Jørgen Kolderup
Temperatur Elektromagnetisk strĂĽling Celler
3
ISBN 978-82-02-34396-5
www.cappelendamm.no
Trigger Omslag_Alt henger sammen med alt 3.indd 1
28.11.13 13:53
Jørgen Kolderup
TRIGGER 3 Alt henger sammen med alt
Temperatur • Elektromagnetisk stråling • Celler
Bokmål
INNHOLD 1 Temperatur .............................................................................
3
Hva er temperatur? ............................................................................. Varmeoverføring ................................................................................. Hvordan måles temperatur?............................................................... Temperaturskalaer .............................................................................. Oppgaver............................................................................................
9
2 Elektromagnetisk stråling..........................................
15
Hvordan skapes elektromagnetisk stråling?...................................... Hva er bølger? ..................................................................................... Elektromagnetisk stråling har konstant fart ..................................... Det elektromagnetiske spekter .......................................................... Gammastråling.................................................................................... Røntgenstråling .................................................................................. Ultrafiolett stråling ............................................................................. Synlig lys .............................................................................................. Infrarød stråling .................................................................................. Mikrobølger ......................................................................................... Radiobølger ......................................................................................... Oppgaver............................................................................................
16
3 Celler ..........................................................................................
37
Hva er en organisme? ......................................................................... Hvordan kan celler bygge opp en hel kropp? .................................... Celler – hovedtyper............................................................................. Dyreceller............................................................................................. Planteceller .......................................................................................... Bakterieceller....................................................................................... Virus ..................................................................................................... Celledeling ........................................................................................... Oppgaver............................................................................................
38
Fasit ..................................................................................................
4 5 5 6
16 18 18 19 20 21 22 26 28 28 29
38 40 41 45 47 49 50 54 63
1
Friksjonen mellom bildekkene og asfalten gjør at dekkene blir varme når en bil kjører. Racerbiler bruker brede dekk for å øke friksjonen, slik at bilen klarer svingene bedre.
TEMPERATUR Har du noen gang tatt på knivbladet til en brødkniv som du akkurat har skåret brød med? Da kjente du kanskje at knivbladet hadde fått høyere temperatur? Temperaturen økte på grunn av friksjonen som oppstod mellom brødet og kniven mens brødet ble skåret. Temperaturen i et bildekk blir også høyere når det har rullet noen kilometer. Dette er det også friksjonen som forårsaker. Når to gjenstander er i kontakt og beveger seg i forhold til hverandre, oppstår det friksjon, og temperaturen øker. Dette skjer fordi molekylene i gjenstandene skumper borti hverandre, og fordi partiklene i gjenstandene dermed begynner å vibrere kraftigere.
TEMPERATUR
4
HVA ER TEMPERATUR? Temperatur er rett og slett et mål på hvor mye atomene og molekylene i et materiale vibrerer eller beveger seg. Vi kan ikke se vibrasjonene, for molekylene er så uendelig små, men vi kan kjenne vibrasjonene som varme. Ved høye temperaturer er vibrasjonene kraftigere enn ved lavere temperaturer.
kaldere
varmere
Når temperaturen øker, blir vibrasjonene sterkere.
Hva er forskjellen på temperatur og varme?
Ofte når vi snakker om temperatur og varme, bruker vi disse to begrepene om hverandre. Det er ikke riktig. Varme er energi som beveger seg fra et sted med høy temperatur til et sted med lavere temperatur. Når du holder hendene mot et flammende bål, kjenner du varmen som strømmer ut fra flammene (som har høy temperatur) og inn i hendene dine (som har lavere temperatur). Denne varmen gjør at temperaturen i hendene dine øker. Hvis temperaturen i hendene dine hadde vært like høy som inne i flammene, ville det ikke strømmet varme inn i dem.
5
HVORDAN MÅLES TEMPERATUR? På varme solskinnsdager er det deilig å bade ute. Selv om vannet har god badetemperatur, kjennes det kaldt med en gang du hopper uti. Det er fordi huden vår er varmere enn vannet, og da går varmen fra huden til vannet. Vi mister varme. Huden kjøles ned, og temperaturforskjellen mellom huden og vannet blir mindre. Etter hvert forsvinner den kalde følelsen, og vi sier at vi har «vent oss til vannet». Det er rart, for vannet har jo hele tiden den samme temperaturen. Kroppen reagerer altså mest når den kjenner plutselige
Vanntemperaturen er konstant, men likevel føles vannet ofte kaldere idet vi dukker ned i vannet, enn noen sekunder etterpå.
TEMPERATUR
VARMEOVERFØRING Hvis du legger en hånd på en varm kokeplate, vil du med en gang trekke den til deg fordi du brenner deg. Molekylene i kokeplaten vibrerer kraftig på grunn av den høye temperaturen. Hvis du legger hånden din på platen, vil de sterkt vibrerende molekylene i kokeplaten treffe molekylene i håndflaten din og sette dem i kraftigere bevegelse. Molekylene i håndflaten treffer så molekylene litt lenger inn i huden, og dermed øker temperaturen innover i huden. Heldigvis ligger det noen sanseceller i huden som føler denne temperaturøkningen og melder fra til hjernen, så vi rekker å trekke hånden vekk før den blir skadet.
