ELEVBO G/
WEB
Jens Hviid Peter Norrild Martin Krabbe Sillasen
FYSIK/KEMI
8
Til eleven Velkommen til faget fysik/kemi og velkommen til Naturens univers 8. Indtil nu har du haft et ĂĽr med fysik/kemi. I Naturens univers 8 arbejder du videre med meget af det, som du lĂŚrte i 7. klasse. For bedre at kunne forstĂĽ indholdet og arbejdsformerne i faget kan du med fordel bruge hjemmesiden www.naturensunivers.dk. Her finder du interaktive animationer, links, arbejdsark og historier om anvendelse af fysik/kemi.
God fornøjelse
j
På www.naturensunivers.dk er der arbejdsark til de enkelte kapitler.
Du finder supplerende tekster samt perspektivtekster på www.naturensunivers.dk.
www.
Du kan med fordel bruge de viste links på www.naturensunivers.dk.
Naturens univers 8. klasse, elevbog Jens Hviid, Peter Norrild og Martin Krabbe Sillasen © 2012 Alinea, København – et forlag under Lindhardt og Ringhof Forlag A/S, et selskab i Egmont Mekanisk, fotografisk, elektronisk eller anden gengivelse af denne bog eller dele heraf er kun tilladt efter Copy-Dans regler. Forlagsredaktion: Kristian Nordholm Forlagets billedredaktion: Vibeke Sommer og Anna Gehlert Hosbjerg Grafisk tilrettelægning: www.soestrenesandhed.com – Janne Rose Omslag: www.soestrenesandhed.com – Janne Rose Tegninger: Hans Møller og Lars-Ole Nejstgaard Kortmateriale s. 129 © Kort & Matrikelstyrelsen (645) Repro: SP3 Trykkeri: Livonia Print 1. udgave, 2. oplag 2016 ISBN 978–87-2304–162-3 Ekstern faglig redaktør: Peter Norrild Konsulent for faglig læsning: Lone Wulff www.alinea.dk
Dine sanser Kapitel 1 – Lugt og smag · 7 Kapitel 2 – Øre, lyd og toner · 15 Kapitel 3 – Øje, lys og farver · 29
TEMA 2
Ind i kemien Kapitel 4 – Atomets opbygning og kemiske bindinger · 41 Kapitel 5 – Syre og base i dagligdagen · 51 Kapitel 6 – Kemikalier i hjemmet · 61 Kapitel 7 – Gødning og landbrug · 71
TEMA 3
Energi overalt Kapitel 8 – Energiformer og energiomsætning · 81
TEMA 4
Kulstof og klima Kapitel 9 – Balancen i naturen · 91 Kapitel 10 – Kuldioxid og klimaændring · 99 Kapitel 11 – Kul, olie og olieprodukter · 107
TEMA 5
Den digitale tidsalder Kapitel 12 – Elektromagnetisk stråling · 121 Kapitel 13 – Kommunikation · 131 Kapitel 14 – Den digitale revolution · 141 12 vigtige regler · 150 Grundstoffernes Periodesystem · 152 Stikord · 154 Fotofortegnelse · 156
INDHOLD
TEMA 1
TEMA 1 TEMA 2 TEMA 3 TEMA 4 TEMA 5 4
■
Hvorfor kan man ikke smage noget, når man er forkølet?
■
Hvorfor snuser hunde til alt?
■
Hvorfor har vi to ører?
■
Er støj skadelig?
■
Hvor mange farver er der på et fjernsyn?
■
Hvordan laver man parfume?
■
Hvordan virker øjet?
Dine sanser Til daglig tænker du nok ikke så meget over, hvordan du oplever din omverden. Alligevel har alle nok prøvet at forestille sig, hvordan det må være at mangle bare en af sine sanser. I naturen kan gode sanser være forskellen mellem liv og død. Det gælder fx for antiloper, gnuer og zebraer, der trues af sultne løver på den afrikanske savanne. Når vores sanseceller, i næse, mund, øre og øjne påvirkes af impulser af fysisk og kemisk art, sender de elektriske impulser til vores hjerne, som derefter bearbejder dem. Vores hørelse, syn og smags- lugtesanser er spændende eksempler på, hvordan fysik og kemi hænger sammen med biologi.
5
Gode lu
gte i kø
6
kkenet
.
