Lærervejledning NØRD-Akademiet

1

Lærervejledning

NØRD-Akademiet Indhold NØRD-Akademiet – kort og godt .............................................................................................................................................. 4

Introvideoer – hvad er formålet? ........................................................................................................................................ 5

Øvelser ........................................................................................................................................................................................... 6

Storyboard – til præsentations/afrapportering ........................................................................................................... 6

NØRD-Akademiet og grundbøger: ...................................................................................................................................... 6

Om sikkerhed .............................................................................................................................................................................. 7

Temaet ”Kost og krop” ................................................................................................................................................................. 8

Fælles mål ..................................................................................................................................................................................... 8

Kost og krop i bogsystemerne .............................................................................................................................................. 9

Emne 1 - Fedt ........................................................................................................................................................................... 10

Hive fedt ud af spegepølse ............................................................................................................................................. 11

Smeltepunkter for fedt .................................................................................................................................................... 12

Hvad er smør? ..................................................................................................................................................................... 13

Emulsion ................................................................................................................................................................................ 15

Emne 2 - Kulhydrater .......................................................................................................................................................... 17

Find stivelse og sukker .................................................................................................................................................... 17

Mad, brændstof til din hverdag .................................................................................................................................... 20

Emne 3 - Proteiner ................................................................................................................................................................. 21

Påvisning af proteiner ..................................................................................................................................................... 21

Emne 4 - Kost og forbrænding .......................................................................................................................................... 23

Dissekerer chips ................................................................................................................................................................. 23

Energiforbrug og –indhold ............................................................................................................................................ 25

Forbrænding i os ................................................................................................................................................................ 27

Emne 5 - Enzymer .................................................................................................................................................................. 29

Spalte kulhydrat ................................................................................................................................................................. 29

2

Spalte protein ...................................................................................................................................................................... 31

Leverpølse ............................................................................................................................................................................ 32

Spalte fedt ............................................................................................................................................................................. 34

Emne 6 - Hjerte lunger ......................................................................................................................................................... 35

Blodtryks-testen................................................................................................................................................................. 36

Lungekapacitet ................................................................................................................................................................... 38

Temaet ”Energi og samfund” .................................................................................................................................................. 40

Fælles mål .................................................................................................................................................................................. 40

”Energi og samfund” i bogsystemerne ........................................................................................................................... 41

Emnet ”Potentiel og kinetisk energi” ............................................................................................................................. 42

Potentiel, kinetisk og elektrisk energi....................................................................................................................... 43

Energiberegneren .............................................................................................................................................................. 44

Emnet ”Energioplagring” .................................................................................................................................................... 45

Batterier ................................................................................................................................................................................ 46

Energilagring i karse ........................................................................................................................................................ 48

Emnet ”Alternative energikilder” .................................................................................................................................... 48

Vandvarmer ......................................................................................................................................................................... 49

Solovn ..................................................................................................................................................................................... 49

Emnet ”Olie”.............................................................................................................................................................................. 51

Destillation af olie .............................................................................................................................................................. 51

Cracking ................................................................................................................................................................................. 53

Emnet "Strømproduktion” .................................................................................................................................................. 55

Damp til bevægelse ........................................................................................................................................................... 55

Bevægelse til strøm (elektrisk energi) ..................................................................................................................... 56

Temaet ”Vand og liv” .................................................................................................................................................................. 58

Fælles mål .................................................................................................................................................................................. 58

”Vand og liv” i bogsystemerne .......................................................................................................................................... 60

Emne 1 – Vands tilstandsformer ...................................................................................................................................... 61

Handske på kolbe .............................................................................................................................................................. 61

Lav din egen is ..................................................................................................................................................................... 62

Vand og damp ...................................................................................................................................................................... 63

Æg og dåser .......................................................................................................................................................................... 65

Emne 2 – Vejr og klima ......................................................................................................................................................... 66

Sky i flaske ............................................................................................................................................................................ 66

3

Vandets kredsløb ............................................................................................................................................................... 66

Vands massefylde .............................................................................................................................................................. 67

Emne 3 – Vandrensning ....................................................................................................................................................... 68

Regnvandets tur gennem undergrunden ................................................................................................................. 68

Vandrensning med destillering.................................................................................................................................... 69

Vandrensning, mekanisk ................................................................................................................................................ 70

