-Värme

1. -Värme

2. Värme…?? • -För att förklara värme, så måste vi börja med materiens allra minsta byggsten, nämligen atomen • -När flera atomer är bundna tillsammans, så kallas de molekyler. • Olika former av samma atombindning har olika egenskaper, dvs. att de ser olika ut, men ändå är likadana i grunden och består av samma antal partiklar. • -Det som skiljer de åt i detta fall är atomernas rörelse.

3. Vad är det som händer? • -I fast form så har molekylerna bestämda platser och rör sig knappt • -I flytande form så rör molekylerna sig lite mer • -I gasform så rör sig atomerna helt fritt mellan varandra • -Som man ofta själv märker så tar ett ämne i gasform upp mer plats än i flytande- och fast form. Olika ämnen utvidgar sig olika mycket, som t.ex. så utvidgar diamant sig en tiondel så mycket som järn gör, och aluminium dubbelt så mycket som järn

4. Temperaturväxlingar, ett problem? • -Förr så kunde dessa skiftanden vara till stora problem • -På sommaren så hänger elledningar som bågar när det är varmt, medan på vintern så spänns de mer, ju kallare, desto kortare ledning • -Förr så kunde järnvägar bli krokiga av värmen, eftersom metallen utvidgar sig utan att ha tillräckligt med plats, och trycktes då ihop • -Nu har vi lärt oss att hantera dessa problem, och t.o.m. utnyttja de i t.ex. byggnadsmaterial

5. Olika sätt att utnyttja det • -Eftersom olika tyger tål olika temperaturer, så måste vi kunna anpassa strykjärnets temperatur efter det tyget vi ska stryka • Man använder en så kallad termostat • -En termostat består av två sammanpressade metaller, en så kallad bimetall • -Bimetallen fungerar genom att när den blir för varm så böjs den, och bryter därmed kretsen, så att metallerna blir kalla. När de blir för kalla så återgår de till sin ursprungliga form, och kretsen sluts igen • -Bimetallen fungerar genom att när den blir för varm så böjs den, och bryter därmed kretsen, så att metallerna blir kalla. När de blir för kalla så återgår de till sin ursprungliga form, och kretsen sluts igen

6. Ett annat sätt är i termometern… • -En helt vanlig termometer består av ett smalt glasrör och en vätska som tål mycket låga temperaturer • -Denna vätska är ofta färgad sprit • -När det blir varmare så vidgas både vätskan och glasröret, men vätskan vidgas mycket mer, därför ser det ut som att den stiger uppåt när det är varmt och sjunker vid kallare temperaturer • -Det finn även termometrar som fungerar med hjälp av bimetaller • -Den fungerar genom att ett band av bimetall är formad som en spiral • -Spiralen är fast i en visare • -När det blir varmt, böjer bandet på sig, och visaren visar resultatet på en skala så att vi kan avläsa temperaturen

7. Celsiusskalan • -Används som enhet för att mäta temperaturer i största delen av världen • -Har fått sitt namn efter den svenska astronauten Anders Celsius, och förkortas med oC • -Två fixpunkter; 0 oC (vattnets fryspunkt) och 100 oC (vattnets kokpunkt) Fahrenheitskalan • -Används i flera engelsktalande länder. • -Namngavs efter en europeisk fysiker som hette Daniel G Fahrenheit, och förkortas med oF • -Två fixpunkter; 0 0F, som är en blandning av salt och vatten i stället för bara vatten (-18 oC), och 96 oF, som är kroppens naturliga temperatur (37 oC) • -Vattnets kokpunkt är då 212 oF och vattnets fryspunkt är 32 oF

8. Kelvinskalan • -Den absoluta nollpunkten alltså då molekylerna helt slutar att röra på sig • -Atomer slutar röra på sig helt vid 0 K, alltså -273 oC • -Ingen har någonsin lyckats uppnå den temperaturen, men har varit väldigt nära • -Fryspunkten för vatten är 273 K i Kelvinskalan, medan kokpunkten är 373 K

9. Vatten • -Hittills så har vi sagt att alla ämnen får större volym och lägre densitet när de upphettas, men det är fel. Vatten uppför sig nämligen lite annorlunda • -Vatten har minst volym vid 4 oC, men om man värmer upp det mer så ökar volymen igen • -Vattnets densitet är alltså högst vid 4oC, och är alltså därmed tyngst då • -Tack vare denna egenskap så fryser inte en hel sjö under vintern, utan bara toppen med högst densitet. Detta gör att växter och djur överlever vintrarna • -Det fyragradiga vattnet som har lägst densitet sjunker till botten och förblir fyragradigt

10. Hur sprids den??? Genom tre enkla sätt... Ledning Strömning Strålning

11. Ledning Värmen sprids genom att atomerna inuti ett föremål sprider dess värme vidare från ett atom till en annan inom samma föremål och på så sätt kan hela föremålet bli varm, även om vissa delar av det föremålet som inte har blivit rörd av värmen blir ändå i slutändan varm eftersom spridningen av atomerna och på så sätt kallas detta för ledning av värme.

12. Strömning Värme som sprids genom strömning uppstår bl.a när vi kokar teet i tekannan på spisen. När vattnet i bottnet uppvärms minskas samtidigt dess densitet. Som gör den lättare och stiger upp, det kalla stiger ner och i sin tur därmed blir uppvärmd och på så sätt leds värmen vidare. När värme sprids på detta sätt kallas detta för strömning av värme. Varm luft har lägre densitet än kall. Därför stiger den uppåt. Detta utnyttjas i varmluftballonger

13. Strålning -Alla varma föremål sänder ut strålning. Kan exempelvis komma ut från en vanlig element -En stor del av strålningen är osynlig. Sådan osynlig strålning kallas för värmestrålning eller infraröd strålning -Infrarödstålning som vi får av solen kan vi fånga upp med hjälp av svarta ytor ex svarta byxor -Svarta ytor tar åt sig, absorberar, mer strålning än ytor som är ljusa och blanka. Därför blir det varmt att ha på sig svarta kläder en solig sommardag -Men de strålar också ut mer värme än ljusa och blanka ytor. Det är därför kastruller och andra kokkärl är blanka för att sprida ut så lite värme så möjligt.

