får mancitronsyre i en papirindpakning eller i en bøtte, mens eddike-syre sælges i en flaske.

Uorganiske syrer – stærke og svage syrerDe fleste syrer i planter og dyr kaldes organiske syrer, menssyrer, der fremstilles af mineraler, kaldes uorganiske syrer. Deuorganiske syrer kan ikke findes i større mængde i naturen. Defremstilles alle teknisk.

Alle de organiske syrer betegnes som svage syrer, og de flesteaf dem er ikke farlige. Det er derimod nogle af de uorganiskesyrer, fx svovlsyre, saltsyre og salpetersyre. Disse tre syrerbetegnes som stærke syrer. Svovlsyre har den kemiske formelH2SO4, saltsyre har formlen HCl og salpetersyre HNO3.� Kopiark 7.1

134

Trivialnavne for nogle organiske syrer De organiske syrer har ofte navn efter,

hvad man har fundet dem i. Disse navne

kaldes trivialnavne.

• Syren i æbler hedder æblesyre

• Syren i vindruer hedder vinsyre

• Syren i citroner hedder citronsyre

• Syren i eddike hedder eddikesyre

• Syren i mælkeprodukter hedder

mælkesyre

• Syren i vand med ”brus” hedder kulsyre

De organiske syrers kemiske navne Når en kemiker læser en syres kemiske navn

ved hun straks, hvordan syren er opbygget.

Til gengæld er navnene blevet meget læn-

gere, så man bruger ofte trivialnavnene.

• Kulsyres kemiske navn er carbonsyre

• Eddikesyre: ethansyre

• Mælkesyre: 2-hydroxypropansyre

• Vinsyre: 2,3-dihydroxybutandisyre

• Citronsyre:

2-hydroxy-1,2,3-propantricarboxylsyre

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

SYRER OG BASER

Fortyndede og koncentrerede syrerDe uorganiske syrer er altid opløst i vand. Hvis der kun er lidtsyre opløst, kaldes syren fortyndet. Hvis der er opløst så megetsyre i vandet, som det er muligt, kaldes syren koncentreret.

Man skal ikke smage på de uorganiske syrer, men hvis mansmagte på en meget fortyndet uorganisk syre, ville den ogsåsmage surt. Der er dog en uorganisk syre, som mange tit drik-ker. Den er tilsat cola for at give den sure smag. Det er phos-phorsyre, H3PO4.

BaserNogle kemiske stoffer har en virkning modsat syrerne. De kal-des baser. Dem er vi ikke vant til at smage. Man siger, at desmager lud-agtigt. Lud er et gammelt ord for sæbe.

Det er dog ikke en god ide at smage på baser, for mange afdem er farlige. Vinduesrens, afløbsrens og sæbe til opvaske-maskiner indeholder baser, man ikke skal smage på. Basernehar den egenskab, at de kan opløse fedt.

En meget brugt base hedder natriumhydroxid. Den har denkemiske formel NaOH. Natriumhydroxid er et fast stof, der letopløses i vand. Når man køber afløbsrens, er der natriumhy-droxid i. Hvis køkken- eller håndvasken er tilstoppet, hældesafløbsrens i. Basen opløser fedtet, så fedtproppen løsnes.

Mange rengøringsmidler indeholder ammoniak, NH3.Ammoniak er luftart, der let opløses i vand. I laboratoriet kal-des denne opløsning ammoniakvand, og den er en base.Vinduesrens indeholder ammoniak. Det kan fjerne fedtet påruderne. I butikkerne kan man købe en koncentreret opløsningunder navnet salmiakspiritus. Den kan man selv fortynde.

Hydroxid-ionen, OH–

I basen natriumhydroxid er det faste natriumhydroxid,NaOH, sammensat af to ioner: en natrium-ion, Na+, og enhydroxid-ion, OH–. I basen ammoniakvand har luftartenammoniak, NH3, reageret med vandet og har dannet stoffetammoniumhydroxid, NH4OH. Det er i vandet i to ioner: enammonium-ion, NH4

+, og en hydroxid-ion, OH–. Både natriumhydroxid og ammoniakvand indeholder

således den samme ion, hydroxid-ionen, OH–. Denne ion fin-des i alle vandige opløsninger af baser.

135

Kemisk formel for nogle uorganiske syrer • Svovlsyre, H2SO4

• Saltsyre, HCl

• Salpetersyre, HNO3

• Phosphorsyre, H3PO4

Kemisk formel for noglebaser • Natriumhydroxid, NaOH

• Ammoniakvand, NH3

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

SYRER OG BASER

Definition på syrer og baser Alle syrer indeholder hydrogen. Det er der mange andre stof-fer, der også gør, men i syrerne kan dette hydrogen fraspaltessom en hydrogen-ion, H+. Hvis en syre kommer i kontaktmed en base, vil syren miste en hydrogen-ion til basen. Dvs. ensyre er et stof, der indeholder hydrogen-ioner, der kan fraspaltes.

De to baser, ammoniumhydroxid, NH4OH, og natrium-hydroxid, NaOH, indeholder begge en hydroxid-ion, OH–.Den kan optage netop en hydrogen-ion fra en syre. Hervedbliver hydroxid-ionen til et vandmolekyle. Reaktionen skrives:H+ + OH– ➝ H2O. Dvs. en base er et stof, der kan optage en hydro-gen-ion.� Kopiark 7.2

Indikatorer – påvisning af syre eller base En opløsning med en syre kaldes en sur opløsning, mens enopløsning med en base kaldes en basisk opløsning. Man kanpåvise, om en opløsning indeholder en syre eller en base, dvs.om opløsningen er sur eller basisk. Det gøres med indikator-papir, der er papir, der har været dyppet i en indikator.

En indikator er et stof, der ændrer sin farve alt efter omden er i en sur eller en basisk opløsning. En meget kendt indi-kator er lakmus. Det er et planteudtræk med den egenskab, atdet bliver rødt i en sur opløsning og blåt i en basisk opløsning.� Kopiark 7.3, 7.4 , 7.5, 7.6, 7.7, 7.8 og 7.9

136

Brønsteds syre- og basedefinitionJohannes N. Brønsted,

dansk professor i kemi (1879-1947).

Brøndsted har givet den definition på syrer

og baser, som bruges overalt i verden.

Nyttige oplysninger En hydrogen-ion, H+, opstår, når et hydro-

gen-atom, H, mister sin elektron.

En hydroxid-ion, OH–, er en kemisk forbin-

delse af et oxygen-atom og et hydrogen-

atom med en ekstra elektron.

En syre kan fraspalte hydrogen-ioner, H+.

En base kan optage hydrogen-ioner.

OH–-ionen findes i mange baser.

Stærke syrer er svovlsyre, saltsyre og

salpetersyre.

LakmusFotoet viser en sur og en basisk opløsning,

der har fået tilsat et par dråber af indikatoren

lakmus. Den sure opløsning bliver farvet rød;

den basiske blå.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

SYRER OG BASER

137

Gummibolden trykkes sammen, så der kommer

noget vand ind i kolben. Det starter reaktionen.

Vandet stiger op i glasrøret, og sprøjter med stor

kraft ind i kolben. Når vandet kommer ind

i kolben, bliver det rødt.

Vandet suges op i kolben, fordi luftarten ammo-

niak, der er letopløselig i vand, opløses i vandet

fra gummibolden. Herved opstår der et kraftigt

undertryk i kolben, så vandet fra skålen suges

op. Når ammoniakken opløses i vandet, dannes

basen ammoniakvand.

Vandet farves rødt, fordi indikatoren phenol-

phthalein er rød i en basisk opløsning.

En spiseskefuld af ammoniumchlorid, NH4Cl,

og en spiseskefuld af calciumhydroxid, Ca(OH)2,

rystes godt sammen i en konisk kolbe. Byg den

viste opstilling, og opvarm forsigtigt kolben.

Ved opvarmning vil de to stoffer reagere med

hinanden og danne ammoniak, NH3 , der stiger

op i den øverste, rundbundede kolbe.

Når det vurderes, at der er meget ammoniak i

kolben, sættes en prop i kolben. Gennem prop-

pen er der et langt tilspidset glasrør og en lille

pipette med en gummibold, der er fyldt med

vand. Glasrøret holdes ned i en stor glasskål

fyldt med vand. I vandet er der nogle dråber

af indikatoren phenolphthalein.

Et springvand af baseEK

SPER

IMEN

T�

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

Katalysator

O2

H2SO4

SO3

SO3

SO2

O2

SO2

Luft

SvovlVand

Svovlsyre

Dannelse afsvovltrioxid

Dannelse afsvovldioxid

SYRER OG BASER

Syrer, pH og neutralisationDer bruges meget store mængder af de uorganiske syrer, forden kemiske industri er en af verdens største. Det tænker vi ikkemeget over i Danmark, for vi har ikke en stor kemisk industri.Vi importerer det meste. Andre store industrier, som bilfabrik-ker og elektronikvirksomheder, bruger mange kemiske pro-dukter.

SvovlsyreSvovlsyre, H2SO4, er det kemikalie, der fremstilles mest af iverden. Det meste bruges til at fremstille kunstgødning. Detbruges også til fremstilling af vaskemidler og til fremstillingaf det hvide farvestof, titandioxid, TiO2, i hvid maling.Akkumulatoren i en bil er fyldt med koncentreret svovlsyre.Akkumulatoren fungerer som et stort batteri, der leverer denelektriske strøm, der skal starte bilen.

Svovlsyre fremstilles af grundstofferne svovl, S, oxygen,O2, og vand. Svovl er et gult stof, som nogle steder i verdenkan hentes op fra undergrunden. Man får dog også megetsvovl fra råolie. Svovlet fjernes, inden man omdanner olien tilbenzin.

Når man brænder svovl, bliver det til luftarten svovldioxid:S + O2 ➝ SO2.

Svovldioxid kan reagere videre med oxygen og danne detfaste stof svovltrioxid, SO3. Ved opløsning i vand bliver det tilsvovlsyre: H2O + SO3 ➝ H2SO4.

Koncentreret svovlsyre er en klar væske, der består af 98 %H2SO4 og kun 2 % vand.

Syrer og metallerI 1766 hældte englænderen Henry Cavendish noget svovlsyreover et stykke jern. Det brusede, og der blev dannet en luftart.Det var grundstoffet hydrogen, der hermed blev opdaget. Dahydrogen er så let en luftart, fandt man hurtigt ud, at detkunne bruges til at få en ballon op at flyve. Kort efter opda-gelsen af hydrogen blev de første balloner fyldt med hydrogensendt op i Paris. Det tog fire dage at fylde de første ballonermed hydrogen.� Kopiark 7.10

138

Fremstilling af svovlsyre

KongevandDe fleste metaller danner hydrogen, når

de reagerer med syre. Dog ikke de ædle

metaller, guld, platin og sølv. De kan dog

opløses i kongevand. Det er navnet på en

blanding af koncentreret salpetersyre og

saltsyre. Kongevand kan opløse “metaller-

nes konge”, guld.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

SYRER OG BASER

SaltsyreSaltsyre fremstilles ud fra grundstoffet chlor, Cl. Man starterfremstillingen af saltsyre med saltvand. Det er vand medopløst NaCl. Ved at sende elektrisk strøm gennem saltvandetfrigives grundstoffet chlor. Chlor har en karakteristisk lugt,der kendes fra mange svømmehaller. Det er en giftig og ætsen-de gul-grøn luftart med et to-atomigt molekyle, Cl2. Det laderman reagere med luftarten hydrogen, H2, så der dannes en nyluftart, hydrogenchlorid, HCl. Den opløses nemt i vand. Denvandige opløsning af hydrogenchlorid kaldes saltsyre.

Det kemiske symbol for saltsyre skrives ofte bare som HCl,men man skal huske, at saltsyre er en opløsning af luftartenHCl i vand. Luftarten HCl hedder hydrogenchlorid, menshydrogenchlorid opløst i vand hedder saltsyre.

pHIndikatoren lakmus kan kun fortælle, om en opløsning er sureller basisk, dvs. om den indeholder en syre eller en base. Hvisman vil vide, hvor meget syre eller base der er i vandet, brugerman den såkaldte pH-skala. Den går fra 0 til 14. Helt rentvand har en pH-værdi på 7. I sure opløsninger er pH-værdienmindre end 7. I basiske opløsninger er pH større end 7.

En sur opløsning indeholder mange hydrogen-ioner, H+,og jo lavere pH-værdien er, jo flere hydrogen-ioner er der iopløsningen. I basiske opløsninger er der mange hydroxid-ioner, OH–, og jo højere pH-værdien er, jo flere hydroxid-ioner er der i opløsningen. I to opløsninger med en forskel påén pH, fx pH = 3 og 4, er der i opløsningen med pH = 3 netop10 gange så mange H+-ioner, som i opløsningen med pH = 4.Hver gang pH-værdien falder en enhed, er der ti gange såmange H+-ioner.

pH-skalaen giver altså et mål for mængden af hydrogen-ioner og hydroxid-ioner. Ved pH lig 7 er der lige mange hydro-gen-ioner og hydroxid-ioner. Derfor er vand neutralt.

Stærke syrer har ofte en lav pH-værdi, selv i fortyndedeopløsninger. Svage syrer har sjældent lav pH-værdi, med min-dre de er koncentrerede.

En sur opløsning med lille pH-værdi indeholder mangehydrogen-ioner. pH-værdien er højere i opløsninger medfærre hydrogen-ioner. I en basisk opløsning med høj pH-

139

SaltvandSaltvand

Luftarten chlor

Luftartenhydrogenchlorid

Saltsyre

Der sendes strøm gennemvandet (elektrolyse)

Der tilføres hydrogen, og hydrogen reagerer med chlor

Der tilsættes vand

pH´s faderSøren P.L. Sørensen,

dansk professor i kemi (1868-1939).

Sørensen har opfundet pH-skalaen, som alle

kemikere bruger. Ude i verden kaldes Søren

P.L. Sørensen for pH´s fader.

Fremstilling af saltsyre

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

SYRER OG BASER

værdi er ikke ret mange hydrogen-ioner, men der er mangehydroxid-ioner.

