Elevøvelse #8: Halveringstid med terningkast

Elevøvelse: Halveringstid med terningkast

Mari Stavrum, 3MKA

Utstyr:

• 20 ordinære terninger

Dette forsøket demonstrerer halveringstiden til radioaktive stoffer. Terninger simulerer stoffene, og hver gang vi slår en sekser på en av terningene er det ensbetydende med at et atom spaltes.

Halveringstid er begrepet for den tiden som går før halvparten av et radioaktivt stoff sine atomkjerner er omdannet til andre atomkjerner. Halveringstiden varierer veldig fra stoff til stoff. For noen stoffer kan det være under et sekund, men for andre kan det være flere milliarder år (eks: uran-238: 4,5 milliarder år).  Atomkjernene forandres når atomkjernene spaltes og sender ut heliumkjerner i form av alfastråling eller elektroner i form av betastråling.

Vi startet med å kaste alle tjue terningene og legge til sides alle sekserene. Deretter kastet vi de gjenværende terningene, og gjentok dette til vi hadde trillet terningene 10 ganger, eller til alle 20 viste seks. Denne prosedyren gjentok vi i fem serier. Dette blir det samme som å kaste hundre terninger i én serie. I tabellen under har vi notert hvor mange ikke-seksere vi har igjen på terningene etter hvert kast.

Over ser du en grafisk fremstilling av resultatene vi fikk. Hvis vi leser av denne grafen og tenker oss at terningene ble kastet én gang i minuttet, så er terningenes halveringstid ca fem minutter. Akkurat som med terningkast så handler halveringstid om sannsynlighet. Noen radioaktive atomkjerner er det stor sannsynlighet for at de blir spaltet, og da er halveringstiden kort. Er det derimot liten sannsynlighet for at de blir spaltet, og da er halveringstiden lang. På samme måte regner man i sannsynlighet når man skal ’gjette’ eller forutse om man kan få seksere på terningen. 

Elevøvelse #6: Metallenes Spenningsrekke

Elevøvelse: Metallenes spenningsrekke, 06/12-12

Mari Stavrum, 3MKA

Utstyr:

• Glassbeger
• Kobbertråd + kobbermynt
• Sølvnitrat

I dette forsøket skal vi se hvordan metallenes spenningsrekke forteller oss hvor stor spenning det blir mellom de forskjellige metallene når de reagerer. Jo lengre fra hverandre de står i rekka, desto større er spenningen. Dette er smart å vite for eksempel når vi skal lage et batteri og må velge to metaller som skal være den positive og den negative polen. Et metall sin plassering på spenningsrekka sier noe om hvor lett den har for å gi fra seg eller ta opp elektroner. Høyt oppe i spenningsrekka finner vi de metallene som gir fra seg elektroner veldig lett.

Det første vi gjorde var å fylle et begerglass med sølvnitrat. Deretter laget vi en figur (et juletre) av kobbertråd, og puttet den i glasset sammen med kobbermynten. Slik måtte det stå i ro i noen minutter mens vi observerte det som skjedde sakte men sikkert i glasset. Det vi så var at det la seg et svart belegg rundt kobbertråden. Vi ventet litt til og så at belegget ble tykkere og mer sølvgrått. I tillegg ble væsken i begeret grønnaktig.

Sølv (Ag) ligger under kobber (Cu) i spenningsrekka, derfor er det kobber som her blir oksidert, mens sølv blir redusert. Det skjer en redoksreaksjon i glasset. Sølvnitratet inneholder sølvioner (Ag⁺). Et kobberatom i kobbertråden frigjør to elektroner som blir tatt opp av to forskjellige sølvioner. Sølvnitratet (aq) blir da til fast sølv (s) på kobberet. Kobberatomene (s) vil bli til kobberioner (aq) som beveger seg fritt ut i væsken. Det er dette som er den grønnlige fargen vi fikk på væsken i begeret.

Ligningen ser da slik ut:

2 Ag⁺+ Cu → 2 Ag + Cu²⁺

Spenningsrekkas funksjoner kom godt frem i dette forsøket. Hadde man puttet sølvtråd i en kobberløsning ville ikke mye ha skjedd, fordi sølv er under kobber i spenningsrekka og gir ikke fra seg elektroner så lett. 