Emne 4 – Vand og liv ............................................................................................................................................................. 71

Osmose i basilikum ........................................................................................................................................................... 72

Udtørring med eller uden hud ...................................................................................................................................... 73

Vand i cellerne .................................................................................................................................................................... 74

Farvede ledningsstrenge ................................................................................................................................................ 76

Bladmængde og vandforbrug ....................................................................................................................................... 77

Temaet ”Kulstofkredsløb”........................................................................................................................................................ 80

Fælles mål .................................................................................................................................................................................. 80

Kulstofkredsløb i bogsystemerne .................................................................................................................................... 82

Emne 1- Carbon ....................................................................................................................................................................... 83

Carbontest ............................................................................................................................................................................ 83

Hvad indeholder carbon ................................................................................................................................................. 84

Emne 2- Fotosyntese ............................................................................................................................................................. 85

Fotosyntese og lys ............................................................................................................................................................. 86

Fotosyntese og CO2 ........................................................................................................................................................... 87

Byg fotosyntesen ................................................................................................................................................................ 89

Emne 3- CO2’s egenskaber .................................................................................................................................................. 90

CO2 i vand .............................................................................................................................................................................. 90

CO2 som ildslukker ............................................................................................................................................................ 92

Emne 4 – Udledning af CO2 ................................................................................................................................................. 94

Afbrænding af flaskegas .................................................................................................................................................. 95

Indåndings- og udåndingsluft ....................................................................................................................................... 97

Kul, ilt og CO2 ....................................................................................................................................................................... 98

Emne 5 – Drivhuseffekten................................................................................................................................................... 99

Drivhuseffekten .................................................................................................................................................................. 99

Emne 6 – Kalk........................................................................................................................................................................ 101

Kalk og syre ....................................................................................................................................................................... 101

Kemisk forvitring ............................................................................................................................................................ 102

4

NØRD-Akademiet – kort og godt NØRD-Akademiet er et it-baseret undervisningsmateriale, udviklet til det formål at assistere læreren

med at tilrettelægge undervisningen i biologi, geografi og fysik/kemi. Undervisningsmaterialet

trækker på genkendelighed direkte fra børnenes verden og kobler det med indlæring.

Sammensætningen af materialet skal på den ene side fungere som inspiration til underviserne og

hjælpe dem i tilrettelæggelsen af undervisningen og opnåelse af trinmål, på den anden side fascinere

og motivere eleverne til naturvidenskabelig og teknisk tankegang og interesse.

DR har mange års erfaring med at tilrettelægge og formidle viden inden for kerneområdet ”naturfag”

via det veletablerede brand NØRD. DR har et solidt kendskab til og en stærk forståelse for at

kommunikere til børnemålgrupperne og har gennem årene opbygget en loyal seergruppe i de

forskellige børnemålgrupper.

”Nørd-akademiet” har sit eget univers på dr.dk/skole – DRs undervisningsportal til grundskolerne.

5

Introvideoer – hvad er formålet?

Kåre og Emil fra Store Nørd har stor erfaring med at skabe interesse og forundring hos målgruppen.

Formålet med videoerne er således at vække nysgerrighed og danne grundlaget for en diskussion på

klassen om naturfaglige fænomener og processer.

Hvert tema består af 4-6 emner, og hvert emne indledes med et videoklip, der skal fungere som oplæg

for emnet. I alt 22 videoklip à tre til seks minutters varighed.

Videoklippet åbner med et fascinerende og storstilet demonstrationsforsøg. Forsøget er af en art som

det ikke er muligt/tilladt/sikkert at udføre for en folkeskolelærer i et normalt lokale.

6

Samtidigt introduceres emnet fra den mest visuelt fascinerende side, så eleverne inddrages og

fastholdes. Efter det indledende forsøg forklarer NØRD-værterne Kåre og Emil, hvad det er, vi lige har

set, og de formidler en pointe om emnet.

Hvert videoklip er selvstændigt og afsluttet, og kan derfor bruges uafhængigt af resten.

Videoerne starter altså med klimaks (fascination) forklaring (hvad skete der?) proces (sådan

gjorde vi) gentagelse af samme klimaks, eller et nyt (SE SELV!).