En opløsnings pH-værdi kan måles med et pH-meter. Nårman sætter føleren ned i opløsningen, kan man direkte aflæ-se pH-værdien. På hospitaler bruges et pH-meter til at målepH-værdien i blod. pH-værdien skal ligge tæt på 7,4.

pH-værdier kan også vises med indikatorpapir. Papiret fårforskellig farve afhængig af pH-værdien af opløsningen, somdryppes ned på papiret. Den slags indikatorpapir kaldes enuniversal-indikator.� Kopiark 7.11 og 7.12

NeutralisationSyrer og baser reagerer med hinanden. Hvis man langsomthælder en base i en syre, vil pH stige. Når pH når op på 7, harbasen neutraliseret syren. Opløsningen er blevet neutral.

Når en syre og en base blandes, vil hydrogen-ionerne, H+,fra syren reagere med hydroxid-ionerne, OH–, fra basen. Detbliver til vand. Reaktionen skrives: H+ + OH– ➝ H2O.

Ved neutralisationen forsvinder både syre- og base-egen-skaberne.

Når man neutraliserer saltsyre, HCl, med basen natrium-hydroxid, NaOH, sker følgende reaktion: HCl + NaOH ➝ H2O + NaCl.

Der dannes vand og natriumchlorid, der er opløst i vandet.Dvs. ved reaktionen mellem saltsyre og natriumhydroxid dan-nes almindeligt, uskadeligt saltvand.

Hvis man har for meget mavesyre, kan man spise pillermed en base, som fx natron, NaHCO3, eller aluminiumhy-droxid, Al(OH)3.� Kopiark 7.13, 7.14 og 7.15

140

Neutral

pH-skala

Svagtsur

Svagtbasisk

Stærktbasisk

Stærktsur

0 2 4 6 8 10 12 141 3 5 7 9 11 13

Cl

Cl–

Na+

+

Na+

OH –

–

H2O

H

+–

+–

+–

NeutralisationTegningen viser, hvad der sker, når saltsyre

neutraliseres med natriumhydroxid

Nyttige oplysninger pH-skalaen går fra 0 til 14.

Rent vand har en pH-værdi på 7.

Sure opløsninger har pH mellem 0 og 7.

Basiske opløsninger har pH mellem 7 og 14.

En syre kan neutraliseres med en base

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

SYRER OG BASER

141

Natrium – et farligt stof

En bred glasskål fyldes med vand til 1 centimeters

højde. Lidt phenolpthalein og en dråbe sulfo hældes i.

Skålen sættes på en overheadprojektor, der fokuseres,

så vandoverfladen står skarpt på skærmen. En beskyttel-

sesskærm sættes tæt på skålen, og eleverne flyttes ned

bagest i klassen.

Et stykke natrium tages op med en pincet og lægges på

et tørt filtrerpapir. Et stykke natrium på størrelse med

en halv ært skæres af. Oxidlaget skæres af. Det rene

stykke natrium tages med pincetten, og ved at banke

pincetten mod kanten af skålen kastes stykket ned på

vandoverfladen. Natriumstykket flyder på vandet, for

natrium er lettere end vand.

Man ser, hvordan natriumstykket straks bevæger sig

rundt på vandoverfladen. Der opstår så meget varme,

at natriumstykket smelter. Det er altså en dråbe flydende

natrium, der bevæger sig hen over vandet. Der, hvor

natriumstykket har været, kommer der en rød streg i

vandet. Måske dannes der en flamme ved natrium-

stykket.

Når alt natrium har reageret, dyppes et stykke indikator-

papir i vandet. Farven på papiret viser, at vandet er

blevet basisk.

Den kemiske reaktion kan skrives:

2 Na + 2 H2O ➝ H2 + 2 NaOH

Ved reaktionen dannes basen natriumhydroxid, NaOH,

der gør vandet basisk. Den røde streg i vandet kommer

fra phenolphthalein, der er en indikator. Den er farve-

løs i en neutral opløsning, men rød i en basisk.

Ved reaktionen mellem vand og natrium dannes også

hydrogen. Det skubber natriumstykket rundt, og hvis

der dannes en flamme, er det hydrogen, der brænder.

EKSP

ERIM

ENT

�

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

Katalysator

Molekyler af nitrogen og hydrogen rammer overfladen af katalysatoren.

Bindingerne i molekylerne brydes, og atomerne hænger fast på overfladen af katalysatoren.

Nitrogen-atomer og hydrogen-atomer bindes sammen og danner ammoniak.

Ammoniak-molekylerne løsrives fra overfladen af katalysatoren.

Nitrogen-molekyle

Hydrogen-molekyler

Katalysator

Hydrogen-atomer

Nitrogen-atom

Katalysator

Ammoniak-molekyle

Katalysator

SYRER OG BASER

142

Katalysatorer og enzymerKemiske reaktioner kan foregå hurtigt, som fx en eksplosion.Her er reaktionshastigheden stor. Reaktionshastigheden kanvære meget lille, som fx når jern ruster. På fabrikker, der frem-stiller kemiske stoffer, vil man gerne have, at reaktionshastig-heden ikke er for lille, for ellers kan produktionen ikke betalesig. Man kan øge reaktionshastigheden med katalysatorer ogenzymer.

Fremstilling af ammoniakAmmoniak, NH3, fremstilles ved, at man leder luftarternenitrogen, N2, og hydrogen, H2, hen over en katalysator medfindelt jern. Det danske firma Haldor Topsøe A/S levererkatalysatorer til omkring halvdelen af alle ammoniakfabrik-ker i verden.� Kopiark 7.16

KatalysatorerEn katalysator er et stof, som tilsættes de stoffer, der skal rea-gere med hinanden. Katalysatoren får reaktionen til at ske påen anden, hurtigere måde, men katalysatoren bliver ikke for-brugt ved reaktionen. Bagefter er mængden af katalysatorenden samme. Der findes mange forskellige katalysatorer, foren katalysator kan virke ved en reaktion, men ikke ved enanden.

Ofte kan man ved at bruge en katalysator få en reaktiontil at gå lige så hurtigt, som hvis man havde varmet stoffer-ne op. Herved sparer man mange penge, for opvarmning erdyr. Brug af katalysatorer gør derfor produkterne billigerefor forbrugerne. Når man bruger en katalysator, kan manofte fremstille stoffer ved en lavere temperatur. Det gør pro-duktionen mere sikker. Der sker ikke så let ulykker, brand ogeksplosioner.

Det er ofte metaller, der bruges som katalysator, menman kan også bruge syrer. Ved fremstilling af kunstige duft-stoffer går reaktionen hurtigere, hvis man hælder noget syrei blandingen. Duftstofferne kan lugte af fx æbler, ananas ogbananer.� Kopiark 7.17

Ammoniak-katalysatorens virkemådeVed fremstilling af ammoniak, NH3, reagerer

N2 med H2.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

SYRER OG BASER

143

EnzymerEnzymer findes i levende organismer, og de virker ved bestem-te biologiske reaktioner. Selv om enzymer findes i levendeorganismer, så er enzymer ikke levende, som fx bakterier oggærceller.

Et enzym fungerer ligesom en katalysator, for enzymet øgerreaktionshastigheden. Enzymer fungerer bedst i et lille tempe-raturområde, og de ødelægges, hvis temperaturen bliver forhøj eller for lav. Samtidig fungerer hvert enzym bedst ved enbestemt pH-værdi.

Menneskekroppen fungerer ved hjælp af enzymer. Når mantygger på et stykke brød, smager det af brød, men hvis manbeholder brødet i munden et stykke tid, smager brødet sødt.Brødet indeholder stivelse, og det skal nedbrydes til sukker, forat kroppen kan fordøje det. Denne nedbrydning sker allerede imundhulen, for spyttet indeholder et enzym, der hedder amy-lase. Det virker som katalysator ved omdannelsen af stivelse tilsukker.

HydrogenperoxidHydrogenperoxid, H2O2, er en klar væske. Den er ustabil ogomdannes til vand og oxygen. Hydrogenperoxid sælges ofteunder det gamle navn brintoverilte. En 3 % opløsning af hydro-genperoxid sælges som Oxydol. I hydrogenperoxidmolekyleter atomerne bundet sammen i rækkefølgen H-O-O-H. Vedhjælp af en katalysator eller et enzym spaltes hydrogenperoxidlet til vand og oxygen. Reaktionen skrives:

2 H2O2 ➝ 2 H2O + O2

Når oxygen dannes på denne måde, er det meget reaktivt ogangriber mange stoffer.

Hvis man har fået et lille sår eller en blist i munden, kanman ved at skylle munden med hydrogenperoxid få slået bak-terier i såret eller blisten ihjel, for amylasen i spyttet er etenzym, der spalter hydrogenperoxid.

Det dannede oxygen angriber og ødelægger overfladen afbakterierne. Det angriber også vores mundhule, men vi kangodt tåle at miste nogle celler, da vi er meget større end bakte-rierne.� Kopiark 7.18

Spiserør

LeverMave

Tyndarm

Tyktarm

Tyndtarmssaft,pH = 8-9

Mavesaft,pH = 1-2

Spyt,pH omkring 7

Enzymer i vaskepulverNæsten alle vaskemidler til tøjvask indeholder

enzymer. De skal nedbryde pletter af mad-

rester, fedt, blod og snavs.

pH-værdier i kroppen

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

SYRER OG BASER

144

Hvis man vil se ud som en filmstjerne, skal tænderne være helthvide. De kan få misfarvninger af te, kaffe og cigaretter, mendet kan fjernes med hydrogenperoxid. Det omdanner farve-stofferne. Blegningen skal imidlertid ske under sagkyndig vej-ledning hos en tandlæge, for hydrogenperoxid er ætsende vedhøje koncentrationer. Når man hos damefrisøren vil haveafbleget håret, bruger man en koncentreret opløsning afhydrogenperoxid. Hvide striber i mørkt hår laves også vedaffarvning med hydrogenperoxid.

Hydrogenperoxid

Tre reagensglas fyldes halvt med en

3 % hydrogenperoxid-opløsning. I det

ene glas hældes lidt smuldret tørgær.

I det andet lidt af en rå kartoffel.

I det tredje lidt af en kogt kartoffel.

I de to første glas ses en tydelig

gasudvikling. Ved at sætte en glødende

træpind ned i glassene kan man vise, at

det er oxygen, der dannes. I det tredje

glas sker der ikke noget.

Tørgær og kartofler indeholder

enzymet katalase, der spalter

hydrogenperoxid. I den kogte kartoffel

er enzymet ødelagt, fordi temperaturen

ved kogningen har været for høj for

enzymet. Det er blevet ødelagt.

EKSP

ERIM

ENT

Nyttige oplysninger En katalysator er et stof, som får en reak-

tion til at gå hurtigere. Katalysatoren bliver

ikke forbrugt ved reaktionen.

Enzymer dannes i levende organismer.

Enzymer fungerer som en katalysator.

Hydrogenperoxid, H2O2, kan frigive oxygen.

�

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

SYRER OG BASER

145

Farlige stofferNår man arbejder med kemikalier, skal man være klar over, atnogle stoffer er helt uskadelige, mens andre er farlige for os.Da ingen kan forventes at kende alle kemiske stoffer, har manbesluttet, at beholdere med farlige stoffer skal være mærketmed advarsler på etiketten.

Mærkning af farlige stofferEn etiket på en beholder med et farligt stof, som en syre eller enbase, skal give brugeren information om, hvordan stoffet er far-ligt. Disse informationer eller advarsler kan deles op i tre trin.

Første advarsel på et farligt stof er et orangefarvet fare-symbol. Herved kan man med det samme se, på hvilken mådestoffet i beholderen er farligt. Man kan fx se, om stoffet erbrandfarligt, giftigt, skadeligt for miljøet eller om det ætserhuden, som farlige syrer gør. Fx viser en masse flammer, atstoffet nemt bryder i brand. Der er brandfare. Et dødninge-hoved viser, at stoffet er giftigt.

FarebetegnelseAnden advarsel er en farebetegnelse. Det er en tekst eller noglebogstaver, som står under faresymbolet. Teksten giver en yderli-gere beskrivelse af stoffets farlighed, for et faresymbol kan haveflere betydninger. Under faresymbolet for brandfare kan der fxstå Meget brandfarlig eller Yderst brandfarlig. De tilsvarende forkor-telser er F og Fx. Bogstavet F står for det engelske ord “flamma-ble”, der betyder brandfarlig. Fx betyder “extra flammable”. Enflaske med sprit skal være mærket “Meget brandfarlig”, mens enbeholder med lightergas skal være mærket “Yderst brandfarlig”.

R- og S-sætningerDen tredje advarsel eller oplysning er de såkaldte R- og S-sæt-ninger, som skal stå på etiketten på beholderen. R står for risi-ko, og S for sikkerhed. Disse sætninger skal læses inden manbruger stoffet, for sætningerne fortæller nøjere om risikoen vedbrug af stoffet, og hvordan man på en sikker måde kan hånd-tere stoffet. Fx kan der her stå, at stoffet ikke må komme i nær-heden af åben ild, og at man skal bære beskyttelsesbriller.� Kopiark 7.19

Faresymboler

Tx

Meget giftig

T

Giftig

Xn

Sundheds-skadelig

C

Ætsende

Xi

Lokalirriterende

E

Eksplosiv

Fx

Yderst brandfarlig

N

Miljøfarlig

F

Meget brandfarlig

O

Brandnærende

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

SYRER OG BASER

146

Koncentrerede syrer og baserEn koncentreret syre indeholder så meget syre, som der kanopløses i vand. I fx koncentreret saltsyre er næsten halvdelen afsyren stoffet, HCl, mens resten er vand. Saltsyre fremstilles vedat opløse luftarten HCl i vand, men det er ikke muligt at oplø-se mere HCl i koncentreret saltsyre. Hvis man forsøger, vil luft-arten HCl boble op af saltsyren igen.

De stærke syrer er i koncentreret form meget farlige, og selvde fortyndede syrer er ætsende. De skal behandles på den rigti-ge måde, for at man ikke kommer til skade. Det gælder ikke deorganiske syrer. I fortyndet tilstand er de uskadelige. Koncen-treret eddikesyre indeholder ca. 30 % eddikesyre; resten er vand.Koncentreret eddikesyre er mærket med faresymbolet ætsende.Eddike til madlavning er en fortyndet eddikesyre med omkring5 % eddikesyre. Den er helt ufarlig og skal ikke have noget fare-symbol.