Elevøvelse #6: Sitronbatteri

Elevøvelse: Sitronbatteri, 06/12-12

Mari Stavrum, 3MKA

Utstyr:

• Sitron
• Sinkelektrode
• Kobberelektrode sink oksidert kobber redusert
• Multimeter

Dette forsøket gikk ut på å lage et enkelt batteri kun av en sitron og to metaller. Et batteri trenger to ulike metaller som skal fungere som poler og en elektrolytt – altså en væske som kan lede strøm. Her brukte vi en sinkelektrode og en kobberelektrode som poler, og en sitron som elektrolytt. Før vi stakk elektrodene ned i sitronene passet vi på å kna og massere den litt, slik at det skulle være tilstrekkelig med fritt flytende sitronsyre inne i sitronen.

Et slikt sitronbatteri fungerer på samme måte som et galvanisk element. Strømmen oppstår ved redoksreaksjoner mellom stoffene i batteriet, og elektronene går gjennom en ytre krets i stedet for direkte mellom stoffene. Slik omgjøres det  fra kjemisk energi til elektrisk energi. Det er denne omgjørelsen som definerer dette batteriet som en galvanisk celle.

Redoksreaksjonene her gjør at sinkelektroden blir oksidert og kobberelektroden blir redusert. Dette kan forklares ut ifra spenningsrekken som viser en gradvis overgang mellom edle og uedle metaller. Tar man en titt på metallenes spenningsrekke kan man se at kobber er edlere enn sink, og derfor vil sink lettere gi fra seg elektroner til kobber, og ikke omvendt.

Etter at vi hadde satt sammen sitronbatteriet koblet vi til et multimeter som kan måle hvor mye strøm sitronbatteriet avgir.

I følge voltmeteret ga ikke vårt sitronbatteri fra seg spenning. Det kan være at vi ikke hadde klemt sitronen godt nok, slik at vi ikke fikk nok elektrolytt. Men vi så fra de andre elevenes resultater at et sitronbatteri kan avgi strøm, men ikke veldig effektivt. 

Elevøvelse #5: Galvanisk celle/Daniellcelle

Elevøvelse: Galvanisk celle, 06/12-12

Mari Stavrum, 3MKA

Utstyr:

• To glassbegre
• Sinkstang (negativ pol - anode)
• Kobberstang (positiv pol - katode)
• En saltbro (kaffefilter dyppet i sølvnitrat - Na₂SO₄)
• Sinkløsning (ZnSO₄)
• Kobberløsning (CuSO₄)
• Et voltmeter

Ved å lage en galvanisk celle fikk vi muligheten til å se og bruke redoksreaksjoner i batterier i praksis og å omforme kjemisk energi til elektrisk energi.

Det første vi gjorde var å fylle de to begrene med hver sin løsning – den ene med sinkløsning og den andre med kobberløsning.  Deretter satt vi sinkstangen i glasset med sinkløsningen, og kobberstangen i glasset med kobberløsningen. Videre dyppet vi et kaffefilter i sølvnitrat og la en ende i hvert beger, slik at det fungerte som en saltbro mellom de to løsningene. Til slutt koblet vi til et voltmeter mellom de to polene som skulle måle den elektriske spenningen.

Kobberstangen i kobberløsningen og sinkstangen i sinkløsningen er to halvceller av det vi kaller en Daniellcelle. En Daniellcelle ble først laget av engelskmannen John Frederic Daniell. Saltbroen bidrar ved å lukke strømkretsen og lede strøm mellom halvcellene uten at løsningene blandes. Hvis man ser på metallenes spenningsrekke kan man se at sink er plassert over kobber i spenningsrekka. Det betyr at kobber er et mer edelt metall enn sink, og ikke har så lett for å gi fra seg elektroner. Fra dette kan man si at sinkelektroden er den negative polen og kobberelektroden er den positive polen.

