Undersøg, hvordan forskelligt stof eller tekstil føles. Prøv at genkende eller gætte, hvilket materiale din bluse og andre stykker tekstil er lavet af.
I denne undersøgelse skal du lade to gryder koge om kap – et med og et uden låg. Hvilken koger først og hvorfor?
Hvis du ikke har to ens gryder, kan du alternativt gennemføre forsøget to gange – én gang med låg og én gang uden. Husk blot at lade gryden køle helt af mellem forsøgene og sørg for, at vandet har helt samme starttemperatur begge gange.
Prøv at svare på følgende spørgsmål:
Som du måske havde forudset, begyndte gryden med låg at koge først. Men hvor meget energi gik der egentlig til at varme vandet op? Det er nemt at beregne, hvor meget varmeenergi (Evarme), der minimum skal til for at bringe 2 liter vand i kog, når man kender vands varmekapacitet (cvand). Man benytter blot denne formel:
Evarme = (Tslut – Tstart) · cvand · mvand
Vands varmekapacitet (cvand) er 4,2 KJ/kg/°C, hvilket betyder, at man skal bruge 4,2 Joule energi for at hæve 1 kg vands temperatur med 1 °C. De andre størrelser, der indgår i formlen, kan vi let finde frem til. Vandets start temperatur (Tstart) noterede du i begyndelsen af forsøget, og sluttemperaturen (Tslut) er selvfølgelig 100 °C, da vand koger ved denne temperatur. Massen af 2 liter vand er blot 2 kg. Hvis vi siger, at starttemperaturen var 15 °C, får vi altså alt i alt regnestykket:
Evarme = (100 °C – 15 °C) · 4,2 KJ/kg/°C · 2 kg = 714 KJ
Det vil sige, at der minimum skal 714 KJ til at få 2 liter vand på 15 °C i kog. Dette svarer til den mængde energi, en alm. lyspære (40 watt) bruger, når den lyser i 5 timer!
Beregningerne ovenfor gav os kun en ide om, hvor meget energi, der mindst skal til at koge 2 liter koldt vand. Meget af den energi, kogepladen leverer, går dog ikke til at varme vandet op, men til at varme gryden og luften i køkkenet op. Energiforbruget er altså reelt set meget højere end de 714 KJ, vi fandt frem til. Især gryden uden låg taber en masse energi, det meste forlader gryden sammen med vanddampen.
Hvis man vil lave mere præcise målinger af energiforbruget for de to gryder, må man slå kogepladens effekt (energiforbrug per tid) op i brugsanvisningen for komfuret og ud fra den beregne, hvor meget energi der er gået til at bringe gryderne i kog.
De to ens kogeplader leverer den samme mængde energi per tid til gryderne. Forskellen i kogetid må derfor være et udtryk for forskellen i, hvor meget spildenergi, der forlader gryderne uden at bidrage til opvarmningen af vandet. Hvis der for eksempel er 30 procent forskel i kogetiden, så er der altså 30 procent forskel i energiforbruget. Ved at koge med låg kan du altså både spare tid og energi!
Du har sikkert hørt, at det er vigtigt at spare på strømmen og på energien. Ved at spare på energien kan du være med til at sikre, at der slippes mindre CO2 ud i atmosfæren.
En stor del af den strøm, der produceres i Danmark, produceres nemlig ved at brænde kul af. I den forbrænding frigøres drivhusgassen CO2, der er med til at øge drivhuseffekten.
Et stopur kan både være en digital eller analog lavteknologi. Der er mekaniske stopure, som er drevet ved at trække en fjeder op. Så er det digitale stopure, der bruger en krystaloscillator, hvis svingninger er ved en bestemt frekvens, således at tiden kan måles næsten ufatteligt præcist. Læs mere om stopure her.
Termometre, der er baseret på væskesøjler, er en analog lavteknologi. Her benyttes en væske som kviksølv, der har en høj udvidelseskoefficient og derfor fylder væsentligt mere, når temperaturen stiger. Dette kommer til udtryk ved, at væskesøjlen stiger.
Prøv at isolere din gryde på forskellig vis. Din variabel er isoleringen.
Prøv at bruge en gryde med en ujævn bund og en gryde med en plan bund. Din variabel er bundens form.
Virkningsfuld kompetenceorienteret naturfagsundervisning indeholder bl.a. elementer af problembaseret og elevstyret undervisning. Et greb, du som underviser kan bruge, er at implementere åbenhed, ved at stilladsere undersøgelserne med frihedsgrader.
Problembaseret og elevstyret undervisning er kendetegnet ved, at eleverne arbejder selvstændigt med egne undersøgelser. Eleverne skal finde egne svar, og det skal ikke være givet på forhånd, hvad de skal. Eleverne skal ikke reproducere eller genskabe allerede eksisterende undersøgelser.
Som underviser udvælger du en grad af frihed samt hvilket trin, den skal implementeres i. Astra opdeler en undersøgelse i følgende seks trin, hvor du kan arbejde med implementering af frihedsgrader.