I skolen må eleverne ikke arbejde med koncentrerede syrerog baser, men lærerne må godt. Læreren må fortynde de kon-centrerede syrer og baser. Det skal gøres på den rigtige måde,ellers er det meget farligt.

H2O

vand

Fortynding af syrerVed fortynding af koncentrerede syrer eller

baser skal man altid hælde syren eller basen

ned i rigeligt vand. Man må aldrig hælde

vand ned i syren eller basen.

Koncentreret svovlsyre – et meget farligt stof

Ca. 10 mL koncentreret svovlsyre hældes i et 50 mL

måleglas. Læg et stykke filtrerpapir på en glasplade.

Dyp en træpind i svovlsyren, og læg den på glas-

pladen ved siden af filtrerpapiret. Hæld en dråbe

koncentreret svovlsyre ned på filtrerpapiret.

Hæld flormelis op til 50 mL-stregen i et højt, smalt

250 mL bægerglas. Hæld resten af svovlsyren ud

over sukkeret. Efter kort tid ser man, hvordan

sukkeret bliver helt sort og vokser op af glasset.

Sukkeret og papiret bliver hurtigt brun/sort. Det ser

ud, som om det er blevet brændt. Den koncentrerede

svovlsyre er stærkt vandsugende. Den trækker vand

ud af organiske stoffers molekyler. Når vandet er

trukket ud, er resten mest carbon. Det er et sort stof.

Ved reaktionen dannes så meget varme, at vandet

fordamper. Dampen fylder mere end vandet, og det

får sukkermassen til at hæve.

EKSP

ERIM

ENT

�

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

SYRER OG BASER

147

Fortynding af syrer og baserMan må aldrig hælde vand i koncentrerede syrer. Der opstår såmegen varme ved fortyndingen, at temperaturen stiger til over100 °C. Herved vil vandet koge. Det omdannes til damp, derfylder meget mere end vandet, og den koncentrerede syre ellerbase vil med stor kraft blive sprøjtet op af beholderen. Ved i ste-det at hælde den koncentrerede syre langsomt ned i en størremængde vand, kan man holde temperaturen under 100 °C, såder ingen kogning sker.

Hvis man hælder vand ned i fortyndede syrer eller baser,opstår der ikke kogning. Men det er alligevel klogt at huske, atdet altid er sikkert at hælde en syre i vand, aldrig vand i en syre.På et senere tidspunkt efter skolen kan man komme i en situa-tion, hvor man skal fortynde en koncentreret syre, så er det godt,at man husker, at man aldrig må komme vand i en syre.

Uheld med syrer og baserHvis man alligevel får syre eller base på fingrene i skolens kemi-lokale, skal man ikke blive forskrækket, for her bruges kun for-tyndede syrer og baser. Man går stille og roligt hen til vandha-nen og skyller fingrene i et stykke tid. Ved at skylle med vandmindskes koncentrationen af det ætsende stof.� Kopiark 7.20

Gasflasker med hydrogenNår der skal bruges hydrogen i større mængder, får man detleveret i kraftige stålbeholdere, der kaldes gasflasker. Gasflaskermed det brandfarlige hydrogen skal have rød maling på flas-ken, for at man kan skelne dem fra gasflasker med andre luft-arter. For at der kan være mest muligt hydrogen i flasken, pres-ser man så meget hydrogen ind, at trykket er helt oppe på 200gange atmosfæretrykket.

På grund af det høje tryk sidder der en reduktionsventil pågasflasken. Den sørger for, at når man åbner hanen for at aftap-pe noget hydrogen, så kommer hydrogen ud med et meget lave-re tryk. Reduktionsventilen reducerer trykket. Åbner man forhanen uden at reducere trykket, kan stålbeholderen flyve afsted som en raket. Ved hjælp af reduktionsventilen kan man fået tryk, der kun er lidt over den atmosfæriske lufts tryk. Så siverhydrogen stille og roligt ud af flasken.

Metallet natrium er et farligt stofPå etiketten af en beholder, der indeholder

natrium, skal være følgende mærkning.

To faresymboler: brandfarlig og ætsende.

En farebetegnelse under hvert af

faresymbolerne: F og C.

For natrium er der følgende

R-sætninger og S-sætninger:

R14 Reagerer voldsomt med vand

R15 Reagerer med vand under dannelse

af yderst brandfarlige gasser

R34 Ætsningsfare

S1 Opbevares under lås

S2 Opbevares utilgængeligt for børn

S5 Opbevares under petroleum

S8 Emballagen skal opbevares tørt

S43 Brug tørt sand ved brandslukning.

Brug ikke vand.

S45 Ved ulykkestilfælde eller ved

ildebefindende er omgående

lægebehandling nødvendig;

vis etiketten, hvis det er muligt.

Nyttige oplysninger Et farligt stof skal altid være mærket med et

faresymbol.

R-sætninger fortæller, hvilke risici (farer)

der er ved at bruge det farlige stof.

S-sætninger fortæller, hvordan man sikkert

skal omgås det farlige stof.

Ved fortynding skal man altid hælde syren

eller basen ned i vand. Aldrig vand i syren

eller basen.

Koncentreret svovlsyre er specielt farligt,

fordi syren også er vandsugende.

Gasflasker med hydrogen er mærket med

rød farve på grund af brandfaren.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

148

CAFE KOSMOS

SYREI MAVEN Der er ofte bakterier i maden. For at beskytte os er kroppen indrettet, så bakterierne i maden straks kommer i et syrebad, der dræber alle bakterierne. Der sker i maven.

LAMMEGRIBBENS OG KROKODILLENS MAVESYRE

Lammegribben har et vingefang påop til 2,8 m. Den lever i bjergområ-der, hvor den yngler i 1-2 kilome-ters højde. Den kan ses i Alperneog Pyrenæerne, men den er ogsåblevet observeret flere gange iDanmark. Lammegribbens mavesy-re indeholder så meget saltsyre, atden kan opløse et jernsøm pånogle få timer. Det kan mennesketsmavesyre ikke. Krokodillernes mave-saft er lige så sur, som lammegrib-bens. Det er nødvendigt, for kroko-dillen og lammegribben spiser kødog knogler uden at tygge dem.Knoglerne opløses af den kraftigesaltsyre.

DRONTEN

En dronte er en fugl. På engelskhedder den dodo. Dronten uddødefor omkring 250 år siden, men dener berømt i dag. Måske fordi den såunderlig ud, men også fordi dron-tens historie er trist, fyldt medmenneskets uforstand og brutali-tet. Dronten er den første dyreart,som mennesket udryddede.

I maven er der omkring en litermavesaft. Den indeholder en for-tyndet saltsyre med en meget lavpH-værdi på 0,9-2. Vi kan tåle athave saltsyre i maven, for slimhin-den på indersiden af mavesækkenbeskytter os mod syren.

Man kan smage den sure mavesaft,når man kaster op. Man mærker denogså, når man har sure opstød. Detfår man ofte, når maven producererfor meget mavesaft. Maven produ-cerer mere saltsyre, hvis man er stres-set, får for meget kaffe eller alkoholog for fed eller krydret mad.

REFLUX

Øverst i mavesækken ved den ne-derste ende af spiserøret sidder enlukkemuskel. Den åbnes, når vi spi-ser, og skal ellers være lukket. Hvisden svigter, kan den ætsendemavesyre flyde op i spiserøret. Detkalder lægerne reflux. Det gør ondt.Alle babyer oplever det, når de gyl-per, og det sker tit, for lukkemus-klen fungerer dårligt hos babyer.Mange voksne, mindst hver tiende,får med alderen reflux. Det kangive betændelse i spiserøret, derkan udvikle sig til spiserørskræft.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

149

CAFE KOSMOS

Frugterne fra træerne havde entyk, hård skal, og man har tidligerement, at kernen af frugten kunkunne spire, hvis frugterne var ble-vet spist af dronterne, for de leve-de af frugt, bær og planter. Deresmavesaft skulle have været såstærk, at den kunne nedbryde skal-len på frugten. Når frøene derefterkom ud af tarmsystemet, kunne despire. Ingen andre dyr på øenhavde en så kraftig mavesyre, såudryddelsen af dronterne medfør-te en ændring af bevoksningen påøen.

Ikke alle forskere er enige om årsa-gen til de manglende træer, mendet har vist sig, at hvis man tvangs-fodrede kalkuner med træets frug-ter, kunne de spire efter at værekommet ud af kalkunernes fordøj-elsessystem. Træarten var reddet.

Drontens historie viser, at der ersammenhænge i naturen, som viikke kender. Selv dyr, som vi kunoplever som skadedyr, har måskeen vigtig funktion for andre leven-de væsener. Dronten er således ble-vet et symbol på den skade, men-nesket kan gøre på miljøet.

Drontens historie fortæller os, atder i naturen er sammenhænge,som er vigtige, og hvis vi ændrer påforhold i naturen, kan der opståkonsekvenser, som vi ikke havdeforudset. Først mere end 200 årefter at dronten var uddød, opda-gede man, hvor vigtig den var.

Dronten levede på den lille ø Mau-ritius øst for den store ø Mada-gaskar ud for Afrikas østkyst. Dron-ten var større end en svane, menden kunne ikke svømme, og denkunne ikke flyve. Dronten havdelevet på øen i mere end to tusindår. Den havde ingen naturlige fjen-der, så dronten havde ikke lært atfrygte og flygte fra mennesker, ogden var så langsom, at den var letat fange.

Dronten blev opdaget af portugisi-ske søfolk, der landede på Mau-ritius i 1507. Øen var ubeboet indtil1638, hvor hollandske nybyggernemedbragte dyr, som aldrig havdeværet på øen før. Det var hunde,

katte og grise, men også rotter ogaber. Dyrene angreb dronterne ogspiste deres æg og unger. Efterhån-den blev de alle spist.

I 1973 opdagede man, at en be-stemt træart på Mauritius var vedat uddø. Der var nogle hundredestore træer tilbage, og disse træervar formentlig mere end 300 årgamle. Dette tidspunkt faldt sam-men med udryddelsen af dronten.

� Drontens kranium, som er opbevaret på Zoologisk Museum i København.

� Udstoppet dronte.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

150

DET VED DU NU OM SYRER OG BASER

SYRER OG BASER SYRER, pH OG NEUTRALISATION

KATALYSATORER OG ENZYMER

� Organiske syrer findes i planterog dyr. Uorganiske syrer erfremstillet af mineraler.

� Svovlsyre, H2SO4, saltsyre, HCl,og salpetersyre, HNO3, erstærke syrer.

� Basen ammoniakvand indehol-der ammoniak, NH3, opløst ivand.

� Basen natriumhydroxid harformlen NaOH.

� Alle syrer indeholder hydrogen,der kan fraspaltes som enhydrogen-ion, H+.

� De fleste baser indeholder enhydroxid-ion, OH–.

� I en sur opløsning er der mangehydrogen-ioner, H+.

� I en basisk opløsning er dermange hydroxid-ioner, OH–.

� Svovlsyre, H2SO4, er detkemikalie, der fremstilles mestaf i verden.

� De fleste metaller dannerhydrogen, når de reagerer medsyre.

� Saltsyre, HCl, fremstilles ved atopløse luftarten hydrogenchlo-rid, HCl, i vand.

� pH-skalaen går fra 0-14.

� En sur opløsning har en pH-værdi mellem 0 og 7. En basiskopløsning mellem 7 og 14.

� Rent vand har en pH-værdi på 7.

� Man kan neutralisere en syreved at hælde base i den. NårpH når op på 7, er syren neu-traliseret.

� Når en syre og en base blandes,vil hydrogen-ionerne, H+, frasyren reagere med hydroxid-ionerne, OH–, fra basen. Detbliver til vand.

FARLIGE STOFFER

� På etiketten af et farligt stofskal der være et orangefarvetfaresymbol. Det viser, om stof-fet er fx brandfarligt, giftigt,skadeligt for miljøet, eller omdet er ætsende.

� R- og S-sætninger på etikettenfortæller om risikoen ved brugaf stoffet, og hvordan man skalhåndtere stoffet sikkert.

� Ved fortynding af koncentre-rede syrer eller baser skal man

altid hælde syren eller basenned i vand.

� Hvis man får noget syre ellerbase på huden, skal man skylledet væk med vand.

� En katalysator får en reaktiontil at gå hurtigere, uden atkatalysatoren bliver forbrugt.

� Et enzym øger reaktions-hastigheden i biologiske reak-tioner.

� Næsten alle vaskemidler til tøj-vask indeholder enzymer.

� Hydrogenperoxid, H2O2, spalteslet til vand og oxygen.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

FORSTÅR DU?

� Hvorfor dannes der vand, når en syre reagerer meden base?

� Hvad er forskellen på hydrogenchlorid og saltsyre?

� Hvad er forskellen på en sur og en basisk opløsning?

� Hvad er formålet med R- og S-sætninger på etiketterpå beholdere med farlige stoffer?

� Hvis man har fået syre på huden, hvorfor er det såikke en god ide at neutralisere syren ved at hældenoget base på huden.

UDFORDRING

� Hvis man drypper lidt citronsaft i te, bliver teen lysere.Hvad kan forklaringen være?

� Undersøg, hvilke syrer og baser der er hjemme hos dig.

� Hvorfor må man under ingen omstændigheder hælderester af syrer eller baser på flasker, der bruges tildrikkevarer?

� Planlæg et forsøg, der viser, hvorfor man ikke kan neutralisere saltsyre med sukkervand.

151

PRØV DIG SELV

KAN DU HUSKE?

� Hvad indeholder syrer, der gør dem sure?

� Hvilken ion findes i de fleste baser?

� Hvad er formlen for svovlsyre og saltsyre?

� Hvilken pH-værdi har helt rent vand?

� Hvad er en indikator?

� Hvordan smager baser?

� Hvilken farve har indikatoren lakmus i en sur opløsning?

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

Global 73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

miljøkemi� FOSSILE BRÆNDSTOFFER OG BIOGAS

� CARBON-KREDSLØBET

� LUFTFORURENING OG OZONLAGET

� DRIVHUSEFFEKT OG KLIMAÆNDRINGER

� CAFE KOSMOS: GRAFITTI PÅ HIMLEN

Der er næsten 900 millioner biler i verden. Hvis man satte dem

i en række, ville den kunne nå rundt om Jorden ca. 70 gange.