Når vi kobler til voltmeteret mellom de to elektrodene, så fungerer den som en ytre krets. Ved sinkelektroden frigjøres det ioner (Zn²⁺). De to overflødige frie elektronene går da igjennom den ytre strømkretsen, over til kobberløsningen, hvor de blir tatt opp av kobberionene som ønsker å oppfylle åttetallsregelen. Løsningen reduseres og omgjøres da til rent metallisk kobber og fester seg til kobberelektroden. Den kjemiske ligningene for en slik reaksjon i daniellcellen er:

Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e^- (elektroner frigjøres i sinkhalvcellen)

Cu²⁺(aq) + 2e^- → Cu(s) (elektroner tas opp I kobberhalvcellen)

Sett i sammenheng kan hele redoksreaksjonen skrives med denne ligningen:

Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s)

Ladningsforskjellen i de to halvcellene vil etter hvert bli veldig forskjellen. Saltbroen er der for å utjevne denne ladningsforskjellen ved å avgi ioner.

Daniellcellen er et oppladbart batteri. Det utlades når det går tomt for sink- og kobberioner og reaksjonene stopper opp. For å lade det opp kobler vi en likespenningskilde til de to polene i batteriet. Denne likespenningskilden må ha større spenning enn cellens elektromotoriske spenning på 1,1 V (dens maksimale potensiale).  Da setter man i gang en prosess som kalles elektrolyse, som reverserer utladningsprosessen. I elektrolysen gir kobber fra seg elektroner (oksidasjon) som pumpes fra den positive polen (Cu-stangen) til den negative polen (Zn-stangen), hvor de blir tatt opp av sinkionene (reduksjon).

Vi slet veldig med å få uttellende spennings på voltmeteret, men etter hvert kom det. Det kan ha hatt noe å gjøre med at vi ikke klarte å holde voltmeteret stille. Til slutt fikk vi 1,12 (bildet er speilvendt!). 

Elevøvelse #4: Smelteis

Drivhuseffekt, 18.10.2012

Mari Stavrum

Hensikten med dette forsøket var å undersøke hva som skjer med vannivået dersom is smelter som følge av drivhuseffekten, og hvordan drivhuseffekten kan øke temperaturen på jorda. Forstå forskjellen på konsekvensene som gis av isblokker under vann og isblokker over vann.

I atmosfæren rundt jordkloden finner vi drivhusgasser. Uten disse gassene ville gjennomsnittstemperaturen på jorda vært -19°C, og det ville vært umulig å leve på jorda. Men fordi vi har drivhuseffekten er gjennomsnittstemperaturen på jorda 15°C. Kortbølget elektromagnetisk stråling sendes fra sola til jorda, hvorav 25% blir reflektert av skylaget eller andre ting ytterst i atmosfæren. 20% blir absorbert gradvis nedover i atmosfæren. 5% blir reflektert når det treffer jordoverflaten (området dekket av snø eller is reflekterer spesielt). Og 50% blir absorbert i jordoverflaten. Temperaturen i atmosfæren stiger fordi jorden sender ut varmeenergi hvorav 90% blir absorbert gradvis av drivhusgasser i atmosfæren. Atmosfæren gir varme til jorda og verdensrommet. Altså får jorda varmeenergi i to omganger: først fra sola, så gjennom varmeenergi fra atmosfæren. Når mengden drivhusgasser i atmosfæren øker vil atmosfæren absorbere mer av varmen fra sola, og igjen sende mer varmeenergi til jorden. Dette er grunnen til at økt drivhuseffekt vil gjøre at gjennomsnittstemperaturen på jorden vil stige. Temperaturstigningen gjør at mye av isen på jordas overflate smelter. 85%-90% av sollyset som treffer områder på jorda med et lag av is eller snø blir reflektert, i motsetning til 20% som blir reflektert når sollyset treffer områder med mørk jord og vegetasjon og 10% som blir reflektert av havvann. Når det blir betydelig mindre is blir det logisk nok mer jord og hav. Siden disse områdene absorberer mer sollys vil dette igjen føre til at temperaturen på jorda stiger ytterligere.

Utstyr:

• -       Kokeplate
• -       Ildfast glassform
• -       Plastfolie
• -       To termometre
• -       Lysstoffrør (som lyskilde)
• -       To like store plassbokser
• -       To isblokker
• -       To steinblokker
• -       Varmt vann

Det første vi skulle undersøke var hvordan varmestrålig og synlig lys går igjennom en glassplate.