TEMPERATUR
6
forandringer i temperatur! For å kunne sammenlikne temperaturer må vi ha instrumenter som ikke lar seg lure så lett som kroppen vår. Til det bruker vi termometre. Hvordan virker et termometer?
Mange termometre inneholder en farget væske inne i en glass-sylinder. Veggen på glass-sylinderen er merket med en måleskala. Væsken inne i sylinderen utvider seg når den varmes opp, og trekker seg sammen når den avkjøles. Dette skyldes at hver partikkel tar større plass når den beveger seg kraftig, enn når den beveger seg lite. Ved å lese av hvor på skalaen toppen av væskesøylen er, kan man si hvilken temperatur det er.
TEMPERATURSKALAER Når vi her i Norge snakker om temperaturen, snakker vi vanligvis om kuldegrader og varmegrader, det vil si grader på hver sin side av frysepunktet for vann. Da bruker vi celsiusskalaen. Men det finnes flere skalaer vi kan bruke til å måle temperatur. Vi skal se på tre av dem.
ORDFORKLARING En sylinder har en sirkelformet grunnflate, og sidekanten står vinkelrett på grunnflaten.
7
Svensken Anders Celsius utformet sin temperaturskala på 1700-tallet. Han tok utgangspunkt i egenskapene til vann. Vann kan både fryse og koke. Celsius foreslo at det skulle være 100 grader mellom vannets frysepunkt og kokepunkt. Skalaen ble seinere oppkalt etter Celsius og ble laget slik at null grader celsius (0 °C) tilsvarte vannets frysepunkt og 100 grader celsius (100 °C) tilsvarte kokepunktet.
Selv om det er kuldegrader i omgivelsene og vannet er frosset til is/snø, kan vannet i de varme kildene på Island ha så høy temperatur at det koker (100 °C).
Kelvinskalaen – en positiv skala
Kelvinskalaen tar utgangspunkt i det absolutte nullpunkt (se ramme på neste side) og setter det som 0 kelvin (0 K). Kelvinskalaen fungerer ellers på samme måte som celsiusskalaen, slik at når temperaturen endres med for eksempel 10 °C, endres den også med 10 K. Vi bruker ikke gradtegnet (°) når vi angir en temperatur i kelvin. Siden det faktisk ikke kan bli kaldere enn 0 K, finnes det ikke kuldegrader på kelvinskalaen. Det gjør at vi ikke trenger å regne med negative tall, noe som er en av grunnene til at vi bruker denne skalaen i vitenskapelige sammenhenger. Kelvin er en av de sju grunnenhetene i SI-systemet. ORDFORKLARING SI-systemet er et felles internasjonalt system for målenheter, slik at disse målenhetene betyr det samme over hele verden.
TEMPERATUR
Celsiusskalaen – basert på vann
TEMPERATUR
8
Det absolutte nullpunktet Hvor kaldt kan det bli? Når temperaturen synker, vibrerer atomer og molekyler mindre. Hvis vi kunne fortsette å senke temperaturen helt til alle atomer og molekyler stod stille, hadde vi kommet til den laveste temperaturen som er mulig, nemlig –273,15 °C. Denne temperaturen kalles det absolutte nullpunktet, og tilsvarer 0 K.
Kelvinskalaen
Celsiusskalaen
0K
–273,15 °C
273,15 K
0 °C
373,15 K
100 °C
Fahrenheitskalaen
Dette termometeret viser temperaturen både i fahrenheit og celsius.
I USA bruker de fahrenheitskalaen. Den er laget slik at kroppstemperaturen (ca. 37,8 °C) til et menneske tilsvarer omtrent 100 °F (grader fahrenheit). På fahrenheitskalaen er frysepunktet for vann 32 °F, og kokepunktet for vann er 212 °F. Det er altså 180 grader fahrenheit mellom vannets kokepunkt og frysepunkt, og ikke 100 grader, som vi er vant med fra celsiusskalaen. Siden en temperaturøkning på én grad celsius og én grad fahrenheit ikke er det samme, er det vanskelig for oss å bruke fahrenheitskalaen. Vi gjør som resten av verden: Vi bruker celsiusskalaen.
9
1.1
Tenk deg at du skjærer deg en skive brød med en vanlig brødkniv. Hva skjer med temperaturen i knivbladet når du skjærer? Påstand
1.2
a
Den blir høyere.
b
Den får samme temperatur som brødet.
c
Den blir lavere.
d
Det kommer helt an på hva slags kniv man bruker, og hvordan man skjærer, så spørsmålet er ikke mulig å svare på.