14. Leder bra…eller dåligt?? -Alla metaller är bra på att leda värme. Silver och koppar är de bästa värmeledarna -Många kastruller har därför en kopparbotten för att platans värme ska ledas till kastrullens innehåll på bästa sätt -Ämnen som trä, gummi och plast leder värme dåligt. Att trä leder dåligt märker man om man håller i en brinnande tändsticka

15. -Väder och vind

16. Varför uppstår väder? • -Väder uppstår eftersom jorden är rund, vilket leder till att värmen träffar områdena nära ekvatorn mer än vid polerna • -Jordaxeln lutar dessutom, och därför är varmare under ena halvan av året på halva klotet, och tvärtom andra halvan av året • -Den oregelbundna uppvärmningen leder till att luftströmmar uppstår, vilket gör att vindar, moln och regn uppkommer • -T.ex. så får vi varmare vindar här i norden p.g.a. varma strömmar från golfströmmen som ligger i nordvästra Atlanten

17. Hur förutser man vädret?? • -Mäter vädret på olika platser i världen flera gånger om dygnet med hjälp av olika väderstationer • -Cirka 250 väderstationer i Sverige • -Väderstationer är vita lådor som innehåller ett par mätinstrument • -Termometer för att mäta temperaturen • -Barometer för att mäta lufttrycket

18. Vilka enheter används? • -Lufttemperaturen mäts i oC • -Lufttrycket mäts i hektopascal (hPa). Det normala lufttrycket vid havsytan är 1013 hPa. Om det är högre så är det högtryck (vädret blir klart och soligt), och om det är lägre så är det lågtryck (vädret blir ofta ostadigt) • -Relativ luftfuktighet, d.v.s. hur mycket vatten det är i luten, mäts i % • -Vind mäts i m/s (meter per sekund). Ibland används även km/h. Man undersöker även vilket väderstreck vinden kommer ifrån • -Nederbörd (t.ex. regn och snö) mäts i mm. Snö måste smältas för att kunna mätas

19. Väderkarta • -Avläsa temperaturen på olika platser • -Se lufttrycket med hjälp av isobarer (linjerna) • -Se var det är hög- eller lågtryckscentrum med hjälp av bokstäverna H och L • -Varmfront (röd) och kallfront (blå). Taggarna (kallfront) eller kullarna (varmfront) visar vilket håll fronten rör sig till • -En front är en gränslinje mellan varm och kall luft • -Röda eller blåa pilar betyder varma eller kalla vindar

20. Hur uppkommer vindar? • -Skillnader mellan lufttryck • -Luftmassor förflyttas från områden med högt tryck till områden med lägre, luften strömmar • -Eftersom jorden roterar så bildas det stora luftvirvlar. Kring ett högtryck blåser det medsols, och kring ett lågtryck så blåser det motsols • -Vindarna är oftast kraftigare runt ett lågtryck • -Det finns även så kallade sjöbris. Det är vindar som blåser från havet upp i land eftersom luften värms snabbare upp på land än över vatten

21. Cykloner och tromber…?? • -Starka virvelvindar • -Cykloner uppstår när kall- och varmfronter bildas Cyklon • -Ungefär 50- 100 mil bred • -Förflyttar sig med en styrka på mer än 35 m/s (orkanstyrka) • -Tromber kan bildas när det är varmt och fuktigt • -En lodrätt stigande luftvirvel • -10- 1000 meter bred Tromb • -Förflyttar sig med ett dånande ljud och en hastighet på upp till 150 m/s

22. Hur bildas moln? • -Består av vattendroppar nere och iskristaller uppe • -Bildas när varm, fuktig luft stiger • -Temperaturen sjunker ju högre upp de kommer till temperaturen är så låg att den varma luften bildar vattendroppar eller iskristaller • -Moln kan även bildas när fronter drar fram. Om det är varmfront så tvingas den varma luften upp och bildar moln när den blir tillräckligt kall. Om det är kallfront så tränger den kalla luften upp den varma luften i skyn, och den bildar moln • -När vattendropparna i molnen krockar med varandra så bildar de större vattendroppar. När de blir tillräckligt tunga så faller de till marken. Det regnar • -Om det är tillräckligt kallt så bildas iskristaller som ger upphov till snö eller hagel • -I vissa ställen kan det regna mer än andra. Det är oftast i närheten av berg som tvingar molnen uppåt till kallare temperaturer

23. Värmeenergi Vad är värme? -Ju högre temperatur ett matrial har, desto kraftigare vibrerar molekylerna. Det betyder att dess rörelseenergi också ökar. Om det blir tillräckligt varmt tappar de sina bestämda platser. Matrialet blir vätska eller gas -Ju mindre temperatur ett matrial har, desto mindre rör sig molekylerna. Om temperaturen tillräckligt mycket kommer molekylerna till sist att sluta röra sig helt och hållet. Det inträffar vid - 273oC och kallas den absoluta nollpunkten Flytande -Alltså är värme ett mått på hur mycket molekylerna vibrerar -Värmeenergi är egentligen en form av rörelseenergi, trots det brukar värmeenegi räknas som en egen form Gas