Vi tok en glassform og holdt den opp mot et lysstoffrør i taket. Det vi så var at det synlige lyset gikk igjennom glassformen fordi den er klar. På samme måte kan vi se kortbølget sollys fra jorda gjennom drivhusgassene i atmosfæren.

Vi skrudde en kokeplate på middels varme og ventet til den ble oppvarmet. Så holdt vi hånden så nærme platen vi kunne og kjente at man kunne kjenne varmen bra. Deretter holdt vi glassformen mellom platen og hånden, og da kjente vi at det ikke kom like mye varme til hånden.

I dette forsøket representerte kokeplaten; solen,  glassformen; gassene i atmosfæren og hånden; verdensrommet. Kokeplaten som fungerte som jorda, sendte ut langbølget varmestråling. En del av denne strålingen ble absorbert i glassformen,  som fungerte som drivhusgassene i atmosfæren, når vi la den mellom kokeplaten og hånden. Da kan vi se at drivhusgassene gjør at mindre varme blir sluppet ut igjen i verdensrommet, og mer blir igjen i atmosfæren som igjen gir varme til jorda.

Etter dette tok vi to like store plastbokser og la et termometer i hver boks. Vi målte temperaturen i boksene til å være 22°C. Deretter dekket vi den ene boksen med plastfolie mens vi lot den andre stå åpen, og satt begge boksene under en lampe (varmekilde). Etter hvert som vi fulgte temperaturen i de to boksene så vi at temperaturen i boksen med folie steg til 25°C, mens temperaturen i boksen uten plastfolie kun steg til 23°C. Grunnen til at temperaturen steg mer i boksen med plastfolie er fordi folien fungerer som drivhusgassene i atmosfæren. Den langbølgede varmestrålingen fra lampen slipper inn i boksen, men atmosfæren/folien ’stenger’ på en måte varmen inne fordi den absorberer varmen og avgir mindre av varmestrålingen videre til verdensrommet, men heller inn mot jorda.

I neste del av elevøvelsen undersøkte vi hvordan issmelting påvirker havnivået avhengig av hvordan isen ligger i forhold til havet.

Vi tok de to plastboksene og la en steinblokk i hver. Deretter fylte vi på med lunkent vann til nivået i boksene var like høyt. I den ene boksen la vi en isklump ved siden av steinblokken, altså nede i vannet. I den andre boksen la vi isklumpen på toppen av steinblokken. Min hypotese baserte seg på det jeg hadde lest på ndla, og tidligere erfaring av at vann utvidet volumet sitt når det frøs til is fordi is har mindre massetetthet enn vann. Derfor flyter også is med 1/10 av sin masse over overflaten når den ligger i vann. Jeg antok derfor at vannivået i boks nr. 1 ville holde seg konstant, mens vannivået i boks nr. 2 ville stige. Vi ventet til begge isklumpene i boksene hadde smeltet. Det viste seg at hypotesen var riktig.

Vi kan knytte dette forsøket til situasjonen på polene når isen smelter som følge av temperaturstigningene. Arktis (nordpolen) er hovedsakelig dekket av is som ligger i vannet. Det som skjedde i boks nr. 1 er det som skjer på nordpolen. Men det er viktig å huske at selv om havnivået ikke endrer seg vil issmeltingen være livstruende for isbjørnen og de andre dyrene i næringskjedene den tilhører.

Det som skjedde i boks nr. 2 representerer det som skjer på Antarktis (sørpolen). Der ligger isen oppå jordmassen, og er ikke allerede nede i vannet, slik som på nordpolen. Vannet fra innlandsisen som smelter vil renne ned i havet og føre til en stigning i havnivået. Dette kan føre til at mye land vil ligger under vann etter hvert som mye av innlandsisen smelter.