Bilerne bruger meget brændstof, og behovet vil endda stige, for

der vil komme endnu flere biler. I vækstlande som Kina og Indien

vil flere få råd til at købe en bil. Det kan føre til højere benzin-

priser, for der er begrænsninger på, hvor meget olie der findes.

Prisen er ikke det eneste problem, for ved afbrænding af brændstof

dannes der CO2. Det store udslip af CO2 til atmosfæren

er en medvirkende årsag til den globale opvarmning. Det vil

medføre klimaændringer, der kan betyde voldsomme ændringer

af livsvilkårene for mange mennesker – også i Danmark.

Hvorfra kommer naturgassen i Danmark?

Hvad bruger man solcreme til?

I medierne hører vi tit om drivhuseffekten. Hvad er det?

Bliver klimaet i Danmark og resten af verden varmere?

153

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

GLOBAL MILJØKEMI

Fossile brændstoffer og biogasKul, olie og naturgas er fossile brændstoffer. Ordet fossil bety-der ”udgravet”, dvs. noget, der kan graves op af jorden. Over90 % af verdens energi bliver produceret ved afbrænding affossile brændstoffer. Der bruges derfor store mængder af kul,olie og naturgas. Så selvom der i jorden er store mængder, vilde på et tidspunkt slippe op, og det vil resultere i, at vi vilmiste 90 % er verdens energi. Det er derfor nødvendigt at findenye energiformer.

Fossile brændstofferFor 200-300 millioner år siden var næsten hele Jorden dækketaf hav. Når dyr og planter i havet døde, sank de til bunds, ogefter millioner af år blev der opbygget tykke lag af dyre- ogplanterester. De er senere blevet dækket af ler, sten og sand,så de lå tørt og varmt og under stort tryk. Herved blev mole-kylerne i dyre- og planteresterne langsomt omdannet til olieog naturgas.

Kul er dannet lidt på samme måde, men kul stammer fraplanter, der har groet på landjorden. Kul må man grave op afjorden. Mange steder i verden er der store kulminer, hvorfrader hentes enorme mængder af kul op. Kullene bliver brugt tilopvarmning og ved fremstilling af elektricitet.

Olie og naturgasOlien og gassen ligger ikke i store huller eller søer nede i jor-den. Olien og gassen findes i porøse sten, dvs. sten, der er fyldtmed små huller. Sandsten og kalksten har netop mange småhuller, og her kan man finde olie og naturgas.

Da olien ligger langt nede i jorden, er der et stort tryk fraalle stenene ovenover. Derfor er trykket på naturgassen ogsåmeget stort. Når man borer et hul ned til olien, vil det enormetryk fra naturgassen presse olien gennem de porøse stenlaghen til borehullet, hvor olien vil stige op gennem borerøret.

Efterhånden som olien hentes op, vil trykket falde, så mani gennemsnit kun får ca. 60 % af olien op.� Kopiark 8.1

154

Havvand

Ikke-porøs sten

Gas

Olie

Vand

Ikke-porøs sten

Olie og gas i jordenOlie og gas findes altid under et tæt lag af

sten. Det gør, at olien og gassen ikke kan sive

op gennem jorden. I et lag af en porøs sten

findes naturgassen øverst. Under den findes

olien, og nederst vand, for vand er tungere

end olie.

Kulmine i Rusland

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

GLOBAL MILJØKEMI

155

Olie og naturgas i DanmarkI undergrunden under Nordsøen mellem Danmark ogEngland/Skotland er der olie og naturgas. Der udvindes såmeget olie og gas i Nordsøen, at Danmark i mange år har kun-net sælge noget af den til udlandet. Omkring 12 % af olien bru-ges til fremstilling af benzin, mens 70 % bliver til fyringsolie,der bruges til opvarmning, og dieselolie, der bruges til allelastbiler og nogle personbiler. Resten af olien bruges til frem-stilling af råvarer til industrien, plastprodukter og andrekemiske produkter.

Naturgassen sendes i rørledninger ind til Jylland og videreud over hele Danmark. Gassen anvendes i industrien, tilboligopvarmning og til produktion af el og varme i små ogstore kraftvarmeværker. Næsten halvdelen af befolkningen fårdækket deres energiforbrug af naturgas.

Naturgassen fra Nordsøen dækker en fjerdedel af det dan-ske energiforbrug. Herudover er der en betydelig eksport afnaturgas til Sverige og Tyskland. Man regner med, at vi kanudvinde olie i Nordsøen i omkring 15 år endnu. Naturgassenvil række til 18-20 år.

Naturgas lugter ikke, og derfor tilsætter man et stof, derlugter af rådne æg. Det er nemlig vigtigt hurtigt at opdage etudslip af naturgas, for naturgas er brændbar, og den kaneksplodere. Naturgas kan dog ikke brænde eller eksplodere,hvis der ikke er oxygen til stede.

Naturgas indeholder flere forskellige stoffer, men der erover 90 % af luftarten methan, CH4. Det er den brændbare gasi naturgas. Den kemiske reaktion for forbrænding ellereksplosion af methan skrives som:

CH4 + 2 O2 ➝ CO2 + 2 H2O

� Kopiark 8.2 og 8.3

BiogasBiogas opstår overalt i naturen. Gassen opstår ved forråd-nelse af døde planter og døde dyr. Biogas består af mest me-than, CH4, og lidt mindre CO2. Det er nogle mikroorganis-mer, som fx bakterier, der omdanner det organiske stof tilbiogas, men der dannes kun biogas, hvor luftens oxygen ikkekan komme til.

Natbillede af boreplatform i Nordsøen.

Forsyningsskibet ankommer.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

GLOBAL MILJØKEMI

Nede i bunden af moser, søer og sumpe kan der dannessumpgas. Det er bare et andet navn for biogas. Hvis man stik-ker en pind ned i bunden af en sump, kommer der af og tilbobler op til overfladen. Luften i boblerne kan brænde, for deindeholder methan.

BiogasanlægI biogasanlæg samler man madrester, urin og afføring fra køer,svin og mennesker. Blandingen af urin og afføring kaldesgylle. Den pumpes ind i nogle store, lufttætte beholdere, deropvarmes til 40-50 °C. Man sørger for, at gyllen har en bestemtpH-værdi. Herved får bakterierne den temperatur og surheds-grad, hvor de hurtigst producerer biogas. Den dannede biogasstiger til vejrs og kan opsamles. Den kan man nu bruge påsamme måde som naturgas.

Fordele ved biogasDer er kun begrænsede mængder af olie, naturgas og kul i jor-den. Olien og naturgassen er formentlig brugt op inden for de

156

Naturgas kan eksplodere

Forsøget viser, hvor meget naturgas der skal

være i luften, før naturgassen eksploderer.

Et tændt fyrfadslys sættes ned i en 5 L tom

plasticbøtte, fx til maling.

En tom urinpose fyldes helt med naturgas

fra gashanen. Enden af slangen sættes

ned på bunden af malerbøtten, og

låget lægges løst oven på bøtten.

Nu presses gassen stille og roligt ud af posen

ned i bøtten. På et tidspunkt eksploderer

gassen, og låget ryger op i luften.

Ved at kende malerbøttens rumfang, og

vurdere mængden af naturgas der blev presset

ud af urinposen, kan man bestemme, hvor

mange procent naturgas der var i luften ved

eksplosionen.

EKSP

ERIM

ENT

Her starter produktionen af biogas.

�

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

GLOBAL MILJØKEMI

næste 50 år, men der er kul nok til flere hundrede år. Da derbliver mindre af olie og naturgas, må man finde andre energi-kilder. Her kan man bruge biogas som erstatning for fossilebrændstoffer.

Når biogassen er fjernet fra gyllen, kan man bruge restensom gødning, og den er meget bedre end den ubehandledegylle, som landmændene ellers spreder på markerne som gød-ning.

I Danmark har vi i 2008 tyve store biogasanlæg og mangeflere små. Hvert år behandler de tilsammen over en millionton husdyrgødning og næsten en halv million ton organiskaffald fra husholdningsaffald, fra industrier som slagterier ogfra de kommunale rensningsanlæg. Halvanden million tonlyder af meget, men det er kun 5 % af gyllen, der bruges til bio-gas. Hvis vi i Danmark udnyttede alt det organiske affald, derproduceres, ville vi få så meget biogas, at det ville dække 14 %af Danmarks elproduktion og 19 % af fjernvarmen. Biogassenkan således være med til begrænse vores forbrug af fossilebrændstoffer.

157

I 2007 startede verdens største biogasanlæg

i Foulum i Jylland. Den danske fødevare-

minister sagde ved indvielsen: ”Ambitionen

er, at det nye biogasanlæg skal bidrage til

at bringe Danmark i det globale førerfelt

inden for udnyttelsen af energi og nærings-

stoffer i husdyrgødning og andre former

for biomasse.”

Nyttige oplysningerFossile brændstoffer er kul, olie og naturgas.

Naturgas indeholder mest af det brændbare

stof methan, CH4.

Rådnende organiske stoffer, der ikke er

i kontakt med oxygen, danner biogas.

Biogas indeholder mest af methan, CH4.

Gylle er en blanding af urin og afføring.

Et kraftvarmeværk producerer både elektri-

citet og fjernvarme.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

GLOBAL MILJØKEMI

Carbon-kredsløbetVand deltager i et kredsløb, hvor vand skifter tilstandsform tilis og vanddamp. Vandet i søer og have fordamper hele tiden.Vanddampen bliver til skyer på himlen. Når det regner, kom-mer vandet tilbage til jorden. Mange grundstoffer kan ogsådeltage i et kredsløb. Det er dog anderledes end vands kreds-løb. Ofte starter et grundstof med at være i en kemisk forbin-delse, hvorefter det så flyttes til en anden, en tredje og flereandre kemiske forbindelser for til sidst igen at ende i denkemiske forbindelse, hvor det startede. Atomer af grundstof-fet carbon deltager i et sådant kredsløb.

Carbon-kredsløbetGrundstoffet carbon (kulstof) findes i mange forskelligekemiske forbindelser. I luften findes carbon som carbondi-oxid, CO2. Ligeledes er der i havene opløst store mængder afcarbondioxid. I jorden findes carbon i forskellige sten somkalksten og marmor. De har formlen CaCO3. I alle levendevæsner, menneskene, dyr og planter, findes carbon. De fossile

158

Der graves enorme mængder af kul.

Det brændes, og herved dannes der carbon-

dioxid. Denne reaktion er en del af det store

carbon-kredsløb, der i medierne ofte kaldes

kulstof-kredsløbet.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

GLOBAL MILJØKEMI

159

brændstoffer, olie, kul og naturgas, indeholder også carbon.Carbon-atomerne er ikke for altid bundet i et bestemt stof. Etenkelt carbon-atom kan flyttes fra et stof til et andet. Det skeri et evigt kredsløb, der kaldes carbon-kredsløbet.

CO2 fjernes ved fotosynteseCarbondioxid, CO2, fjernes fra luften ved fotosyntesen i plan-terne. De optager CO2 fra luften, og ved hjælp af sollysetomdannes luftens CO2 til oxygen, O2, som frigives til luften.Carbon-atomet fra CO2 ender i sukkerstoffet glukose, der harden kemiske formel: C6H12O6. Ved fotosyntesen fjernes CO2

fra luften, mens planterne vokser sig større.

Reaktionen for fotosyntesen kan skrives: sollys + 6 H2O + 6 CO2 ➝ C6H12O6 + 6 O2

Halvdelen af fotosyntesen foregår i verdenshavene ved hjælpaf plankton. Den anden halvdel sker på landjorden ved hjælpaf træer, græs og andre planter. � Kopiark 8.4

CO2 optages i vandVanddråber i luften optager CO2 fra luften. Når CO2 opløsesi vand, dannes den svage syre kulsyre, H2CO3. Man kunne tro,at pH i regnvand er 7, og at regnvand derfor er neutralt. Menpå grund af indholdet af CO2 i luften er regnvand lidt surt.pH-værdien af regnvand er altid mindre end 5,6.

Der er opløst store mængder CO2 i verdenshavene. I have-ne i kolde områder, fx ved Grønland og ud for Norges kyst,har overfladevandet større densitet end vandet længere nede.Derfor vil overfladevandet synke ned til større dybder, og van-det vil tage det opløste CO2 med sig. Det bruges af dyr i van-det til at opbygge deres skeletter og skaller.

Når dyrene dør, ender skeletterne og skallerne på bunden afhavet. Gennem millioner af år kan der dannes tykke lag, hvorskallerne presses sammen til kalksten. Ved senere foldninger afjordskorpen kan disse lag komme op over havoverfladen sombjerge af kalksten. Under næsten hele Danmark ligger der ettykt kalkstenslag, der er dannet på denne måde.� Kopiark 8.5 og 8.6

Man kan se, at verdens koralrev er ved at dø.

De bliver mindre. Man ved ikke, hvad det

skyldes. Måske er det fordi, der i de sidste

hundrede år er kommet mere CO2 i luften.

Det har gjort havet mere surt, så kalken i koral-

revene går i opløsning.

Muslingeskaller indeholder kalk i form af

calciumcarbonat, CaCO3. Farverne kommer

fra forskellige andre stoffer, ofte forbindelser

med jern.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

GLOBAL MILJØKEMI

Forskellige kilder der frigiver CO2

Kul, olie, benzin og naturgas indeholder alle carbon. Når debrænder, dannes der CO2.

Forbrændingen af kul kan skrives som:

C + O2 ➝ CO2

Den største del af naturgas er methan, der har formlen CH4.Forbrændingen af methan kan skrives som:

CH4 + 2 O2 ➝ CO2 + 2 H2O

Ved skovbrande frigives der også CO2. Når dyr og mennesker spiser planter og anden føde, nedbry-des stofferne i føden. De stoffer, der indeholder carbon, ned-

160

Carbonkredsløb

Fotosyntese

Nyttige oplysningerCarbon-kredsløbet beskriver, hvordan car-

bon-atomer kan flyttes fra et stof til et

andet. Det sker i et evigt kredsløb.