Hvem kender ikke lugten af nybagt wienerbrød og pizza? Sådanne lugte sætter gang i både mundvand og forventninger. De lugte, du selv udsender, tænker du ikke altid over, medmindre du ligefrem er svedig efter badminton eller fodbold. Hvis andre i din nærhed har spist mad med hvidløg, så lugter du det straks. Omvendt kan du ikke mærke, hvis hvidløgslugten kommer fra dig selv. Både kvinder og mænd forsøger at gøre sig dejligere ved at bruge parfume, og meget parfume tilsættes oven i købet stoffer, som tiltrækker det modsatte køn. Din hund kender og elsker din kropslugt, også selv om du dækker den bag et panser af parfume. Dens lugtesans er nemlig mange tusinde gange bedre end din.
KAPITEL
Lugt og smag
1
I DETTE KAPITEL SKAL DU LÆRE MERE OM
Smagssansen og lugtesansen Lugtstoffer Kropslugt Parfume Parfume og andre dufte Feromoner
h
Hvorfor kan man ikke smage maden, når man er forkølet? Hvordan laver man parfume? Hvorfor har hunde bedre lugtesans end os?
7
Smagssansen og lugtesansen Tungens smagsløg
DINE SANSER
På din tunge er der ca. 9000 smagsløg. Det er sanseceller af lidt forskellige slags, der kan registrere henholdsvis surt, sødt, salt og bittert. De forskellige smagsløg er fordelt i områder hen over tungen som vist på tegningen, og områderne overlapper hinanden lidt. Sødt smages bedst på tungespidsen, surt og salt bedst langs tungeranden og bittert længere tilbage på den del af tungen, som kaldes tungeryggen. Smagen fremkommer, når det, vi spiser, opløses i mundvandet og kommer i kontakt med smagsløgene.
Næsen Lugtesansen og smagssansen arbejder tæt sammen. Det viser sig fx, når man er forkølet. Så mister man nemlig både det meste af lugtesansen og smagssansen. Det skyldes, at forkølelsesvirus har angrebet den slimhinde i næsen, hvor de 25 millioner sanseceller sidder. Evnen til at smage forsvinder også, hvis man holder sig for næsen, når man spiser. Tilbage er nemlig kun de få smagsindtryk, tungen kan registrere. Madens smag skyldes altså først og fremmest lugtstoffer, som frigøres fra maden.
Lugtorgan Knogle (kranium) Lugteepitel med sanseceller Næsehule
Bittert
Næsebor
Surt
Tunge
Salt Sødt
På tegningen kan du se hvor tungen er mest følsom for surt, sødt, salt og bittert.
j
8
KAPITEL 1
1.1 Surt, sødt, salt og bittert
I næsehulen sidder der særlige sanseceller, der påvirkes af lugtstoffernes molekyler. Sansecellerne sender elektriske signaler videre til områder i den forreste del af hjernen.
Synet spiller også en rolle For at få det fulde udbytte af smag og lugt skal man også kunne se det, man spiser. Hvis man laver en smagstest af forskellige velkendte spiselige ting med bind for øjnene, vil man i mange tilfælde have svært ved at sige, hvad det er, selvom smagen og lugten fornemmes bekendt. Når
vi spiser, spiller alle tre sanser (smag, lugt og syn) nemlig sammen. For at få den fulde nydelse af det varme middagsmåltid skal maden både være meget varm og se lækker ud. Varme gør, at lugtstofferne lettere fordamper fra maden. Og synet af maden gør, at hjernen får mere information at arbejde med. LUGT OG SMAG
j
1.2 Sanserne spiller sammen
Hunde Mange dyr har en lugtesans, der er langt bedre end vores. Hunden har ca. 10 gange flere sanseceller i næsehulen end os, men forsøg viser, at dens lugtesans alligevel er mange tusinde gange bedre end vores. Det betyder, at den kan registrere lugtstoffer i uhyre små mængder. Man ved også, at dens lugtesans forbedres, når den er rigtig sulten. Om hunde hører man af og til historier som denne: En familie savnede i flere dage deres sorte labrador, som var løbet bort fra familiens sommerhus. Så ringede naboen hjemme fra villavejen og fortalte, at den var løbet de 100 km hjem. Den fandt sikkert tilbage, fordi den kunne huske lugtene fra turen. På vejen til sommerhuset sad den nemlig altid med næsen ud ad det vindue, der stod på klem ved bagsædet. Hunde kan huske og genkende gæster på lugten, selv om de kun sjældent kommer på besøg. Hundes fantastiske lugtesans bruges også af politi og redningsfolk, som leder efter forsvundne personer.