Svar
Når en fyrstikk gnis hardt og raskt nok mot siden på en fyrstikkeske, frigjøres det nok varme til at fyrstikken tar fyr. Hvorfor øker temperaturen når vi gnir to gjenstander mot hverandre?
Påstand a
Fordi molekylene i gjenstandene som gnis mot hverandre, skumper borti hverandre, og fordi partiklene i gjenstandene derfor vibrerer kraftigere.
b
Fordi den ene gjenstanden alltid er varmere enn den andre.
c
Varmen kommer fra mennesket som gnir gjenstandene mot hverandre.
d
Det oppstår energi, og den frigjøres som varme.
Svar
OPPGAVER • TEMPERATUR
OPPGAVER
OPPGAVER • TEMPERATUR
10
1.3
Hva er egentlig temperaturen et mål på? Påstand
1.4
a
Temperaturen er et mål på hvor mye varme som finnes et sted.
b
Temperaturen er et mål på hvor mye kulde som finnes et sted.
c
Temperaturen er et mål på hvor mye energi som finnes et sted.
d
Temperaturen er et mål på hvor mange atomer som finnes et sted.
e
Temperaturen er et mål på hvor mye partiklene vibrerer.
Svar
I hverdagslivet bruker vi gjerne ordene temperatur og varme litt om hverandre. Hvilken av påstandene om disse begrepene er rett? Påstand a
Varme og temperatur er to ord som betyr nøyaktig det samme.
b
Varme og temperatur er nesten det samme, bare at varme betyr høy temperatur.
c
Varme og temperatur beskriver to ulike fenomener.
d
Varme og temperatur er motsatte begreper.
Svar
11
Hvilken av påstandene under er ikke riktig? Påstand
1.6
a
Når du brenner deg på en kokeplate, skyldes det at molekylene i huden din settes i bevegelse av molekylene i kokeplaten.
b
Varme sprer seg ved at vibrerende molekyler kolliderer med andre molekyler og dermed setter dem i bevegelse.
c
Huden din er god til å oppfatte endringer i temperatur.
d
Når du hopper uti sjøen om sommeren, kjennes vannet kaldt først, men etter hvert føles det varmere fordi kroppen din har varmet opp vannet.
Svar
Hvorfor blir en metallskje kald når man stikker den nedi iskrem?
Påstand a
Håndtaket til skjeen blir kaldt fordi kulden fra isen beveger seg gjennom skjeen.
b
Skjeen blir kald fordi lufta over isen er kald.
c
Det går varme fra skjeen og over i isen, fordi temperaturen der er lavere.
d
Varmen i skjeen trekker opp i hånden for å unngå å bli kjølt ned av isen.
Svar
OPPGAVER • TEMPERATUR
1.5
OPPGAVER • TEMPERATUR
12
1.7
Hvilke av disse målenhetene er målenheter for temperatur? Sett kryss. Målenhet
1.8
a
Fahrenheit
b
Gradianer
c
Celsius
d
Kelvin
e
Newton
f
Snes
Svar
Koble faktasetningene til riktig temperaturskala; enten kelvinskalaen eller celsiusskalaen. Sett kryss. Påstand Null grader er isens smeltepunkt. Null grader er vannets frysepunkt. Null grader er den lavest mulige temperaturen. Vannets kokepunkt er hundre grader. Det går an å måle kuldegrader. Målenheten er K. Skalaen brukes mest i vitenskapelige sammenhenger.
Celsius
Kelvin
13
Hvorfor kan små endringer i kroppstemperaturen ha store konsekvenser for oss mennesker? Påstand a
Fordi vi fryser så lett.
b
Fordi vi blir veldig slappe når det er varmt.
c
Fordi genene ikke skal bli kalde.
d
Fordi proteiner i kroppen lett ødelegges ved for høye temperaturer.
e
Fordi vi blir forkjølet.
Svar
1.10 Hva er det som gjør at noen egg blir bløtkokte og andre hardkokte?
Påstand a
Det kommer an på hvor lenge egget ligger i vann.
b
Eggene man kjøper, er av to typer: bløtkokte og hardkokte.
c
Det er helt tilfeldig.
d
Det er temperaturen inne i egget som avgjør det.
e
Det er vanntemperaturen som avgjør. Hardkokte egg kokes i vann med høyere temperatur.
Svar
OPPGAVER • TEMPERATUR
1.9
OPPGAVER • TEMPERATUR
14
1.11
Hvilken målenhet brukes på den innerste temperaturskalaen på termometeret? Målenhet
1.12
a
Fahrenheit
b
Celsius
c
Kelvin
d
Springfield
Svar
Hvorfor føles et metallhåndtak kaldere enn et trehåndtak, selv om temperaturen er lik?
Påstand a
Huden vår reagerer negativt på metall.
b
Metall er alltid kaldere enn tre.
c
Metall leder varme bedre enn tre. Derfor kjøles huden raskere ned av metall.
d
Treet inneholder mer varme enn metall.
Svar