Til hvert emne vil der desuden være 2-4 videoer og elevforsøg. Hvor videoerne introducerer emnet,

skal elevforsøgene rodfæste det indlærte. Drøftelse af videoerne og afvikling af forsøgene vil derfor

være det bærende element i afviklingen undervisningsmaterialet. Nørd-akadamiets

undervisningsmateriale bør tænkes tæt sammen med indholdsområder fra de grundbøger eleverne

almindeligvis bruger i undervisningen.

Øvelser

Hvert emne er understøttet med forslag til øvelser eleverne kan arbejde med. Øvelserne kan ses på

som et supplement til den almindelige undervisning, eller som et værktøj til at besvare nogle af de

spørgsmål, der bliver rejst i introvideoen. Øvelserne er tilrettelagt således, at de er til at gennemføre

med det traditionelle udstyr, som findes på skolen.

Storyboard – til præsentations/afrapportering

NØRD-Akademiet vil udvikle et ”storyboard”, hvor eleverne inviteres til at formidle deres viden

baseret på de øvelser, de har arbejdet med. Storyboardet kan ses som et supplement til traditionelle

rapporter fra øvelserne, eller som et alternativ.

NØRD-Akademiet og grundbøger:

NØRD-Akademiet er opbygget sådan, at de enkelte temaer eller udvalgte temaer fra de enkelte temaer

kan medtænkes i forhold til eksisterende grundbøger. Der vil til hvert tema være angivelser af, hvilke

kapitler i udvalgte grundbøger for fagene biologi, fysik/kemi og geografi, der relaterer sig til det

pågældende tema. Nogle af de angivne kapitler har stor berøringsflade med det pågældende tema,

andre berører kun temaet i mindre grad.

Der blive henvist til følgende bogsystemer:

Biologi:

BIOS (Gyldendal)

Ind i Biologien (Alinea / Egmont)

Xplore (GO-forlaget)

Fysik/kemi:

Kosmos (Gyldendal)

Naturens Univers (Alinea / Egmont)

Xplore fysik/kemi (GO-forlaget)

7

Geografi:

Geos (Gyldendal)

Naturens Univers (Alinea / Egmont)

Xplore (GO-forlaget)

Om sikkerhed

I lærervejledningen til de enkelte forsøg er der diskuteret sikkerhed, da der anvendes stoffer eller materialer, der udgør en risiko, eller da fremgangsmåden kan udsætte eleverne for farlige situationer. I kommentarerne til sikkerhed er taget afsæt i At-meddelelse nr. 4.01.7: ”Elevers anvendelse af stoffer og materialer i grundskolen” fra Arbejdstilsynet, se http://arbejdstilsynet.dk/da/regler/at-vejledninger-mv/unge/at-meddelelser-om-unge/4017-elevers-anv-af-stoffer-og-mater.aspx Generelt gælder det, at elevernes praktiske øvelser skal foregå sikkerheds- og sundhedsmæssigt fuldt forsvarligt, og unødig påvirkning skal undgås. Elever kan kortvarigt og lejlighedsvis anvende stoffer og materialer, der giver skadevirkninger efter langvarig og gentagen udsættelse, som fx organiske opløsningsmidler og materialer, der indeholder organiske opløsningsmidler. Hvornår der er tale om lejlighedsvis eller kortvarig anvendelse, kommer an på en konkret vurdering, som blandt andet afhænger af stoffets farlighed, koncentrationsgrad og graden af udluftning ved forsøget. Det betyder fx, at eleverne lejlighedsvis og kortvarigt kan bruge organiske opløsningsmidler, hvis dette er nødvendigt for at gennemføre en given opgave, og hvis arbejdet i øvrigt gennemføres på en forsvarlig måde. Det betyder blandt andet, at eleverne skal have tilstrækkelig oplæring og instruktion i at udføre de praktiske øvelser sikkert, og at eleverne får grundig information om farer ved arbejdet. Når eleverne anvender organiske opløsningsmidler eller andre farlige, flygtige stoffer, vil det være nødvendigt, at dampene fjernes på udviklingsstedet ved procesventilation. Det er selvfølgelig lærerens ansvar at vurdere i hvert tilfælde, om elevernes praktiske øvelser kan gennemføres sikkerheds- og sundhedsmæssigt fuldt forsvarligt.