Elevøvelse #3: Stjernehimmelen

Stjernehimmelen

Hvis man går ut en mørk og klar natt og ser opp mot himmelen kan man se tusenvis av bittebitte små hvite, blinkende prikker. Dette er stjerner. Og i virkeligheten er de ikke bittebitte små i det hele tatt. Stjerner er faktisk kort sagt gigantiske, kjempevarme, brennende baller av plasma som flyter rundt i verdensrommet. Bare i vår galakse, melkeveien, finnes det mellom tohundre og firehundre milliarder stjerner. Og så er det mellom etthundre og trehundre milliarder galakser som man kan se i verdensrommet. Man kan altså trygt si at det finnes en god del stjerner i universet. Den mest kjente for oss her på jorden er solen. Selv om solen bare er en mellomstor stjerne kan man plassere omtrent en million jordkloder inni solen. For å sette solens størrelse litt i perspektiv kan man tenke på hvor gammelt sollyset er når det treffer jorden. Det tar sollyset ca 8 minutter å reise fra soloverflaten til det treffer jordoverflaten. Men lyset, som skapes i selve kjernen i solen, bruker hele 36 000 år før det kommer til solens overflate. Det sier litt om solens masse og størrelse i forhold til jorden. Det er en grunn til at folk sier at universet er for stort til at menneskehjernen kan fatte det.

Gjennom historien har stjernene hatt mange funksjoner. Det har blitt brukt til navigasjonspunkter. Et kjent eksempel er gjeterne i bibelen som fulgte Betlehemstjernen til Jesusbarnet. I flere tusen år før kristus i Babylon laget de også astronomiske kalender med fenomener som kunne brukes til å orientere seg om årstidene. Urtidens folk studerte stjerner av religiøse og seremonielle grunner. Mange eldgamle kulturer oppdaget bilder i stjernene og utviklet religiøse teorier rundt dette. I det andre årtusenet før kristus videreutviklet babylonerne disses stjerneformasjonene til de stjernebildene vi i dag kjenner fra ’Dyrekretsen’.

På bloggen i dag skal vi se på noen kjente stjernebilder og deres plassering på stjernehimmelen, og jeg skal dele det jeg har lært og det jeg så en kveld jeg var ute og så på stjernene.

Karlsvogna

Karlsvogna er en del av stjernebildet Storebjørn. Den består av storbjørns syv klareste stjerner. Når man ser på stjernehimmelen er Karlsvogna lett å se. Når man trekker streker mellom stjernene ligner den på en vogn uten hjul. På grunn av at den er så enkel å gjenkjenne og få øye på er den praktisk i bruk til å orientere de andre stjernene og stjernebildene.

Polarstjernen

Polarstjernen er også kalt Nordstjernen og (Stella) Polaris. Stjernen er ikke veldig lyssterk sett fra jorden, men er den klareste stjernen som står nærmest himmelens nordpol og viser nord-retningen. For å finne polarstjernen etter man har orientert Karlsvogna tar man lengden på de to stjernene ytterst til høyre i selve kjerrekassa på Karlsvogna og bygger 4-5 slike linjestykker oppover.

Merknad: Jordaksens sakte presesjon gjør at polarstjernen ikke alltid vil være så nærme himmelens nordpol som den er nå. Presesjonen gjør at jorden vil flytte seg i en sirkel i forhold til stjernene. Det tar ca 26 000 år for jorden å fullføre en slik sirkel, noe som betyr at endringen er minimal hvert år. Frem til år 2100 vil jorden bevege seg nærmere og nærmere at polarstjernen representerer himmelens nordpol. Etter det vil den bevege seg bort igjen. Om 13 000 år vil altså navnene ’polarstjerne’ og ’nordstjerne’ være fullstendig misvisende, men så vil den nærme seg igjen, og om 26 000 år vil den igjen vise folk hvor nord er.

Nord-, vest-, sør- og østhimmelen.

Jordkloden snurrer én gang rundt sin egen akse i løpet av ett døgn. Rotasjonsaksen er rundt de nordlige og sørlige himmelpolene. Hvis man går ut to ganger i løpet av natten og ser på stjernene, med et par timers mellomrom, føles det som om stjernene flytter på seg. Men faktisk er det jorden som flytter på seg. Hvis man følger med lenge nok merker man også at stjernene ikke beveger seg i en rett linje, men heller i en bue eller sirkel. Det er fordi jorden snurrer i forhold til stjernene og ikke fysiske flytter seg bortover i verdensrommet. Det vil derfor se ut som om stjernene på vesthimmelen flytter seg nordover, mens stjernene på østhimmelen flytter seg sørover.