Lugten er mindernes sans Lugtesansen kaldes også mindernes sans. Det skyldes, at bestemte lugtindtryk kan kalde minder frem. Det er oftest minder om gode og rare begivenheder som fx juleaften, når lugten af gran eller andesteg kommer forbi næsen. En bestemt parfume kan også fremkalde minder om vores bedstemor eller den allerførste kæreste. Forklaringen på, at lugt fremkalder minder og følelser, er, at nervecellerne i næsen står i forbindelse med centre i forhjernen, hvor vi ved, at følelser og stemninger hører hjemme.
Lugtstoffer
Narkohunde hjælper fx politiet med at opspore ulovlig hash i flypassagerers bagage.
LUGT OG SMAG
Lugtstoffer er gasformige stoffer, som bevæger sig gennem luften og ind i vores næse. Nogle faste materialer som glas og sten er helt uden lugt, fordi de slet ikke kan afgive stoffer til luften. Anderledes er det med væsker, der kan fordampe. Nogle væsker har en kraftig lugt selv, fx benzin og sprit, mens rent vand ikke har nogen lugt. Men lugter du fx til vin, kaffe, te, juice og cola, skyldes lugten aromastoffer. Aromastoffer er lugtstoffer, der er opløst i vandet og som langsomt fordamper op i luften. KAPITEL 1
9
DINE SANSER
Lugt, duft og aroma – hvad hedder det? Lugter man til en blomst eller dufter man til den? Sprogligt er det mest korrekt at sige, at man lugter til en blomst, der afgiver en duft. Mange siger alligevel at de dufter til en blomst. Ordet duft bruges kun om lugte, der er behagelige. Vi vil fx aldrig finde på at sige, at en lort udsender duft, eller at der dufter af lort. Ordet aroma bruges om de lugtindtryk, vi får fra mad og drikke.
Kaffearoma – et eksempel Du har sikkert prøvet at stikke næsen ned i en pose med friskmalet kaffe. Duften eller aromaen er fantastisk og meget behagelig. Den fremkommer, når kaffebønnen ristes ved høj temperatur. Herved sker der en masse kemiske reaktioner med de stoffer, som bønnen består af, først og fremmest stivelse, proteinstoffer og fedtstoffer. Det fører til, at der dannes flere hundrede forskellige lugtstoffer. Disse stoffer har ret små molekyler, som kan fordampe og fordele sig i luften. Tilsammen giver de mange lugtstoffer kaffen dens aroma.
Lugtens gåde Det er stadig lidt af en gåde, hvorfor og hvordan lugtmolekyler påvirker vores sanseceller. Skyldes lugten molekylernes rumlige form? Eller har lugten noget at gøre med de vibrationer, der er mellem atomerne inde i molekylerne? Det er de to vigtigste hypoteser, som forskerne arbejder med. Meget tyder på, at det handler lidt om begge dele. Kemikere og biologer, der forsker i lugt og aroma, er ofte ansat i virksomheder, der producerer aroma- og parfumestoffer.
Kaffe, chokolade og brød
Her er molekylemodeller af 2 lugtstoffer med næsten ens molekyler. Det ene stof, som hedder pinanol, lugter som fyrrenåle. Det andet, som hedder pinanethiol, lugter af grapefrugt. Eneste forskel er, at oxygen (rød) i pinol er udskiftet med svovl (gul) i pinanethiol.
10
KAPITEL 1
De fleste af de aromastoffer, som dannes ved kafferistningen, dannes også, når man rister kakaobønner og bager brød. Kemisk set er det nemlig nogenlunde det samme, som foregår, når stoffer som stivelse, protein og fedt i bønner og korn varmes kraftigt op. Når aromaen alligevel bliver forskellig i kaffe, chokolade og brød, skyldes det, at de mange forskellige lugtstoffer optræder i meget forskellige mængdeforhold.
j
1.3 Lugt og smag
LUGT OG SMAG
Kropslugt Mennesker udsender hundreder af forskellige lugtstoffer, de fleste gennem svedkirtler i huden. Men der kommer også lugtstoffer fra munden og med prutterne fra endetarmen. De lugtstoffer, vi mennesker udsender, er stort set de samme, men mængden af de forskellige stoffer varierer fra menneske til menneske på samme måde som aromastofferne i forskellige kaffetyper.
j
1.4 Fremstilling af et aromastof
Hormoner kan påvirke vores lugt Menneskers lugt kan ændre sig, alt efter hvordan man har det. Er man bange eller stresset, vil stresshormoner i kroppen bevirke, at visse stoffer kommer ud gennem huden i større mængde end sædvanligt. Det samme gælder, hvis man bliver seksuelt stimuleret. Læger uddannes også til at bruge menneskers lugt, når de skal stille en sygdomsdiagnose. Ubehandlet sukkersyge kan fx føre til, at man udskiller acetone, der lugter lidt som neglelak, der indeholder stoffet.