http://arbejdstilsynet.dk/da/regler/at-vejledninger-mv/unge/at-meddelelser-om-unge/4017-elevers-anv-af-stoffer-og-mater.aspx

http://arbejdstilsynet.dk/da/regler/at-vejledninger-mv/unge/at-meddelelser-om-unge/4017-elevers-anv-af-stoffer-og-mater.aspx

8

Temaet ”Kost og krop” Temaet Kost og krop indeholder seks emner med tilhørende idéer til øvelser:

1. Fedt (4 øvelser)

2. Kulhydrater (2 øvelser)

3. Proteiner (1 øvelser)

4. Kost og forbrænding (3 øvelser)

5. Enzymer (4 øvelser)

6. Hjerte/lunger (2 øvelser)

Emnerne er specielt rette mod fagene biologi og fysik/kemi og det trinmål, de to fag deler på 9.

klassetrin: forklare fødens sammensætning, dens energiindhold og sundhedsmæssige betydning,

herunder proteiner, kulhydrater og fedtstoffer.

Elever har generelt en stor viden om området, men deres viden er ofte ustruktureret og snæver i

forhold til fedt, kulhydrater og proteiner og disse næringsstoffers sundhedsmæssige betydning. Vi

ønsker med dette tema at supplere klassens grundbøger i biologi og fysik/kemi med en række

problemrejsende videoer og tilhørende øvelser med den hensigt at udfordre elevernes forforståelse af

næringsstofferne og deres betydning for kroppen.

Fælles mål

Fællesmål, som relaterer sig til temaet Kost og krop hentet fra faghæfterne i Fysik/kemi og Biologi.

Faghæftet for Biologi

Trinmål efter 8. klassetrin Trinmål efter 9. klassetrin

beskrive funktionen af og sammenhængen mellem skelet, muskler, sanser og nervesystem

forklare sammenhænge mellem muskler, lunger og blodkredsløb under fysisk aktivitet samt væsentlige træk ved kroppens energiomsætning

redegøre for vigtige funktioner af indre organer og deres indbyrdes samspil, herunder optagelse af næringsstoffer og energi samt bortskaffelse af affaldsstoffer

forklare vigtige reguleringer af det indre miljø gennem hormonsystemet, herunder reguleringen af blodsukker og væskebalance

give eksempler på, hvordan livsstil og levevilkår påvirker menneskets sundhed

forklare fødens sammensætning, dens energiindhold og sundhedsmæssige betydning, herunder proteiner, kulhydrater og fedtstoffer (fælles med fysik/kemi)

9

give eksempler på aktuelle, lokale og globale miljø- og sundhedsproblemer

forklare den biologiske baggrund for sundhedsproblemer knyttet til livsstil og levevilkår

forklare vigtige biologiske processer knyttet til fødevareforarbejdning, herunder gæring, fremstilling af mejeriprodukter og konservering

forklare årsager, betydning og foranstaltninger i forbindelse med miljø- og sundhedsproblemer såvel lokalt som globalt

Faghæftet for Fysik/kemi


kende enkle modeller, herunder forestillingen om, at stof er opbygget af partikler

beskrive eksempler på organiske og uorganiske kemiske forbindelser og deres indbyrdes reaktion, herunder syre/base, redoxprocesser og ligevægt

beskrive nogle grundstoffer og kemiske forbindelser, der har betydning for liv eller hverdag

forklare fødens sammensætning, dens energiindhold og sundhedsmæssige betydning, herunder proteiner, kulhydrater og fedtstoffer (fælles med biologi)

kende generelle egenskaber ved hverdagens stoffer og materialer, herunder tilstandsformer, surhedsgrad, varmeudvidelse, elektrisk- og termisk ledningsevne

gøre rede for hovedtræk ved fotosyntese og respiration, herunder disse processers grundlæggende betydning i økosystemer (fælles med biologi)

Kost og krop i bogsystemerne

I det nedenstående er der givet eksempler på, hvilke kapitler/sider fra de mest brugte grundbøger der

berører temaer kost og krop.

Bios

(Gyldendal)

Ind i Biologien

(Alinea)

Xplore

(GO-forlaget)

A B C 7. kl. 8. kl. 9.kl. 7.kl. 8.kl. 9.kl.