Fotosyntesen i planterne omdanner ved

hjælp af sollys luftens carbondioxid til oxy-

gen. Carbon-atomet fra CO2 ender i sukker-

stoffet glukose.

Reaktionen for fotosyntesen kan skrives:

sollys + 6 H2O + 6 CO2 ➝ C6H12O6 + 6 O2

Regnvand er ikke neutralt. På grund af ind-

holdet af CO2 i luften er pH-værdien af helt

ren regn 5,6.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

GLOBAL MILJØKEMI

161

Den 18. maj 1980 eksploderede vulkanen

Mount St. Helens i USA. Det blev det største

vulkanudbrud i USA´s historie. Under

udbruddet udsendte vulkanen hver dag

enorme mængder CO2.

Den mængde CO2, som verdens vulkaner

udsender, svarer til ca. 3 % af den mængde,

der frigives ved afbrænding af fossile

brændstoffer.

brydes til CO2, der udåndes. For sukkerstoffet glukose kanreaktionen skrives som:

C6H12O6 + 6 O2 ➝ 6 CO2 + 6 H2O + energi

Når dyr og planter dør, nedbrydes de også. Det sker ved, atbakterier og andre mikroorganismer nedbryder større mole-kyler til mindre, så der dannes CO2.

Nogle vulkaner kan udsende CO2. Hvis lavaen ved et ud-brud strømmer op gennem et lag af kalksten, vil lavaens højetemperatur spalte kalkstenen, der bl.a. omdannes til CO2.Herved kan der sendes enorme mængder af CO2 op i luften.

Benzin brænder I en konisk kolbe med bred hals hældes lidt mættet kalkvand

eller CO2-indikator. Der hældes lidt heptan på en forbrændings-

ske. Heptanen antændes, og forbrændingsskeen føres ned

i kolben. Når benzinen er brændt, tages skeen op. Der sættes

en prop i kolben, der rystes.

Hvis der er brugt mættet kalkvand, dannes der bundfald.

Hvis der er brugt CO2-indikator, vil den skifte farve fra rød til

gul. Det viser, at der er dannet CO2 ved forbrændingen.

Formlen for heptan er C7H16. Ved forbrændingen dannes

der CO2. Reaktionen kan skrives:

C7H16 + 11 O2 ➝ 7 CO2 + 8 H2O

EKSP

ERIM

ENT

�

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

GLOBAL MILJØKEMI

Luftforurening og ozonOzon er en luftart. Den er ekstrem farlig, men den er også livs-nødvendig. Ved jordoverfladen vil vi helst være fri for den,men højt oppe i atmosfæren beskytter den livet på Jorden.Ozon stopper nemlig Solens farlige ultraviolette stråling.

OzonEfter et kraftigt tordenvejr kan man lugte ozon. Det dannes,når lynet slår ned. Man kan også lugte ozon ved el-kontakter,der tændes og slukkes. Ozon er en luftart med en stikkendelugt. Navnet ozon kommer fra græsk, hvor ozein betyder “atlugte”. Det er skadeligt at indånde ozon i større mængder, forozon er et meget reaktivt molekyle; næsten alle stoffer vil rea-gere med det.

På sin vej gennem luften rammer lynet en masse oxygen-molekyler, der spaltes i oxygen-atomer. Når disse atomer støderind i et oxygenmolekyle, vil der dannes et ozonmolekyle. Mole-kylet har formlen O3. Det er opbygget af tre oxygen-atomer.

Reaktionerne for dannelse af ozon kan skrives således:

lyn + et oxygenmolekyle ➝ to oxygen-atomer

Et oxygen-atom + et oxygenmolekyle ➝ et ozonmolekyle

Skrevet med formler ser reaktionerne således ud:

lyn + O2 ➝ 2 O

O + O2 ➝ O3

De giftige NOX-erNår et lyn brager gennem luften, bliver temperaturen omkringlynets bane så høj, at alle luftmolekylerne kan splittes ad i ato-mer. Det gælder også nitrogen. De frie nitrogen-atomer kanreagere med oxygen-atomerne, så der dannes kemiske forbin-delser mellem nitrogen og oxygen. Det er fx nitrogen-oxid,NO, og nitrogen-dioxid, NO2. Disse stoffer er meget giftige. Dekaldes NOX-er. X-et står for antallet af oxygen-atomer i mole-kylet. Stofferne skrives af og til som NOX.

Denne spaltning af luftmolekyler sker også andre steder,hvor temperaturen er meget høj. I benzin- og dieselmotorer

162

O2 – Oxygen O3 – Ozon

Det livsnødvendige oxygen, har formlen O2.

Det farlige ozon har formlen O3.

Når lynet slår ned, spaltes luftmolekyler i

lynets bane. Når oxygenmolekylerne spaltes,

kan de samles igen til den farlige luftart

ozon.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

GLOBAL MILJØKEMI

163

trækkes der luft ind til forbrændingen, hvor luftens oxygen skalbruges. Ved den høje temperatur under forbrændingen spaltesnitrogen-atomerne, så der dannes nitrogen-oxider. De sendes udi luften med udstødningsgassen. På samme måde dannes dernitrogen-oxider ved alle forbrændinger. Selv når man hygger sigmed tændte stearinlys, dannes de giftige nitrogen-oxider. � Kopiark 8.7

Ozon ved jordoverfladenOzon dannes også, når sollys rammer forurening i luften, isærNOX-er. Lyset slår NOX-molekylet i stykker, så der frigives etoxygen-atom. Det kan bindes til et oxygenmolekyle, så der dan-nes ozon. Reaktionen kan skrives, når NOX-molekylet er NO2:

NO2 + O2 ➝ NO + O3

Hvor der kører mange biler, dannes der meget NOX, og der-med også meget ozon. Derfor er der mere ozon i luften i byer-ne end ude på landet. På en sommerdag med meget sollys ogvindstille stiger mængden af ozon i byerne.

I Danmark er vi ikke så hårdt ramt af ozon, men i det syd-lige Europa, hvor sollyset er meget kraftigere, kan man ople-ve, at øjnene klør, og det river i næsen.

Mængden af ozon i luften er to- til tredoblet i de sidstehundrede år. Det skyldes forurening fra menneskene. � Kopiark 8.8, 8.9 og 8.10

Ozonlaget Ozon ved jordoverfladen er forurening, men det er det ikkehøjt oppe i atmosfæren. I 10 til 50 kilometers højde findes ozonsom en del atmosfæren. Her ligger ozonlaget.

Ozon i ozonlaget dannes af sollyset. Når Solens ultravio-lette stråling rammer et oxygenmolekyle, spaltes det i to oxy-gen-atomer. De frie oxygen-atomer vil, når de rammer et oxy-genmolekyle, reagere med dette og danne et ozonmolekyle.Således er det Solens stråling, der hele tiden danner ozonmo-lekyler i ozonlaget.

Skrevet med formler ser reaktionerne således ud:

Ultraviolet stråling + O2 ➝ 2 O og: O + O2 ➝ O3

0

20

10

30

40

50

60 km

Meteorologisk luftballon

Stratosfære(15-50 km)

Ozonlag(10-50 km)

Troposfære(Op til 15 km)

Lange flyvningerFlyvning over længere strækninger foregår

ofte i 10 til 15 kilometers højde. Under

flyvningen tages der frisk luft ind i kabinen

fra luften uden for flyet. Men ozonen i

luften vil få passagererne til at hoste og

give dem smerter i brystet. Derfor lader

man luften passere filtre, der spalter ozon-

molekylerne til oxygen.

Ozonlaget

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

GLOBAL MILJØKEMI

Ozonlaget beskytter osFaktisk er der ikke ret meget ozon i ozonlaget. Der er kun etozonmolekyle pr. 2,5 millioner luftmolekyler. Hvis man kunnesamle alt ozon og flytte det ned til Jordens overflade, ville detteozonlag kun være 3 millimeter tykt. Men selv om der ikke ermeget ozon, så er det ozonlaget, der beskytter alle levende væs-ner på Jorden mod den del af Solens stråling, som er ekstra far-lig. Man kan sige, at ozonlaget er jordens ”solbrille”.

Den farligste del af Solens ultraviolette stråling opfangesaf ozonlaget. Når et ozonmolekyle rammes af ultraviolet strå-ling, opfanges strålingen af ozonmolekylet, der spaltes, så derdannes et oxygenmolekyle og et frit oxygen-atom:

Ultraviolet stråling + et ozonmolekyle ➝et oxygenmolekyle + et frit oxygen-atom

Skrevet med formler ser det sådan ud:

Ultraviolet stråling + O3 ➝ O2 + O

Ozonlaget stopper stort set al farlig stråling. Et væsen, derikke kunne se det almindelige lys, som vi kan, men kun denfarlige ultraviolette stråling, ville ved at kigge op i himlenmidt på dagen, kun se mørk nat.

Nedbrydning af ozonlagetFor ca. halvtreds år siden lykkedes det at fremstille nogle heltnye stoffer, de såkaldte CFC-gasser. Det er nogle kemiske stof-fer, der indeholder grundstofferne Carbon, Fluor og Chlor.CFC-gasserne viste sig at have nogle fremragende egenskaber.De var meget modstandsdygtige over for andre stoffer. Derforkunne man blande dem med alle andre stoffer, uden at de rea-gerede med disse. Ikke engang oxygen reagerede de med, forstofferne kunne ikke brænde. De blev derfor bl.a. brugt somkølemiddel i køleskabe og som drivmiddel i spraydåser.

Først mange år senere opdagede man, at gasserne er såholdbare, at når de kommer ud i atmosfæren, bliver de der iårevis. Før eller siden når de helt op til ozonlaget, og her er etstof, ozon, der er så reaktivt, at det kan spalte CFC-gasserne.Problemet er så, at ozonmolekylerne i ozonlaget forsvinder. Deter så uheldigt, at et enkelt CFC-molekyle kan spalte i titusindvisaf ozonmolekyler.

164

SolcremeNår UV-indekset er højt, skal man undgå

sollyset i middagstimerne. Man kan beskytte

sig med solcreme. Den kan indeholde det

faste stof titandioxid, der stopper al solstrå-

ling, eller et kemisk stof, der kun stopper

den farlige ultraviolette stråling.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

GLOBAL MILJØKEMI

Hul i ozonlagetDet har vist sig, at der er forsvundet så mange ozonmolekyler, atSolens farlige ultraviolette stråling kan slippe gennem ozonlagetog nå helt ned til Jordens overflade. Man siger, at ozonlaget erblevet tyndere, eller at der er “hul i ozonlaget”.

Et tyndere ozonlag giver mere ultraviolet stråling på Jordensoverflade. Mange flere mennesker vil få hudkræft og dø af det.100 000 mennesker dør hvert år af hudkræft. Problemet er størstpå den sydlige halvkugle, hvor ozonlaget er tyndest. Der vilkomme flere øjensygdomme og vores immunsystem vil for-ringes, så vi oftere bliver syge. For dyrene vil det gå på sammemåde. Ligeledes vil planterne tage skade af strålingen.

Man regner med, at høstudbyttet i Danmark er faldet med10 % på grund af det højere ozonindhold i luften, for ozon ska-der planternes celler.

165

Nyttige oplysningerOzon har formlen O3.

NOX-er er et fællesnavn for mange giftige

kemiske forbindelser mellem nitrogen og

oxygen. X-et står for antallet af oxygen-ato-

mer i molekylet.

Ozonlaget ligger i atmosfæren i 10 til 50

kilometers højde.

Den farlige ultraviolette stråling fra Solen

mindskes af ozonlaget.

”Hul i ozonlaget” er et udtryk for, at ozonla-

get et bestemt sted på Jorden er blevet tyn-

dere.

CFC-gasserne nedbryder ozonlaget.

Den viste opstilling bygges. En stor kolbe spændes fast

og anbringes over to bukkede stålstænger, der er sat

fast i isolerende polstænger. Afstanden mellem den

nederste del af stålstængerne skal være ca. en centime-

ter. Den øverste del af stængerne må ikke røre glasset i

kolben.

Der tændes for stikkontakten. Den ene polstang skub-

bes hen mod den anden, til der springer en gnist. Ved

derefter at trække polstangen lidt tilbage, dannes der

en lysbue, som klatrer op mellem stålstængerne. Efter

et stykke tid kan man se en rødbrun luftart i kolben.

Der slukkes for stikkontakten og ledningerne fjernes.

Ved at lugte forsigtigt til kolbens munding kan man

lugte en blanding af ozon, O3, og nitrogendioxid, NO2,

der er den rødbrune luftart. De dannes på grund af

den høje temperatur i gnisterne. Ved den høje tempe-

ratur kan oxygenog nitrogenmolekyler i luften spaltes,

så der kan dannes ozon og nitrogendioxid.

Ozon og nitrogendioxidEK

SPER

IMEN

T�

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

GLOBAL MILJØKEMI

166

Drivhuseffekt og klimaændringerDrivhuseffekten er et emne, der diskuteres meget i medierne.Hvad er drivhuseffekten, og hvad kan man gøre for at mind-ske drivhuseffekten? Betyder den voksende udledning af car-bondioxid, CO2, at den globale opvarmning vil ødelæggeJordens klima?

Carbondioxid er et affaldsproduktDet meste carbondioxid, CO2, dannes ved afbrænding af defossile brændstoffer, naturgas, olie og kul. Man kan medmoderne anlæg få mere nyttig energi ud af forbrændingen,men man kan ikke hindre dannelsen af carbondioxid. Påverdensplan dannes der 36 milliarder ton om året. Alt detteender i atmosfæren.

I de sidste hundrede år er der kommet flere og flere men-nesker på Jorden, og der er kommet mere og mere industri.Det kræver mere opvarmning, og derfor er CO2-indholdet iluften steget så meget, at det er højere, end det har været imere end den sidste halve million år. Der produceres så storemængder af CO2, at planterne ikke kan nå at optage det vedfotosyntesen.

CO2 – indholdet i luften målt i procent

Årstal

0,0300

0,0350

0,0400%

1000 1200 1400 1600 1800 2000

Mængden af CO2 i luften er nu højere, end

den har været den sidste halve million år, og

den stiger stadig. Er det en vigtig årsag til den

globale opvarmning?