Bakterier og kropslugt Svedens lugtstoffer forstærkes ofte, når bakterier går i gang med at omdanne sveden til andre stoffer. Fedtstoffer i sveden omdannes fx til surt eller harskt lugtende stoffer. Et af de værst lugtende stoffer er smørsyre. Det kendes bl.a. fra sure sokker og sportstøj, der ikke bliver vasket, og fra smør, der er blevet harsk af ælde.
j
1.5 Fra sure sokker til ananasaroma
Kropslugten afhænger af, hvad man har spist dagen før og selvfølgelig også af, om man har cyklet i skole, er blevet vasket, og hvor længe man har gået i det samme tøj. Mennesker, vi kender godt og holder af, fx vores forældre og bedsteforældre, kender vi på den lugt, de udsender. Men vores evne til at huske og skelne forskellige menneskers lugt er ikke nær så god som hundens.
Diffusion Lugt udbreder sig hurtigt, hvis der er bevægelse i luften. Men hvis luften står helt stille, går det meget langsomt. Det skyldes, at lugtmolekylerne på deres vej frem hele tiden støder ind i luftens molekyler og derfor kastes rundt i alle retninger. Det fænomen kaldes diffusion. Det forstås bedst, når man ser på en computeranimation af fænomenet. Hvis du lægger en stærkt lugtende ost ned i en plastpose, varer det ikke længe, før lugten trænger gennem posen. Lugtstoffer opløses nemlig let i plasten og diffunderer hurtigt gennem plastfolien. Glas og metal, fx alufolie, er de eneste materialer, der kan holde lugten af en gammel ost inde.
LUGT OG SMAG
KAPITEL 1
11
DINE SANSER
Parfume Oprindelig blev parfume lavet ved at trække duftstoffer ud af blomster som roser, violer og lavendler, fx med alkohol. Men man brugte også olier fra fyrrenåle og citronskaller og udtræk af vanilje, krydderurter og forskellige træers bark. I dag fremstilles alle de store parfumemærker næsten udelukkende af syntetiske duftstoffer, dvs. af stoffer, der er fremstillet kunstigt på kemiske fabrikker. De syntetiske duftstoffer er oftest helt mage til dem, naturen selv fremstiller. Ved at bruge syntetiske stoffer undgår man de mange urenheder, der typisk er i de naturlige parfumer. De nedsætter nemlig parfumens holdbarhed og gør det vanskeligt at ramme nøjagtigt den samme duft, hver gang man fremstiller den. Mange parfumer indeholder flere hundrede forskellige stoffer.
Lavendelmark.
■ Parfume er en opløsning, der for-
uden sprit og vand indeholder ca. 15% duftstoffer. ■ Eau de toilette (o-dø-toalet) betyder toiletvand. Det er en opløsning, som foruden vand og sprit indeholder ca. 5% duftstoffer. ■ Eau de cologne (o-dø-kolonje) betyder egentlig vand fra Köln. Det er en opløsning, der foruden vand og sprit indeholder ca. 3% duftstoffer.
mad. Vil man undgå parfumeallergi, skal man helt undgå parfume i alle slags produkter, sæbe, creme, deodoranter osv. Hvis produktet indeholder parfume, skal det fremgå af varedeklarationen. Flere og flere fabrikanter af vaskemidler og kosmetik sælger i dag produkter helt uden parfume til gavn for mennesker, der let udvikler allergi, og som man derfor kalder allergikere.
Parfume komponeres ofte i 3 dele, som man kalder notes eller noter. De tre noter kaldes topnoten, mellemnoten og bundnoten. ■ Topnoten indeholder de flygtigste duftstoffer, som fordamper i løbet af en times tid. ■ Mellemnoten er mere holdbar og kan holde i 3-4 timer. ■ Bundnoten består af duftstoffer, der ikke så let fordamper fra huden. Den kan derfor holde sig i meget længere tid, ofte hele dagen.
Allergi og parfume
Parfumesprog Parfume er ikke bare parfume. I parfumeriet bruges forskellige franske navne på produkter med forskelligt indhold af aktive duftstoffer.
12
KAPITEL 1
Mange mennesker er overfølsomme for visse parfumestoffer. Det kalder man parfumeallergi. Allergien viser sig ved udslæt, kløe eller nysen. Oftest skyldes allergien naturlige duftstoffer, som vi også udsættes for på andre måder, fx i vores krydrede
Parfumeallergi kan vise sig som udslæt, der hvor man påfører parfumen.