10

Motion

(s 100-

107)

Mad og

sundhed

(s 56-73)

Opsamling

(s. 120-130)

Sundhed

og livsstil

(s52-93)

Vi bruger

biologien

Livsstil

og kost/

Livsstil

og

motion

(s4-38)

Seje planter

med stærke

rødder

(s60-73)

Livets

byggeklods

(s18-35)

Sundhed på

spil (s56-

75)

Kosmos

(Gyldendal)

Naturens univers

(Alinea)

Xplore Fysik/kemi

(GO-forlaget)

A B C 7.

kl.

8.

kl.

9.kl. 7 8 9

Krop og

energi (64-

65)

Katalysator

og enzymer

(142-144)

Madens

kemi

(134-155

)

Tema 5: Din

egen

energibalance

Den

livgivende

jord (104-

113)

Et æble om

dagen/Energi

(4-41)

Du bliver

hvad du

spiser

(91-109)

Geos

(Gyldendal)

Ind i geografien

(Alinea)

Xplore Geografi

(GO-forlaget)


Fødevareproduktion (60-85) Et æble om dagen (4-

29)

Emne 1 - Fedt

Emnet ”Fedt” består af 4 ideer til øvelser, der hver især fokuserer på nogle karakteristiske egenskaber

ved fedt. Fedtstofferne kaldes også lipider, og til denne stofgruppen hører triglycerider (vanlig fedt),

fosfolipider og steroider (for eksempel kolesterol). Vi har valgt ikke at skelne mellem disse

stofgrupper i materialet.

Størstedelen af naturlige fedtstoffer er triglycerider (90%). Triglycerider er sat sammen af alkoholen

glycerol (C3H5(OH)3) og tre fedtsyrer. Fedtsyrer tilhører de organiske syrer (karboxylsyrer). Fedtsyrer

består af lange kulbrintekæder (typisk 12-20 C-atomer) med en karboxylgruppe (COOH) i enden.

Fedtsyrerne opdeles groft i tre grupper:

Mættede fedtsyrer - fedtsyrer, hvis kulbrintekæde ikke indeholder dobbeltbindinger.

11

Monoumættede fedtsyrer - fedtsyrer, hvis kulbrintekæde indeholder en enkelt dobbeltbinding

(også umættethed).

Polyumættede fedtsyrer - fedtsyrer som indeholder to eller flere dobbeltbindinger.

Kroppen har brug for fedt. Fedt indeholder energi, leverer livsvigtige fedtsyrer og er en forudsætning

for, at kroppen kan optage fedtopopløselige vitaminer (vitamin A, vitamin D, vitamin E og vitamin K).

Det er vigtigt, at man hverken får for meget eller for lidt fedt i kosten, samt at man vælger det ”sunde

fedt”.

1 gram fedt giver 38 kJ ved forbrænding og indeholder dobbelt så meget energi som kulhydrat eller

protein. Fedt lagres i fedtvævet som energireserver, virker varmeisolerende og beskytter indre

organer.

Hive fedt ud af spegepølse

Faglig sammenhæng Man kan definere fedtstoffer som stoffer, der ikke er opløselige i vand. De

er derimod opløselige i upolare, organiske opløsningsmidler som

rensebenzin. Øvelsen går ud på at ekstrahere fedt ved at anvende netop

denne egenskab. Hydrofobt er betegnelse for et molekyle eller en del af et

molekyle, der frastøder vandmolekyler - det er vandskyende (upolært).

Molekyler som er blandbare med vand kaldes hydrofile (polære).

Hovedbestanddelen i rensebenzin er hexan og heptan, og da benzinen

skal kunne fjernes let og fuldstændigt ved fordampning, indeholder den

kun bestanddele med et lavt kogepunkt.

Tidsramme 1 lektion (+ tid til at fordampe rensebenzin)

Eksempler på faglige mål Eleven skal være i stand til at bestemme fedtindholdet i udvalgte

fødevarer ved ekstraktion med rensebenzin.

Eleven skal give eksempler på fødevarer, som indeholder fedt.

Faglige grundbegreber der

kan komme i spil …

Fedt, fedtløselig, opløselighed, opløsningsmiddel, fedtprocent.

Eksempel på behandling af

forsøgsempiri

Man skal forvente, at fedtprocenten bliver lidt mindre end angivet på

varedekrelationen, da det er svært at ekstrahere alt fedt i en fødevare.

Man beregner fedtprocenten i masseprocent ved at dividere massen af

det ekstraherede fedt med den oprindelige masse af spegepølsen og

multiplicere med 100 %.