Fordi døgnet varierer fra sted til sted på jordkloden, pågrunn av plasseringen i forhold til hvor solen treffer, så vil det også være forskjell på hvilke stjerner man kan se utifra plassering på jordkloden. Dette er fordi sollyset gjør at vi mister sikt til stjernene.

Merknad: På grunn av jordaksens presesjon som jeg nevnte tidligere vil vi heller ikke se stjernebildene slik vi ser dem nå, i fremtiden.

Kassiopeia: 

Hvis du følger en linje fra den ytterste stjernen i kanten på Karlsvogna gjennom Polarstjerna, vil du komme til stjernebildet Kassiopeia. Det er formet som en skjev W bestående av fem stjerner.

Merknad: Navnet Kassiopeia stammer fra en karakter i gresk mytologi. Kassiopeia var en etiopisk dronning som var selvgod og overfladisk. Hun mente hun var vakrere enn havguden Poseidons døtre. Hennes hovmod ble straffet ved at hun etter sin død ble plassert av havguden på stjernehimmelen med hodet opp ned halve året.

Andromedagalaksen

På den ene siden av Kassiopeia ligger stjernebildene Persevs og Kefeus, men fortsetter man gjennom Kassiopeia til den andre siden i forhold til Polarstjernen finner man Andromedagalaksen. Dette er den eneste galaksen mennesker kan se fra jordkloden med vårt simple øye, og det eneste vi kan se utenfor vår egen galakse. Den ligger 2,3 millioner lysår borte.

Gassplaneter og mulig flere jordliknende planeter.

Stjernen Vega er en del av stjernebildet Lyren. Rundt denne stjernen har man flere gassplaneter og man spekulerer rundt muligheten for at det også er planeter der som ligner på jorden. For å finne Vega kan man se om man finner stjernebildet Svanen. På bildet under kan du se hvordan Svanen ser ut, og hvor Vega ligger i forhold til Svanens lyssterke stjerner.

Merknad: Vera var den første stjernen som ble fotografert (1850) og ble brukt som utgangspunkt når man skulle finne en skala for stjerners lysstyrke.

(Krysset er Svanen og stjernebildet over er Lyren)

Orion:

(Det som på bildet er merket som 'Orion Nebula' er Oriontåken som jeg nevner lenger ned i teksten)

Som sagt varierer hvilke stjernebilder du kan se ut fra hvor på jorden du er og når på året du observerer. Det er enda litt for tidlig på høsten til å se stjernebildet Orion. De to mest lyssterke stjernene i Orion heter Betelgeuse og Rigel. Hvis man observerer stjernehimmelen fra norge på vintertid, kan man se Orion. Ser man den veldig godt og har noe utstyr kan man se at de to stjernene har forskjellige farger. Betelgeuse er rødlig, mens Rigel er mer blålig. Grunnen til dette er at Betelgeuse er en eldre stjerne som er i siste fase av sin levetid og stjernens temperatur har begynt synke ettersom den brenner opp. Rigel, derimot, er en ung stjerne, og temperaturen på Rigel er veldig høy. Faktisk er temperaturen på Rigels overflate nesten 12 000 celsiusgrader. Hadde vi bodd like nærme Rigel som vi gjør med solen, hadde vi brent opp på nanosekunder. Denne intense varmen utgir det vårt øye oppfatter som blålig lys.

Midt på Orion er det tre stjerner som ligger nesten på linje, og disse utgjør Orions belte. På beltet ’henger’ Orions Sverd. Med spesielt utstyr kan man her se Oriontåken, en svak stjernetåke hvor nye stjerner blir dannet! Oriontåken gir forskere unike muligheter til å studere fødselen av nye stjerner og planetsystemer!

Sirius og lyssterke planeter:

Om man følger linjen i Orions belte kommer man til Sirius, som er den mest lyssterke stjernen på himmelen hvis man ser bort fra solen. Det finnes også noen planeter som kan være mer lyssterke enn Sirius. 

Når jeg var ute denne kvelden og så på stjernene fikk jeg ikke øye på noen planeter, men det kan du!