CO2- neutrale brændstoffer er ikke fossile brændstoffer. Biogas er

et såkaldt CO2-neutralt brændstof. Det betyder, at der ved

afbrænding udledes samme mængde CO2, som der ville komme,

hvis biomassen fik lov til at blive omdannet i naturen.

CO2-neutrale brændstoffer

73431_kosmos B_090-180_r1 7/28/08 10:46 AM

GLOBAL MILJØKEMI

167

DrivhuseffektenDet er Solens stråler, der opvarmer Jorden. Men Jorden udsen-der også stråling. Om natten udsender den varme jordover-flade usynlig varmestråling, infrarød stråling, ud mod rum-met. Heldigvis er der mange stoffer i atmosfæren, der opfang-er denne stråling. Ellers ville strålingen forsvinde ud i verdens-rummet, og Jordens natside ville blive voldsomt afkølet. Nuender jordoverfladens varmestråling i atmosfæren, som kanopvarme jordoverfladen.

Denne opvarmning af Jorden kaldes drivhuseffekten, fordiopvarmningen foregår på samme måde som i en gartnersdrivhus. Glasset i et drivhus lader Solens lys og varmestrålingkomme ind til planterne, men den varmestråling, som plan-terne og jorden derefter udsender, kan ikke komme ud gen-nem glasset. Og så stiger temperaturen i drivhuset.

De luftarter, der opfanger Jordens varmestråling er vand-damp, carbondioxid, ozon og methan. De kaldes drivhusgas-ser. Vanddamp i atmosfæren bidrager mest til drivhuseffek-ten. Derefter kommer CO2, der bidrager med omkring 20 %.Hvis vi ikke havde drivhusgasserne i atmosfæren, ville vi fånogle voldsomme temperaturskift fra dag til nat, og tempera-turen på Jorden ville være ca. 30 grader lavere.

Der dannes ikke kun drivhusgasser ved afbrænding af fos-sile brændstoffer. Der er enorme arealer, hvor der dyrkes ris,og rismarker skal være oversvømmet. Derfor dannes dermeget biogas på bunden af rismarkerne, og herved kommerder meget methan op i atmosfæren. Når dyr og menneskerprutter, kommer der også meget metan, og da der er mangekøer, grise, får og geder, kommer der meget store mængdermethan herfra. � Kopiark 8.11 og 8.12

Vanddamp og skyerI en ørken kan luften være meget tør; den indeholder kun lidtvanddamp. Andre steder i verden kan der være megen vanddampi luften. Indholdet af vanddamp i luften betegnes som luftfug-tigheden. Fx kan der i en liter luft ved 20 °C være 1,7 g vanddamp.Ved så stor en luftfugtighed siger man, at luften er mættet medvanddamp. Luftfugtigheden er 100 %. I en liter luft mættet medvanddamp vejer vanddampen mere end luften.

De vigtigste drivhusgasserVanddamp, H2O

Carbondioxid, CO2

Methan, CH4

Ozon, O3

Rismark i Kina. Herfra bobler der meget methan

op i atmosfæren.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

GLOBAL MILJØKEMI

168

Når luften er varmere, kan den optage mere vanddamp. Udeover havet fordamper vand fra overfladen, og luftfugtighedenøges. Når luften stiger til vejrs, afkøles luften, og den kan ikkelængere indeholde så megen vanddamp. Vanddampen fortæt-ter, og der dannes små vanddråber. De ses som skyer. Nårvanddråber støder ind i hinanden, vokser de sig større og stør-re, og før eller senere bliver de så store og tunge, at det begyn-der at regne. � Kopiark 8.13

En sky i en flaske

Forsøget ses bedst i et mørklagt lokale.

Sæt et kort glasrør gennem en gummiprop.

En gummislange på ca. 10 cm sættes på glas-

røret. I en literflaske af klart glas hældes lunkent

vand til en højde af ca. 1 cm. En prop uden hul

sættes på flasken, og flasken rystes kraftigt.

Proppen tages af og udskiftes med proppen

med glasrør og gummislange.

Med munden suges der kraftigt i slangen for

at få et undertryk i flasken, og med fingrene

knækkes slangen og presses helt tæt sammen.

En tændstik tændes og pustes ud, og den hol-

des straks hen under enden af slangen, der

åbnes, så røgpartiklerne suges op i flasken.

Nu pustes der af al kraft i slangen, så der

kommer et overtryk i flasken, slangen klemmes

sammen. En lommelygte tændes, så den lyser

op i bunden af flasken. Efter et halvt minut

åbnes slangen.

I flasken ses, hvordan der dannes en sky.

En sky består af meget små vanddråber.

Røgpartiklerne var nødvendige, for vanddråber

dannes bedst, når der er små partikler, fx

sodpartikler, i luften. Vanddampen fortættes

nemmest ved kontakt med et fast stof,

en krystallisationskerne.

EKSP

ERIM

ENT

�

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

GLOBAL MILJØKEMI

169

Nyttige oplysningerUden drivhuseffekten ville temperaturen

på Jorden være ca. 30 grader lavere.

Drivhusgasser er luftarter, der absorberer

varmestrålingen fra jordoverfladen.

De vigtigste drivhusgasser er vanddamp,

carbondioxid og methan.

Vanddamp i atmosfæren bidrager mest

til drivhuseffekten.

Luftfugtigheden angiver, hvor stort

indholdet af vanddamp er i luften.

CO2-neutrale brændstoffer er ikke-fossile

brændstoffer. Biogas er et CO2-neutralt

brændstof.

Jorden bliver varmereDrivhuseffekten har givet Jorden en behagelig temperatur, mende sidste tyve år har vist, at der er en klimaændring i gang. Jordenbliver varmere, og det vil medføre nogle meget uheldige konse-kvenser. Ørknerne vil brede sig. Der vil komme flere naturkata-strofer med storme, oversvømmelser og tørke. Når isen rundt ompå Jorden smelter, og når havvandet bliver varmere og udvidersig, så vil havene stige. I de sidste hundrede år er havet steget med10-20 cm, og man forventer, at havet vil fortsætte med at stige.Herved vil store landområder blive oversvømmet og mange mil-lioner mennesker må flytte.

Klimaet i DanmarkI disse år har vi i Danmark en varm periode. 2006 blev det var-meste år, der er målt. Når det bliver varmere i Danmark, vilinsekter fra sydligere egne kunne leve her. Det vil få katastro-fale følger for vores landbrug og skovbrug. Fx er kastanjetræ-erne ved at blive fældet, fordi de er angrebet af kastanjeminer-møllet, som for nylig er kommet til Danmark. Man forventer,at alle kastanjetræer i Danmark er døde i løbet af 10 år. Detsamme har vi tidligere set ske for elmetræerne. Det kan ogsåfå konsekvenser for menneskene, for muligvis vil også malaria-myggen kunne leve her.

Begrænsning af CO2-udslipHvis man vil undgå en global temperaturstigning, må man mind-ske drivhuseffekten. Mængden af vanddamp i atmosfæren kanikke begrænses, men det kan mængden af CO2. Derfor prøverman at begrænse udledningen af CO2, og man prøver at findealternative energikilder, som fx vindkraft, bølgekraft og solenergi.

På et møde i Japan i 1997 blev den såkaldte Kyoto-protokolvedtaget. Heri forpligtede de industrialiserede lande sig til atreducere deres udslip af drivhusgasser. Det har efterfølgende vistsig, at mange lande ikke kunne eller ville reducere deres forbrugaf fossile brændstoffer.

Man regner med, at flytrafikken bidrager med mere end toprocent af den samlede CO2-udledning. Men trafikkens bidragtil drivhuseffekten er dog mindst tre gange større, for vanddamper den gas, der bidrager mest til drivhuseffekten. Væksten i fly-trafikken får alvorlige konsekvenser for miljøet.

Drivhuseffekten

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

170

CAFE KOSMOS

GRAFFITI PÅ HIMLEN Hen over den blå himmel ses lange hvide streger. Af og til ser man, hvordan de dannes lige bag et fly, der bevæger sig højt oppe på himlen. Stregerne opstår ved fortætning af vanddamp i udstødningsgassen fra flyets jetmotorer. Stregerne kaldes kondensstriber.

� Kondensstriber. Nogle helt nye og nogle, der er flere timer gamle.

KONDENSSTRIBER

Kondensstriber dannes kun i storhøjde, men her – i omkring 10 kilo-meters højde – foregår de fleste fly-veture over længere strækninger. Idenne højde ligger temperaturen iområdet –30 til –60 °C. I lavere høj-de dannes der ikke kondensstriber,for der er det ikke koldt nok.

Den varme udstødningsgas fra jet-motorerne indeholder vanddamp,som hurtigt afkøles af den kolde,omgivende luft. Allerede lige bagflyet dannes der dråber eller iskry-staller af fortættet vanddamp. Dan-nelsen af vanddråberne foregår påsamme måde, som når man en vin-terdag ser, at udåndingsluften dan-ner en hvid tåge.

Et fly danner ikke altid kondensstri-ber. Nogle dage ser man fly højt påhimlen, uden at der dannes striber.Hvis luftfugtigheden i luften omkringflyet er tilstrækkelig lav, vil de dan-nede iskrystaller hurtigt omdannestil vanddamp. De sublimerer.

Hvis luftfugtigheden derimod er høj,vil kondensstriberne kunne blivehængende i timevis. De vil enddakunne blive tykkere og mere ud-bredte. Iskrystallerne vil vokse i stør-relse, fordi de opsamler vandmole-kyler fra luften. I løbet af et partimer kan striberne brede sig til etmange kilometer bredt dække, derfaktisk er et lag af skyer. På dennemåde vil skyerne efter et enkelt flyefterhånden kunne dække i tusind-vis af kvadratkilometer. Kondens-striber er således skyer; den enesteforskel er, at kondensstriberne ermenneskeskabte.

Der ses flest kondensstriber omdagen og om aftenen. Om morge-

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

171

CAFE KOSMOS

� Rumfærgen Challenger opsendes

d. 28. januar 1986. Rumfærgen er

fastgjort til den enorme tank, der

indeholder hydrogen og oxygen.

� Temperaturen i luften omkring flyet er så lav, at kondensstriberne dannes

lige bag motorerne.

� Satellitfoto af nye og ældre kondensstriber over den Engelske Kanal mellem

England og Frankrig.

vil der på partiklerne kunne kon-denseres vanddråber eller iskrystal-ler til dannelse af nye skyer.

nen er de mere sjældne, for i løbetaf natten er den foregående dagsstriber fordampet. Flytrafikken ermindre om natten og morgenda-gens flytrafik er ikke begyndt.

DRIVHUSEFFEKTEN

Ved forbrænding af flybenzin i luf-ten og andre fossile brændstofferher på jordoverfladen dannes dermasser af vanddamp og masser afcarbondioxid, CO2. Men der dannesogså massevis af små partikler afbl.a. sod og rester af brændstof.Disse partikler fungerer som krystal-lisationskerner for dannelsen afvanddråber eller iskrystaller. Forvanddamp fortættes lettest på enkrystallisationskerne. Partiklerne kanhænge i atmosfæren i månedsvis,og hver gang luftfugtigheden stiger,

På en skyfri himmel vil Jordensinfrarøde varmeudstråling kunneforsvinde ud i verdensrummet. Erder skyer, vil de opfange varmeud-strålingen og som en dyne holde påvarmen. Jo flere skyer, jo højere bli-ver temperaturen på jordoverfla-den. Det er det fænomen, der kal-des drivhuseffekten.

ANTALLET AF SKYER VOKSER

En højere temperatur vil medførestørre fordampning fra havet, ogmed større luftfugtighed vil der dan-nes endnu flere skyer. Mængden afskyer på Jorden er steget med mereend tre procent på 10 år. Kon-densstriberne er således en medvir-kende årsag til den globale opvarm-ning.

ANTAL SOLSKINSTIMER FALDER

De flere skyer har været årsag til, atman over hele verden har fået færresolskinstimer. Dette fænomen kal-des global formørkelse. I Europa erantallet af solskinstimer faldet med16 % i løbet af de sidste 50 år.

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:40 PM

172

DET VED DU NU OM GLOBAL MILJØKEMI

FOSSILE BRÆNDSTOFFER OG BIOGAS

CARBON-KREDSLØBET LUFTFORURENING OG OZONLAGET

� De fossile brændstoffer er kul,olie og naturgas.

� Naturgas indeholder mest afdet brændbare stof methan,CH4.

� Biogas dannes af rådnendeorganiske stoffer, der ikke er i kontakt med oxygen.

� Biogas indeholder mest afmethan, CH4.

� Carbon-kredsløbet beskriver,hvordan carbon-atomer kan flyttes fra et stof til et andet.Det sker i et evigt kredsløb.

� Ved hjælp af sollys kanplanterne omdanne luftens carbondioxid til oxygen.Carbon-atomet fra CO2 ender i sukkerstoffet glukose.Processen kaldes fotosyntese.

� Reaktionen for fotosyntesenkan skrives: sollys + 6 H2O + 6 CO2 ➝ C6H12O6 + 6 O2.

� Regnvand er ikke neutralt. Pågrund af indholdet af CO2 iluften er pH-værdien af heltren regn 5,6.

� Uden drivhuseffekten ville temperaturen på Jorden væreca. 30 grader lavere.

� Drivhusgasser er luftarter, deropfanger varmestrålingen frajordoverfladen.

� De vigtigste drivhusgasser ervanddamp, carbondioxid ogmethan.

� Vanddamp er den vigtigste drivhusgas, for vanddampbidrager mest til drivhuseffekten.

� Luftfugtigheden angiver, hvorstort indholdet af vanddamp eri luften.

� Biogas er et CO2-neutraltbrændstof. Det er ikke et fossiltbrændstof.

� Ozon har formlen O3.

� NOX-er er et fællesnavn formange giftige kemiskeforbindelser mellem nitrogenog oxygen. X-et står for antalletaf oxygen-atomer i molekylet.

� Ozonlaget ligger i atmosfæren i 10 til 50 kilometers højde.

� Ozonlaget stopper den farligeultraviolette stråling fra Solen.

� Et ”hul i ozonlaget” er etudtryk for, at ozonlaget etbestemt sted på Jorden erblevet tyndere.