OBS! Dette forsøg er relativt lukket.

12

Diskuter med eleverne, hvilke fødevarer, de tror, der indeholder fedt?

Forberedelse Ingen, udover at skaffe materialerne …

Sikkerhed

Rensebenzin er et organisk opløsningsmiddel med følgende R/H-

sætninger (I henhold til Borup Kemis sikkerhedsdatablad):

R11 - Meget brandfarlig.

R65 - Farlig: kan give lungeskade ved indtagelse.

R51/53 - Giftig for organismer, der lever i vand: kan forårsage

uønskede langtidsvirkninger i vandmiljøet.

H225 - Meget brandfarlig væske og damp.

H304 - Kan være livsfarligt, hvis det indtages og kommer i

luftvejene.

H411 - Giftig for vandlevende organismer, med langvarige

virkninger.

Ingen af disse R/H-sætninger forefindes på eksklusionslisten (bilag 1 til

At-meddelelse nr. 4.01.7) over stoffer, elever i grundskolen ikke må

arbejde med.

I henhold til At-meddelelse nr. 4.01.7 må eleverne lejlighedsvis og kortvarigt anvende organiske opløsningsmidler, hvis dette er nødvendigt for at gennemføre en given opgave, og hvis arbejdet i øvrigt gennemføres på en forsvarlig måde. Det betyder blandt andet, at eleverne skal have tilstrækkelig oplæring og instruktion i at udføre de praktiske øvelser sikkert, og at eleverne får grundig information om farer ved arbejdet. Når eleverne anvender rensebenzin, vil det være nødvendigt, at dampene fjernes på udviklingsstedet ved procesventilation.

Smeltepunkter for fedt

Faglig sammenhæng I forbindelse med forsøget skal eleverne undersøge sammenhængen

mellem fedts smeltepunkt og produktets sammensætning af henholdsvis

mættet og umættet fedtsyrer. Smeltepunktet for fedt er en god indikation

på, om det består af mættede eller umættede fedtsyre: Fedtstoffer, der er

opbygget af mættede fedtsyrer, er faste ved stuetemperatur. Derimod er de

umættede fedtsyrer (de såkaldte cis-fedtsyrer) flydende.

Det er væsentligt, at eleverne får en god forståelse af begreberne

mættede/umættede. Uhensigtsmæssig indtagelse af fedtstoffer baseret på

mættede fedtsyrer, kan være medvirkende til åreforkalkning.

13

Tidsramme Klargøring af fedt til indfrysning: 20 min.

Indfrysning af isterningerne: lad stå natten over i fryseren

Smeltepunktbestemmelse: 40 min.

Faglige mål Eleven skal ved smeltepunktbestemmelse kunne afgøre, om et fedtstof er

vegetabilsk eller animalsk, samt bruge begreberne mættet og umættet i en

forklaring af forsøgsempiri/observationerne.

Faglige grundbegreber Fedt, fedtsyre, mættet, umættet, animalsk, vegetabilsk, smeltepunkt.

Eksempel på behandling

af forsøgsempiri

Planteolier vil have det laveste smeltepunkt, mens animalsk fedt, som for

eksempel grisefedt, vil have det højeste.

OBS! Vær opmærksom på, at der måske er elever, som har svært ved at koble

deres observationer af, at fedtstof A smelter før fedtstof B til, at fedtstof A

har det laveste smeltepunkt.

Drøft med eleverne, at der er forskel på fedt (triglyserid af glycerol og tre

fedtsyrer) og en enkelt fedtsyre. Vi spiser IKKE fedtsyrer, men i kroppen

nedbrydes triglycerider til fedtsyrer. Nogle fedtsyrer er essentielle.

Til opfølgningen på forsøget vil det være godt, hvis man har kuglepinde-

modeller af to fedtsyremolekyler, et mættet og et umættet, så eleverne kan

se forskellen.

Forberedelse Indkøb af materialer

Sikkerhed

Ingen særlige.

Hvad er smør?

Faglig sammenhæng Smør er et blandingsprodukt, en emulsion! Smør består af 80 % fedtstof,

max 16 % vand og mælkeproteiner. Smør fremstilles ved at kerne fløde.