På klare netter skal Jupiter være mulig å se fra august og utover hele høsten og vinteren, men lysstyrken sett fra jorda skal stige langsomt, så det er kanskje litt tidlig å se den tydelig enda. Venus skal også være mulig å se på østhimmelen før soloppgang. I følge himmelkalenderen.com vil den neste kvelden det vil være lett å få øye på en planet være Merker den 27. oktober rett etter solnedgang. Så kom deg ut og se på stjernene den første muligheten du får! Følg med på yr.no og se hvilke netter som skal være skyfrie. Utover høsten og vinteren blir det bare mørkere og mørkere, og det dukker garantert opp muligheter med gunstige forhold for å titte på stjerner.

//Mari Stavrum

Elevøvelse #2: spektre

Elevøvelse: Spektre

Mari Stavrum, 20.09-12.

Hensikt: 

Skille mellom absorpsjonsspekter og emisjonsspekter ved å se på ulike lyskilder gjennom et spektroskop.

Fagstoff: 

Det finnes tre forskjellige spektre: sammenhengende spekter, emisjonsspekter og absorpsjonsspekter. Et sammenhengende spekter er spekteret til glødende væske, glødende fast stoff eller en gass med høyt trykk. Lyset fra disse lyskildene kaller vi hvitt lys. Hvitt lys sender ut alle fargene i spekteret. Et emisjonsspekter er spekteret til en gass. Da er gassen lyskilden, og man ser bestemte spektrallinjer og resten er svart. Et absorpsjonsspekter er spekteret til et lys som passerer gjennom en gass. Gassen absorberer noen fotoner fra lyskilden, og på disse bølgelengdene blir lyset svakere, det vil vises som svarte streker i fargespekteret.

Utstyr: 

Lighter, fyrstikk, magnesiumtråd, håndspektroskop, porselensskål, digeltang, lysstoffrør.

Hypotese:

Lyskilde	Absorpsjonsspekter	Emisjonsspekter	Sammenhengende spekter
Magnesiumtråd		x
Fyrstikk		x
Lysstoffrør	x
Sollys			x

Fremgangsmåte:

Vi brukte håndspektroskop og så på de fire lyskildene beskrevet ovenfor. Magnesiumtråden holdt vi med en digeltang og tente på over en porselensskål, fyrstikken tente vi på, lysstoffrøret vi så på var lampene i taket i gangen på skolen, og sollyset gikk vi ut for å se på. (Ops, vi gjorde forsøkene ute etter at en annen gruppe utløste brannalarmen når de tente på magnesiumtråd inne).

Illustrasjon:

Resultat:

Lyskilde	Absorpsjonsspekter	Emisjonsspekter	Sammenhengende spekter
Magnesiumtråd			x
Fyrstikk			x
Lysstoffrør		x
Sollys			x

Diskusjon:

Magnesiumtråd: I teorien skulle magnesiumtråden vist et emisjonsspekter fordi lyset kommer fra en gass. Men i utførelsen av dette forsøket hadde vi ikke tilgang på et helt mørkt rom, så sollyset har mest sannsynlig påvirket resultatet vi fikk her.

Fyrstikk: Jeg trodde en fyrstikk ville vise et emisjonsspekter fordi svovelen som tar fyr i enden av fyrstikken er et grunnstoff, og jeg tenkte at dette ville være lyskilden. Men i praksis så brenner bare svovelen i starten, og dette tenkte ikke jeg over før forsøket. Treverket i fyrstikken tar så fyr, og i treverket er det så mange forskjellige grunnstoffer at dette vil vises som et sammenhengende spekter.

Lysstoffrør: I forkant av dette forsøket trodde jeg gassen i et lysstoffrør ikke var lyskilden, men bare noe som lå rundt lysstoffrøret. Jeg tenkte at elektronikk og andre typer atomer var lyskilden. Men det er gasspartiklene som settes i bevegelse og skaper lyset, og gassen er altså lyskilden. Derfor vil vi se et emisjonsspekter når man ser på det gjennom et spektroskop.

Sollys: Sollys er hvitt lys, siden sola hovedsakelig består av gasser med høyt trykk. Derfor er det et sammenhengende spekter. Hadde vi hatt et bedre spektroskop hadde det kanskje fanget opp alle gassene som var mellom oss og sola, og vist et absorpsjonsspekter. Men sola avgir i hovedsak sammenhengende spekter.