SE
www.
naturensunivers.dk LUGT OG SMAG
Parfume og andre dufte alle vegne For et par hundrede år siden var livet i byerne præget af en stank, man næppe kan forestille sig i dag. Det var jo en tid uden renovation, moderne toiletter, rindende vand og sæbe. I baggårdene holdt man grise, køer og høns, og i rendestenen smed man sit affald, som i bedste fald blev skyllet væk ved næste regnskyl. Og en gang om ugen kørte ”natmanden” rundt med sin stinkende hestekærre gennem byen for at tømme lokumsspandene. I byens rige hjem, hvor man havde råd, kunne man dulme lugten med dyr parfume, som kom til Danmark fra Frankrig i 1700-tallet. I dag hænger vi duftpatroner i toilettet og sprayer vores rum med lugtfjerner, som bestemt ikke fjerner lugtstofferne i luften, men bare overdøver lugten af mad og gammelt vasketøj med kunstig blomsterduft. Mange mennesker designer simpelthen deres hjem og deres tøj med bestemte dufte. Se fx på hylderne med skyllemidler til brug i vaskemaskiner.
udnyttes af parfumefirmaer til at fremme salget i lufthavnens parfumebutikker.
Lugtdesign En moderne bil er indvendigt fyldt med plaststoffer, der bruges i al form for beklædning, tekstiler osv. Mange af disse stoffer afgiver en lidt ubehagelig lugt, der stammer fra urenheder, som dannes ved produktionen. For at gøre bilen lækker tilsættes plasten derfor forskellige duftstoffer, som helt overdøver den kedelige plastlugt. Mange bilfabrikker bruger meget store beløb på at finde den duft, der sælger godt. Duftdesign er lige så vigtigt ved salg af bilerne som designet af den lyd, man hører, når bildøren smækker i.
Legetøj og babyudstyr Det meste legetøj og babyudstyr er af plast i dag. Og plast kan nemt forsynes med duftstoffer, som er holdbare i ret lang tid. Behagelige dufte fremmer salget, og særlige blide parfumer bruges meget i udstyr til små børn.
Feromoner
Parfumeret luft I store internationale lufthavne med store ventilationsanlæg sender man med visse mellemrum parfumestoffer ud til lufthavnens besøgende med ventilationsluften. Da lugtesansen hurtigt sløves af en bestemt lugt, sendes parfumen ind med pauser imellem, fx hver halve time. Det LUGT OG SMAG
Mænd kan tiltrækkes af kvinders lugt og omvendt – også helt uden brug af parfume. Mænd og kvinder udsender nemlig med sveden særlige seksuelle signalstoffer, som kaldes feromoner. De udskilles i størst mængde af fedtkirtler i armhulerne og i skridtet. Feromoner opfattes ikke af de almindelige lugtceller i næsen, men af særlige lugtceller længere nede i næsehulen. I dyreverdenen er det seksuelle liv næsten 100 % knyttet til feromoner. En hunhund i løbetid kan således tiltrække en hanhund på flere kilometers afstand. Her er det lugten af feromoner, der virker – ikke udseendet.
I parfumeindustrien anvendes ofte feromoner i parfumer til kvinder og mænd. Feromonerne er ofte fremstillet syntetisk, så de kemisk set er identiske med de naturlige – eller i hvert fald ligner dem så meget, at de har samme virkning. Man har påvist, at kvinder er mest påvirkelige for de mandlige feromoner omkring ægløsning. Det er det tidspunkt i kvindens cyklus, hvor chancen for at blive gravid er størst. Kvinder kan tilsyneladende også påvirke hinanden med feromoner. Det er fx ganske almindeligt, at kvinder, der bor i samme hus, har menstruation på samme tid, fordi deres cyklusser er kommet til at gå i takt med hinanden.
j
1.6 Tip 10
Det vigtige i kapitel 1 er at: ■ kende til smagsløgene og deres funktion på tungen og de 4 forskellige smagsindtryk ■ kende til sansecellerne i næsen ■ vide at, lugt spiller den afgørende rolle for smagen af mad ■ kunne forklare, hvordan lugte spredes i luften ved diffusion af molekyler ■ kende til vigtige forskelle på menneskers og dyrs lugtesans ■ kende til feromoner og deres betydning for dyrs og menneskers kønsliv ■ kende til, hvordan man fremstiller og bruger parfume.
KAPITEL 1
13