Fløde er en olie-i-vandemulsion, mens smør er en vand-i-olieemulsion. I

fløden er fedtdråberne stabiliseret af emulgatorer, der er nogle specielle

proteiner. For at få fedtdråberne til at smelte sammen, skal dette slås i

stykker. Det er derfor flødeskum ved fortsat pisken til sidst falder sammen

og danner smør og en vandfase, dvs. kærnemælk.

I dag bruges ofte blandingsprodukt, hvis hovedbestanddel er

14

smør/mælkefedt, tilsat vegetabilsk fedtstof (planteolie) med et lavere

smeltepunkt. Det gør produktet mere smørbart. Ofte består

blandingsproduktet af 80 % smør og 20 % planteolie som sojaolie, rapsolie

eller palmeolie. Disse olier indeholder flerumættede fedtstyrer. Det er

derfor lidt minde mættet fedt i blandingsprodukterne end i normalt smør.

Margarine er en blanding af planteolier og vand, der kan bruges som

erstatning for smør. Tidligere blev planteolien hærdet (dobbeltbindinger

omgjort til enkeltbindinger), men i dag benyttes emulgatorer i stedet til at

danne en vand-i-olie-emulsion.

Tidsramme 1 lektion

Faglige mål At give eleverne en forståelse af, at ting, man kalder det samme, godt kan

have meget forskelligt indhold.

Smør er et godt eksempel på, at der fra producenternes side er tilsat andet,

end hvad varens navn umiddelbart indikerer.

Faglige grundbegreber Smør, margarine, blanding, emulsion,


af forsøgsempiri

Smør er en emulsion og består af mest fedtstof, men også vand og

mælkeproteiner. Ved opvarmning kan mælkeproteinerne koagulere.

Smør er et godt eksempel på, at der fra producenternes side er tilsat andet,

end hvad varens navn umiddelbart indikerer.

OBS! Udgangspunktet for mange elever er sandsynligvis at ”smør” er et (rent)

stof, ikke en emulsion.

Måske skal det lige repeteres, hvad en væskeblanding er for noget! Hvad

vil det sige, at noget er blandbart? Måske kan eleverne forsøge at ryste en

blanding af planteolie og vand?

Drøft med eleverne, hvordan man helt konkret observerer forskellen på en

homogen væskeblanding og heterogen blanding, som jo en emulsion er

(=en væske fint fordelt i en anden væske) og to væsker, som er fasedelt.

Hvad kikker man efter?

Forberedelse Indkøb af forskellige smørtyper

Sikkerhed

Ingen særlige

15

Emulsion

Faglig sammenhæng En emulsion består af en væske, som er fint fordelt i en andenvæske. Man

kan både have emulsioner med olie i vand(olie/vandemulsioner, der

hovedbestanddelen er vand, med olie fint fordelt i oliefasen) og vand i olie

(vand/olieemulsioner, hvor hovedbestanddelen er olie, med vand fint

fordelt i oliefasen).

Vi har ofte behov for at blande hydrofobe (vandskyende) væsker med

hydrofile (vandelskende), for eksempel olie og vand. Til det bruger vi

emulgatorer. En emulgator indeholder en ende, som er hydrofil, og en

ende, som er lipofil (fedtelskende). Den kan derved koble sin hydrofile

ende til det hydrofile molekyle, og den lipofile ende til det hydrofobe

molekyle. Vi tegner ofte emulgatormolekylerne med en ring på den polare

ende og en streg på den upolare ende.

I sæbe er det fedtsyreionet (fx C17H35COO–), som fungerer som en

emulgator. Syreenden har en COO– - gruppe, som er polar og opløselig i

vand (hydrofil). Kulbrinteenden er upolar og løselig i upolare stoffer som

olie og fedt. Denne ende er med andre ord lipofil.

I æggeblommen er fosfolipidet lecitin en emulgator. I sennep finder vi flere

emulgatorer, blandt andet proteinet kasein.

I kroppen bruges mange emulgatorer, for eksempel galle i

fordøjelsessystemet og forskellige proteiner og kolesterol i blodet.

De fleste hudcremer er vand/olieemulsioner.

Tidsramme 1 lektion

Faglige mål Eleven skal være i stand til selv at afgøre, om et stof indeholder en

emulgator ved at teste stoffet emulgerende virkning på en olie-vand-

blanding.