Konklusjon:

Mange av resultatene vi fikk strider med teorien. Dette kan være følger av to grunner: (1) vi hadde ikke tilgang på et helt mørkt rom, så sollys forstyrret spektroskopet fra å fanget opp de riktige spektrene. Og (2) spektroskopene vi brukte var relativt billige og ’dårlige’ og fanget derfor ikke opp like klare spektre som vi kanskje ville gjort med et bedre spektroskop.

Elev: Mari Stavrum, 3MKA

Elevøvelse #1: Suksesjon i et økosystem

I denne perioden har vi jobbet med økosystemer og suksesjoner i naturfag på skolen. Et økosystem består av alle dyrene og plantene innefor et avgrenset område, og miljøet de lever i. En suksesjon er en endring i et økosystem som skjer over tid. Endringer i miljøet kan være skogbrann, tilgang/mangel på vann, pH-verdier i jordsmonnet som endres eller temperaturendringer.
Vi fikk i oppgave å dra til et skogsområde og studere plante- og dyrelivet der. Deretter skulle vi se hvilke faktorer vi kunne redegjøre for, og si noe om hvilken stadie i suksesjonen skogen var i.

Derfor tok jeg turskoene på og gikk den kilometeren (såvidt) som må til for at jeg skal komme meg ut av rommet mitt og inn i ekte, norsk skog. Der tok jeg et par snapshots:

Denne skogen er dominert av grantrær som krever mye lys for å leve. Disse trærne gjør at pHverdien i jordsmonnet synker, og den blir så lav og sur at det er vanskelig for andre arter å vokse der. Samtidig som de høye trærne hindrer sollys i å komme ned til skogbunnen lengre inn i skogen (jeg tok disse bildene 'utenifra'), gjør dette også at temperaturen i jordsmonnet blir lavere. De fleste blomsterplanter, lyng og grass og etterhvert mose vil ha problemer med å vokse i et slikt miljø. Her i utkanten av skogen kommer lyset mer til, og man kan se mye mose og en del grass som vokser her. Denne skogen er en forholdsvis ung granskog. Dette kan man se fordi vegetasjonen er relativt dårlig. Når granfelter blir eldre kommer en del av den vegetasjonen som var der før granskogen vokste fullt ut, tilbake.

Abiotiske faktorer i dette økosystemet er jordsmonnet, vær og klima, vind, regn, temperatur og stein.

Biotiske faktorer i dette økosystemet er grantrær, mose, gress, mindre planter (som bregner), og små insekter, blandt annet kongrover som har spunnet det nettet på bildet over. I utkanten sto det også noen løvtrær her og der. Jeg fant ingen spor etter større dyr akkurat denne dagen. Men jeg har tidligere vært i samme skog og sett spor etter rådyr, hjort, elg, rev og hare.

Det finnes to forskjellige typer suksesjoner: primær suksesjon og sekundær suksesjon. En primær suksesjon er når plantesamfunn etablerer seg på bar grunn etter f.eks et jordskred. Etterhvert vil dyr og planter etablere seg her. Sekundær suksesjon er endring i et område hvor det allerede har vært planter/dyr og et etablert jordsmonn, men som har blitt borte pga inngrep som skogsbrann eller flathogst, e.l. En sekundær suksesjon vil 'gjenopprette' plantesamfunnet som var der før katastrofen/endringen inntraff.

Disse to typene suksesjoner kan igjen deles inn i tre faser: pionerfasen, konsolideringsfasen og klimaksfasen. Disse sier noe om hvor langt suksesjonen har kommet.


Skogen jeg besøkte mener jeg er en sekundær suksesjon i klimaksfasen. Plantene og dyrelivet har kommet til et punkt hvor de påvirker hverandre på en måte som gjør at alle artene som nå har etablert seg der, kan forbli der inntil forholdene forandres eller noe inntreffer. Det er et stabilt samfunn. I Norge er grantrær og få løvtrær et tegn på at skogen er i klimaksfasen. Et slikt område kalles Taiga, og er vidt spredt på jordens nordlige halvkule, og da spesielt i Russland, Finland, Sverige og Canada.

Utstyr og kilder: NDLA og Naturfag 3.

Elev: Mari Stavrum