� CFC-gasserne indeholder grund-stofferne carbon, fluor og chlor.CFC-gasserne nedbryder ozon-laget.

DRIVHUSEFFEKT OG KLIMAÆNDRINGER

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:41 PM

173

PRØV DIG SELV


� Hvorfor er biogas ikke et fossiltbrændstof?

� Hvorfor er der ikke fotosyntesei planterne om natten?

� Hvorfor er ozonlaget vigtigt forlivet på Jorden?

� Hvordan medvirker skyerne tildrivhuseffekten?

� Hvad er et CO2-neutralt brænd-stof?

UDFORDRING

� Hvorfor er der ikke fossilebrændstoffer nok?

� Hvordan kan du og din familievære med til at nedbringe CO2-udslippet?

� Hvordan skal vi reagere, når der er et hul i ozonlaget overDanmark?

� Hvordan vil Danmark bliveberørt, hvis vandstanden ihavene stiger?

� Nævn nogle fossile brændstoffer.

� Hvilket stof er der mest af inaturgas?

� Hvilken luftart omdannerplanterne ved fotosyntese?

� Hvor findes ozonlaget?

� Ville temperaturen på Jordenvære højere eller lavere udendrivhuseffekten?

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:41 PM

174

AAlnico-magnet 31Aluminium 114Ammoniakfremstilling 142Arbejde 52Argon 103Asteroide 13Astrologi 9

BBaser 135Beliggenhedsenergi 54Bevægelsesenergi 53Biobrændsel 63Biogas 155Biogasanlæg 156Bladguld 116Brintsamfundet 99Brydning af lys 77Brændværdi 60Brønsted 136Bølge 72Bølgelængde 73

CCarbondioxid 96Carbondioxidpåvisning 97Carbon-kredsløbet 158Cassiopeia 9CO2 96, 159, 169

DDampmaskine 60, 61Datalogging 44Defibrillator 46Definition på baser 136Definition på syrer 136Dopplereffekt 86Drivhuseffekt 116,171Drivhusgasser 167Dværgplanet 12Dødens dal 96

EEffekt 59Ekliptika 10Elektromagnet 38, 43, 45Elektromagnetisk stråling 76

Elektromotor 38, 39Ellipse 11Endoskop 81Energi 52Energibevarelse 56Enzymer 143Evighedsmaskine 57Exoplanet 15

FFaraday, Michael 38Farebetegnelse 145Farlige stoffer 145Farver 78, 88Farvespektrum 78Fiksstjerne 9Flammefarver 123Fordeling af grundstoffer 124Fortyndede syrer 135Fortynding 147Fossile brændstoffer 63, 154Fotosyntese 94, 159Frekvens 72Fremstilling af aluminium 125Fremstilling af jern 125Fremstilling af luftarter 95Fuldmåne 18

GGalilei 54Gasflasker 147Genbrug af metaller 127Generator 40Geocentrisk system 15Grafer 44Guld 128Gæring 98

HHalleys komet 14Heliocentrisk system 15Helium 102hertz 72Hjertestarter 46Hydrogen 99Hydrogenperoxid 143Hydrogenpåvisning 101Hydroxid-ionen 135

Hærdning 117Højrehåndsreglen 36Højttaler 40Hårdhed 118

IIkke-metal-ioner 122Ikke-metaller 112Indfaldsvinkel 77Indikatorer 136Infrarødt lys 82Ioner 120Isolering 58

JJorden 10, 12Jordmagnetisme 36joule 52Joule, James 55Jupiter 12Jævndøgn 17

KKarlsvognen 9Katalysatorer 142Kemisk binding 104Kernekraft 64kilowatt-time 60Kinetisk energi 53Klimaændringer 169Knaldgas 100Knaldluft 100Komet 14Koncentrerede baser 146Koncentrerede syrer 135, 146Koncentreret svovlsyre 146Kondensstriber 170Kopernikus, Nikolaus 15Korrosion 126Kraft 52Krypton 103kWh 60Køleskab 62

LLED 82Legeringer 114

Letmetaller 113Lillefingerreglen 38Linse 79Lodning 119Luftforurening 162Luftskibe 102Lyd 72Lydens fart 73Lys 76Lysdiode 82, 83Lysets fart 6Lysleder 81Lysår 10

MMagnet 30Magnetfelt 33Magnetkort 41Mars 12Merkur 12Metalegenskaber 112Metaller 112, 124Metallernes forekomst 124Meteor 14Meteorit 14Miner 124Misvisning 36Molekylemodeller 104Molekyler 103Mælkevejen 9, 10Mærkning 145Måneformørkelse 20Månen 16, 19

NNatrium 141Naturgas 154Naturlove 56Neodym-magnet 31Neon 103Neptun 12Nethinde 79Neutralisation 140newton 52Nitrogen 93Nordlys 34Nordpol, magnetisk 30Nordstjernen 8

STIKORD

73431_kosmos B_090-180_r1 7/28/08 10:58 AM

175

NOx-er 162Nymåne 18

OOlie 154Organiske syrer 134Orion 9Oxygen 93Oxygenkredsløbet 94Oxygenpåvisning 94Ozon 162Ozonlaget 163

PPartiel måneformørkelse 20Partiel solformørkelse 21Permanent magnet 32pH 139Planet 12Pluto 12Polvending 37Potentiel energi 54Prisme 78

RRadon 103Reaktionsskemaer 122Reduktion 125Reduktionsventil 147Refleksbrik 78Regnbue 88Ristning 125R-sætninger 145Rust 127Rustfrit stål 114Røntgenstråling 82

SSaltsyre 139Saturn 12Småmagneter 31Solcelle 57Solen 12Solfanger 57Solformørkelse 20Solhverv 17Solplet 12, 13Solsystemet 12

Spejling 77Spole 37S-sætninger 145Stangmagnet 30Stave 79Stemmegaffel 44Stjernebillede 9Stjerner 8Stjerneskud 14Strålingsenergi 57Stærke syrer 134Støbning 118Stål 114Svage syrer 134Svejsning 119Svovlsyre 138Sydpol, magnetisk 30Syre i maven 148Sæbebobler 89

TTabeller 43Tappe 79Tesla 38Tidejord 23Tidevand 22, 23Tier-potenser 72Tone 74Total måneformørkelse 20Total refleksion 80Total solformørkelse 20Trivialnavne 134Trækfugle 33Trækning 116Tsunami 72Tungmetaller 113Tunguska-hændelsen 24

UUdfaldsvinkel 77Udvinding af metal 125Uheld 147Ultralyd 85Ultraviolet lys 82Uorganiske syrer 134Uranus 12Uædle metaller 113

VValsning 117Vanddamp 167Varme 57Varmepumpe 62Varmetransport 58Vedvarende energi 62Ventrikelflimren 46, 47Venus 12Verdens største insekt 106Vindkraft 63Voyager-rumskibene 14

Wwatt 60Watt, James 60

XXenon 103

ZZenit 8

ÆÆdelgasreglen 121Ædelgasserne 102Ædle metaller 113

ØØjet 79Øret 74Ørsted, Hans Christian 35Ørsteds eksperiment 35Ørsted-satellitten 42

ÅÅnding 98Årstider 16, 17

73431_kosmos B_090-180_r1 7/28/08 10:58 AM

176

FYSIK OG KEMI, GENERELTFysik, Gyldendals minilex, Anders Smith og Henrik Smith.

Gyldendal.

Fysik/Kemi, Gyldendals små opslagsbøger, Helle Houkjær,

Mari-Ann Skovlund Jensen,

Lone Skafte Jespersen og Erik Bruun Olesen. Gyldendal.

Håndbog i Kemiske fagtermer, Preben Hartmann-Petersen.

Gyldendal.

Tjek på fysik/kemi, Henning Henriksen. Gyldendal.

Databog, fysik & kemi, Erik Strandgaard Andersen,

Paul Jespergaard og Ove Grønbæk Østergaard.

F & K forlaget.

Spektrum, Fysik I og II, Carsten Claussen, Erik Both, Niels Hartling.

Gyldendal.

En kort historie om næsten alt, Bill Bryson. Gyldendal.

SOL, MÅNE OG STJERNERUniversets melodi, Henry Nørgaard, Kaare Lund Rasmussen

og Niels Elbrønd Hansen. Gyldendal.

Det kosmiske urværk, Verner Schilling. Munksgaard.

Rejsen ud i rummet, Helle og Henrik Stub. Gyldendal.

Universet, Michael J.D. Linden-Vørnle. Gyldendal

MAGNETISMEH.C. Ørsted og fornuften i naturen, Bjarne Kousholt. Polyteknisk

Forlag.

ENERGIEvig energi? -solceller, Ole Trinhammer. Fysikforlaget.

Evig energi? -brændselsceller og brintsamfundet, Ole Trinhammer.

Fysikforlaget.

LYD OG LYSOptisk horisonter, DTU.

Synet og høret, Helge Kastrup og Torben Lenskjær. Munksgaard.

LUFTBogen om grundstofferne, Henning Henriksen og Erik Pawlik.

Gyldendal.

METALLER OG IONERBogen om grundstofferne, Henning Henriksen og Erik Pawlik.

Gyldendal.

Mød metallerne, Henning Henriksen. Gyldendal.

SYRER OG BASERKend Kemien 1, Henrik Parbo, Annette Nyvad og Kim Kusk

Mortensen. Gyldendal.

GLOBAL MILJØKEMIPublikationer fra DMI. Danmarks Meteorologiske Institut.

Publikationer fra IPCC. Intergovernmental Panel on Climate

Change.

Olie – et dansk råstof, Gunnar Cederberg. Gyldendal.

Kulstoffets kredsløb, Peter Norrild og Leif Sønderberg Petersen.

Gyldendal.

LITTERATUR

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:41 PM

177

Omslag FOCI/SPL07 Akira Fujii/DMI08 Akira Fujii/DMI10 ESO12 Gyldendals billedbibliotek14 Akira Fujii/DMI15 FOCI18 NASA19 NASA21 ESO24 GB25 Polfoto/Topham Picturepoint25 NASA26 ESO28 Foci/SPL30 Søren Lundberg31 Søren Lundberg32 Søren Lundberg32 Søren Lundberg33 Scanpix/Biofoto/Lars Gejl35 Foci/PRE36 Søren Lundberg40 Vestas41 Søren Lundberg42 Scanpix/Reuters42 n. DMI 46 Polfoto/Martin Lehmann47 Scanpix/Jens Nørgaard Larsen50 Foci53 Scanpix/Corbis55 Scanpix/Corbis56 Søren Frederiksen58 Foci/SPL59 ø. Foci/SSL59 n. Gyldendals Billedbibliotek61 ø. CDanmark61 n. Polfoto/Peter H. Petersen63 Scanpix/Bam/Jørgen Schytte64 Scanpix/Nils Meilvang65 Scanpix/Corbis68 Polfoto/David Peevers71 Scanpix/AFP73 v. Foci/SPL76 Foci/SPL79 ø. Polfoto/Jens Dresling79 n. FOCI/SPL80 FOCI/SPL81 Foci/PRE

83 Scanpix/BAM/Nana Bisp Büchert84 Scanpix/Steffen Ortmann86 Scanpix/BAM/Jan Djenner87 Scanpix/Corbis90 Foci/SPL92 Scanpix96 Scanpix/Corbis98 Scanpix/corbis99 ø. Foci/SPL99 n. Søren Lundberg100 Scanpix102 Scanpix/Creative103 Scanpix104 Søren Lundberg106 ø. Scanpix106 n. Gyldendals Billedbibliotek107 Gyldendals Billedbibliotek110 Scanpix/Creative112ø Scanpix108n Foci/spl109 Søren Lundberg114 Scanpix/Corbis116ø Scanpix116n Scanpix117 Scanpix117 Søren Lundberg118ø Foci/Spl118n Scanpix 119 Scanpix123 Søren Lundberg127 Søren Lundberg128 Scanpix/Creative128 Nasa129 ø. Scanpix/Corbis/Oliver Berg129 n. Scanpix/Creative132 Scanpix/Corbis/Charles O’Rear134 Søren Lundberg135 Søren Lundberg136 ø. Gyldendals Billedbibliotek136 n. Søren Lundberg139 Gyldendals Billedbibliotek143 Søren Lundberg145 Søren Lundberg148 ø. Scanpix/Biofoto/Kaj Halberg148 n. Polfoto149 ø. Scanpix/Reuters145 n. Territorium152 Scanpix/BAM/Henrik Sørensen

154 Foci/SPL155 Foci/Spl156 Scanpix/Bent K. Rasmussen157 Krediteres Flemming Nielsen158 Scanpix/Corbis/Alan Schein159 ø. Scanpix/Dani-Jeske159 n. Scanpix/Karsten Schnack161 Foci/PRE162 Scanpix/Biofoto/Sven Halling164 Scanpix/Corbis/Michelle Pedone166 Scanpix/Biofoto/Lars Havn Eriksen167 Scanpix/Judith Betak170 Foci171 ø. Scanpix/Corbis171 n. NASA

FOTOLISTE

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:41 PM

DET PERIODISKE SYSTEM1

1

2

3

4

5

6

7

2

Hovedgrupper

Peri

od

er

Lanthanoiderne

Actinoiderne

Eksempel

Undergrupper

Grundstofnavn

Kun radioaktive atomer

Antal elektroneri de forskelligeskaller

AtomnummerGrundstofsymbol

SmeltepunktKogepunkt

Densitet

Luftart

Væske

Fast stof

Kunstigt fremstillet

Hydrogen

(Brint) 1 H

T = –253 °C

d = 0,084 g/L

1

Lithium

3 Li

k

d = 0,53 g/cm 3

2 1

Natrium

11 Na T s = 97,7 °C

T k = 883 °C

d = 0,97 g/cm 3

2 8 1

Kalium

19 K T s = 63,4 °C

T k = 759 °C

d = 0,86 g/cm 3

2 8 8 1

Rubidium

37 Rb T s = 38,9 °C

T k = 688 °C

d = 1,53 g/cm 3

2 8

18 8 1

Caesium

55 Cs T s = 28,4 °C

T k = 671 °C

d = 1,90 g/cm 3

2 8

18 18 8 1

Francium

87 Fr�

T s = 27 °C

T k = 677 °C

2 8

18 32 18 8 1

Beryllium

4 Be T s = 1278 °C

T k = 2471 °C

d = 1,85 g/cm 3

2 2

Magnesium

12 Mg T s = 650 °C

T k = 1090 °C

d = 1,74 g/cm 3

2 8 2

Calcium

20 Ca T s = 842 °C

T k = 1484 °C

d = 1,54 g/cm 3

2 8 8 2

Strontium

38 Sr T s = 777 °C

T k = 1382 °C

d = 2,54 g/cm 3

2 8

18 8 2

Barium

56 Ba T s = 727 °C

T k = 1640 °C

d = 3,59 g/cm 3

2 8

18 18 8 2

Radium

88 Ra�

T s = 700 °C

T k

d = 1140 °C

= 5,0 g/cm 3

2 8

18 32 18 8 2

Scandium

21 Sc T s = 1541 °C

T k = 2830 °C

d = 2,99 g/cm 3

2 8 9 2

Yttrium

39 Y T s = 1526 °C

T k = 3336 °C

d = 4,47 g/cm 3

2 8

18 9 2

Titan

22 Ti T s = 1668 °C

T k = 3287 °C

d = 4,51 g/cm 3

2 8

10 2

Zirconium

40 Zr T s = 1855 °C

T k = 4409 °C

d = 6,51 g/cm 3

2 8

18 10 2

Hafnium

72 Hf T s = 2233 °C

T k = 4603 °C

d = 13,3 g/cm 3

2 8

18 32 10 2

Rutherfordium

104 Rf� 2 8

18 32 32 10 2

Vanadium

23 V T s = 1910 °C

T k = 3407 °C

d = 6,1 g/cm 3

2 8

11 2

Niobium

41 Nb T s = 2477 °C

T k = 4744 °C

d = 8,57 g/cm 3

2 8

18 12 1

Tantal

73 Ta T s = 3017 °C

T k = 5458 °C

d = 16,7 g/cm 3

2 8

18 32 11 2

Dubnium

105 Db� 2 8

18 32 32 11 2

Chrom

24 Cr T s = 1907 °C

T k = 2671 °C

d = 7,19 g/cm 3

2 8

13 1

Molybden

42 Mo T s = 2623 °C

T k = 4639 °C

d = 10,2 g/cm 3

2 8

18 13 1

Wolfram

74 W T s = 3422 °C

T k = 5555 °C

d = 19,3 g/cm 3

2 8

18 32 12 2

Seaborgium

106 Sg� 2 8

18 32 32 12 2

Mangan

25 Mn T s = 1246 °C

T k = 2061 °C

d = 7,44 g/cm 3

2 8

13 2

Technetium

43 Tc�

T s = 2157 °C

T k = 4877 °C

d = 11,5 g/cm 3

2 8

18 13 2

Rhenium

75 Re T s = 3186 °C

T k = 5596 °C

d = 21,0 g/cm 3

2 8

18 32 13 2

Bohrium

107 Bh� 2 8

18 32 32 13 2

Jern

26 Fe T s = 1540 °C

T k = 2760 °C

d = 7,87 g/cm 3

2 8

14 2

Ruthenium

44 Ru T s = 2310 °C

T k = 4150 °C

d = 12,4 g/cm 3

2 8

18 15 1

Osmium

76 Os T s = 3033 °C

T k = 5012 °C

d = 22,58 g/cm 3

2 8

18 32 14 2

Hassium

108 Hs� 2 8

18 32 32 14 2

Cobalt

27 Co T s = 1495 °C

T k = 2927 °C

d = 8,85 g/cm 3

2 8

15 2

Rhodium

45 Rh T s = 1964 °C

T k = 3695 °C

d = 12,4 g/cm 3

2 8

18 16 1

Iridium

77 Ir T s = 2446 °C

T k = 4428 °C

d = 22,55 g/cm 3

2 8

18 32 15 2

Meitnerium

109 Mt� 2 8

18 32 32 15 2

Cerium

58 Ce T s = 799 °C

T k = 3424 °C

d = 6,7 g/cm 3

2 8

18 20 8 2

Lanthan

57 La T s = 920 °C

T k = 3455 °C

d = 6,17 g/cm 3

2 8

18 18 9 2

Praseodym

59 Pr T s = 931 °C

T k = 3510 °C

d = 6,78 g/cm 3

2 8

18 21 8 2

Neodym

60 Nd T s = 1016 °C

T k = 3066 °C

d = 7,00 g/cm 3

2 8

18 22 8 2

Promethium

61 Pm�

T s = 1042 °C

T k = 3000 °C

d = 7,3 g/cm 3

2 8

18 23 8 2

Samarium

62 Sm T s = 1072 °C

T k = 1790 °C

d = 7,54 g/cm 3

2 8

18 24 8 2

Thorium

90 Th�

T s = 1750 °C

T k = 4780 °C

d = 11,7 g/cm 3

2 8

18 32 18 10 2

Actinium

89 Ac�

T s = 1051 °C

T k = 3200 °C

d = 10,1 g/cm 3

2 8

18 32 18 9 2

Protactinium

91 Pa�

T s = 1572 °C

T k = 4000 °C

d = 15,4 g/cm 3

2 8

18 32 20 9 2

Uran

92 U�

T s = 1135 °C

T k = 4131 °C

d = 19,0 g/cm 3

2 8

18 32 21 9 2

Neptunium

93 Np�

T s = 640 °C

T k = 3900 °C

d = 20,4 g/cm 3

2 8

18 32 22 9 2

Plutonium

94 Pu�

T s = 640 °C

T k = 3230 °C

d = 19,8 g/cm 3

2 8

18 32 24 8 2

Uran

92 U�

T s = 1135 °C

T k = 4131 °C

d = 19,0 g/cm 3

2 8

18 32 21 9 2

T s = 181 °C

T k = 1342 °C

T s = –259 °C

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:41 PM

8 7 6 5 4 3

Ikke-metaller

Metaller

Hovedgrupper

Nikkel

28 Ni T s = 1455 °C

T k = 2913 °C

d = 8,91 g/cm 3

2 8

16 2

Palladium

46 Pd T s = 1554 °C

T k = 3125 °C

d = 12,0 g/cm 3

2 8

18 18

Platin

78 Pt T s = 1768 °C

T k = 3825 °C

d = 21,45 g/cm 3

2 8

18 32 17 1

Darmstadtium

110 Ds� 2 8

18 32 32 16 2

Kobber

29 Cu T s = 1085 °C

T k = 2562 °C

d = 8,96 g/cm 3

2 8

18 1

Sølv

47 Ag T s = 962 °C

T k = 2162 °C

d = 10,5 g/cm 3

2 8

18 18 1

Guld

79 Au T s = 1064 °C

T k = 2856 °C

d = 19,3 g/cm 3

2 8

18 32 18 1

Roentgenium

111 Rg� 2 8

18 32 32 17 2

Zink

30 Zn T s = 420 °C

T k = 907 °C

d = 7,13 g/cm 3

2 8

18 2

Cadmium

48 Cd T s = 321 °C

T k = 767 °C

d = 8,65 g/cm 3

2 8

18 18 2

Kviksølv

80 Hg T s = –38,8 °C

T k = 357 °C

d = 13,6 g/cm 3

2 8

18 32 18 2

Ununbium

112 Uub� 2 8

18 32 32 18 2

Gallium

31 Ga T s = 29,8 °C

T k = 2204 °C

d = 5,91 g/cm 3

2 8

18 3

Indium

49 In T s = 157 °C

T k = 2072 °C

d = 7,31 g/cm 3

2 8

18 18 3

Thallium

81 Tl T s = 304 °C

T k = 1473 °C

d = 11,9 g/cm 3

2 8

18 32 18 3

Ununtrium

113 Uut� 2 8

18 32 32 18 3

Germanium

32 Ge T s = 938 °C

T k = 2833 °C

d = 5,32 g/cm 3

2 8

18 4

Tin

50 Sn T s = 232 °C

T k = 2602 °C

d = 7,3 g/cm 3

2 8

18 18 4

Bly

82 Pb T s = 327 °C

T k = 1749 °C

d = 11,3 g/cm 3

2 8

18 32 18 4

Ununquadium

114 Uuq� 2 8

18 32 32 18 4

Arsen

33 As T s : sublimerer

ved 614 °C

d = 5,78 g/cm 3

2 8

18 5

Antimon

51 Sb T s = 631 °C

T k = 1587 °C

d = 6,69 g/cm 3

2 8

18 18 5

Bismuth

83 Bi�

T s = 271 °C

T k = 1564 °C

d = 9,8 g/cm 3

2 8

18 32 18

6

Ununpentium

115 Uup� 2

5

8 18 32 32 18 5

Selen

34 Se T s = 221 °C

T k = 685 °C

d = 4,79 g/cm 3

2 8

18 6

Tellur

52 Te T s = 450 °C

T k = 988 °C

d = 6,24 g/cm 3

2 8

18 18 6

Polonium

84 Po�

T s = 254 °C

T k = 962 °C

d = 9,2 g/cm 3

2 8

18 32 18

Brom

35 Br T s = –7,2 °C

T k = 58,8 °C

d = 3,12 g/cm 3

2 8

18 7

Iod

53 I T s = 114 °C

T k = 184 °C

d = 4,35 g/cm 3

2 8

18 18 7

Astat

85 At�

T s = 302 °C

T k = 350 °C

2 8

18 32 18 7

Krypton

36 Kr T s = –157 °C

T k = –153 °C

d = 3,48 g/L

2 8

18 8

Xenon

54 Xe T s = –112 °C

T k = –108 °C

d = 5,49 g/L

2 8

18 18 8

Radon

86 Rn�

T s = –71 °C

T k = –62 °C

d = 9,2 g/L

2 8

18 32 18 8

Aluminium

13 Al T s = 660 °C

T k = 2519 °C

d = 2,70 g/cm 3

2 8 3 4

Silicium

14 Si T s = 1410 °C

T k = 3265 °C

d = 2,33 g/cm 3

2 8

Phosphor

15 P T s = 44,2 °C

T k = 280 °C

d = 2,34 g/cm 3

2 8 5

Svovl

16 S T s = 119 °C

T k = 445 °C

d = 2,07 g/cm 3

2 8 6

Chlor

17 Cl T s = –101 °C

T k = –34 °C

d = 2,95 g/L

2 8 7

Argon

18 Ar T s = –189 °C

T k = –186 °C

d = 1,66 g/L

2 8 8

Bor

5 B T s = 2075 °C

T k = 4000 °C

d = 2,34 g/cm 3

2 3

Carbon

(Kulstof) 6 C T s = 3550 °C

T k = 4827 °C

d = 3,51 g/cm 3

2 4

Nitrogen

(Kvælstof) 7 N T s = –210 °C

T k = –196 °C

d = 1,17 g/L

2 5

Oxygen

(Ilt) 8 O T s = –219 °C

T k = –183 °C

d = 1,33 g/L

2 6

Fluor

9 F T s = –220 °C

T k = –188 °C

d = 1,58 g/L

2 7

Neon

10 Ne T s = –249 °C

T k = –246 °C

d = 0,84 g/L

2 8

Helium

2 He

T k = –269 °C

d = 0,17 g/L

2

Europium

63 Eu T s = 822 °C

T k = 1596 °C

d = 5,25 g/cm 3

2 8

18 25 8 2

Gadolinium

64 Gd T s = 1314 °C

T k = 3264 °C

d = 7,87 g/cm 3

2 8

18 25 9 2

Terbium

65 Tb T s = 1359 °C

T k = 3221 °C

d = 8,25 g/cm 3

2 8

18 27 8 2

Dysprosium

66 Dy T s = 1411 °C

T k = 2561 °C

d = 8,6 g/cm 3

2 8

18 28 8 2

Holmium

67 Ho T s = 1472 °C

T k = 2694 °C

d = 8,80 g/cm 3

2 8

18 29 8 2

Erbium

68 Er T s = 1529 °C

T k = 2862 °C

d = 9,07 g/cm 3

2 8

18 30 8 2

Thulium

69 Tm T s = 1545 °C

T k = 1946 °C

d = 9,32 g/cm 3

2 8

18 31 8 2

Ytterbium

70 Yb T s = 824 °C

T k = 1194 °C

d = 6,97 g/cm 3

2 8

18 32 8 2

Lutetium

71 Lu T s = 1663 °C

T k = 3393 °C

d = 9,84 g/cm 3

2 8

18 32 9 2

Americium

95 Am�

T s = 994 °C

T k = 2600 °C

d = 13,7 g/cm 3

2 8

18 32 25 8 2

Curium

96 Cm�

T s = 1345 °C

d = 13,3 g/cm 3 d = 15,1 g/cm 3

2 8

18 32 25 9 2

Berkelium

97 Bk�

T s = 1050 °C

2 8

18 32 27 8 2

Californium

98 Cf�

T s = 900 °C

2 8

18 32 28 8 2

Einsteinium

99 Es�

T s = 860 °C

2 8

18 32 29 8 2

Fermium

100 Fm�

T s = 1527 °C

2 8

18 32 30 8 2

Mendelevium

101 Md�

T s = 867 °C

2 8

18 32 31 8 2

Nobelium

102 No�

T s = 867 °C

2 8

18 32 32 8 2

Lawrencium

103 Lr�

T s = 1627 °C

2 8

18 32 32 9 2

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:41 PM

KOSMOS – FYSIK OG KEMIGrundbog B1. udgave – 1. oplag 2008

©2008 Gyldendalske Boghandel,Nordisk Forlag A/S, København

Forlagsredaktion: Jesper Frændeog Søren LundbergEkstern redaktør: Svend HessingGrafisk tilrettelæggelse: Carsten SchiølerTegninger: Lars PetersenTekniske tegninger: Martin BassettTryk: Narayana Press, GyllingPrinted in Denmark 2008

ISBN 978-87-02-03464-6

Kopiering fra denne bog må kun findested på institutioner, der har indgåetaftale med COPY-DAN, og kun inden forde i aftalen nævnte rammer.

www.kosmos.gyldendal.dk

www.gyldendal-uddannelse.dk

73431_kosmos B_090-180 7/22/08 1:41 PM

kosmos - syntetisk tale : forside · stille sig, at man kunne bevæge sig så hurtigt uden at...

Documents