Faglige grundbegreber Emulsion, emulgator, hydrofob, hydrofil, variabelkontrol

16


af forsøgsempiri

Emulgatorer:

Opvaskemiddel Æggeblomme Sennep

Ikke-emulgatorer

Citron Balsamico

OBS! Eleverne har mange erfaringer med emulsioner fra deres dagligdag, men

har ikke den faglige forklaring på fænomenet Her kan man finde et godt

udgangspunkt for undervisningen!

Måske skal det lige repeteres, hvad en væskeblanding er ! Hvad vil det sige,

at noget er blandbart? Måske skal eleverne starte med at ryste olie og vand

sammen uden at tilsætte noget tredje?

Drøft med eleverne, hvordan man helt konkret observerer forskellen på en

homogen væskeblanding og heterogen blanding, som jo en emulsion er (=

en væske fint fordelt i en anden væske) og to væsker, som er fasedelt. Hvad

kikker man efter?

Vær opmærksom på, at det er selve rystningen, som fordeler olien i mindre

bestanddele, og at det derfor ikke er tilstrækkeligt blot at tilsætte

emulgatoren. Og selv uden emulgator kan det tage noget tid for den fint

fordelte olien at samle sig til større dråber.

Måske kan nogle elever udfordres til at undersøge, om olien altid vil ligge

øverst i en faseopdelt blanding! Eller om der er forskel på, hvordan væsken

ser ud, hvis man ændrer på ”blandingsforholdet”. For eksempel olie og

vand i forholdet 1:3 og 3:1.

Forberedelse Indkøb af materialer (fødevarer)

Sikkerhed

Friske æg kan indeholde salmonellabakterier (Salmonella Enteritidis).

Eleverne bør vaske hænder, når de har rørt ved æg. Undgå at spilde æg på

bordet, og smid skallerne direkte i skraldespanden.

17

Emne 2 - Kulhydrater

Kulhydrater eller sakkarider er en stor gruppe af organiske stoffer.

Monosakkarider (som glukose og fruktose) er de enkleste kulhydraterne og er byggestene for

både di- og polysakkarider. De vanligste monosakkaridene er glukose, fruktose og galaktose.

De har alle den kemiske formelen C6H12O6.

Disakkarider (som sukrose, maltose og laktose) er to monosakkarider bundet sammen. Det er

enzymer i levende organismer, som sætter monosakkarider sammen til disakkarider. I

processen bliver der afspaltet et vandmolekyle.

Polysakkarider (som stivelse, cellulose og glykogen) er lange molekyler med hundredvis af

monosakkarider koblet sammen.

Kulhydrater dannes primært af planter og alger ved fotosyntese. Biologisk fungerer kulhydraterne

bl.a. som energilagringsstoffer og er med til at give levende organismer struktur.

Hos mennesket bliver de sammensatte kulhydrater omdannet til monosakkarider i tarmsystemet og

sendt ud i blodbanerne. Det kræver insulin for at komme fra blodet og ind i cellerne.

Det er en række forhold knyttet til kulhydrater, der bliver ved med at have fokus i mediebilledet, fx

eksempel diabetes (type 1 og 2), overvægt samt en lang række af forskellige diæter/slankekure, som fx

”lavkarbo”, ”stenalderkost”, hvor der fokuserer på et lavt indtag af ”hurtige” kulhydrater.

Find stivelse og sukker

Faglig sammenhæng Benedicts reagens (eventuelt Fehlings væske) anvendes for at påvise

reducerende sakkarider. Blandt de reducerende sakkarider findes bl.a.

monosakkariderne glukose, fruktose og galaktose og disakkariderne maltose

og laktose (men altså ikke ”almindeligt sukker”, sukrose).

De reducerende sakkarider indeholder den funktionelle gruppe aldehyd (–

CHO), som har let ved at reagere. Sakkaridet oxideres til den tilhørende

karboxylsyre, mens Cu2+ reduceres til Cu+. Cu2+ er blåfarvet, mens Cu+ er

grønt, gult eller orangerødt.

R–CHO + 2Cu2+ + 4OH– → R–COOH + 2CuOH + H2O

Jod-jod-kalium (eller Iod-kaliumiodid, I2/KI) benyttes til at påvise stivelse.

Jod danner med stivelse et stærkt blåfarvet kompleks.

Tidsramme 60 minutter

Faglige mål Eleven skal kunne undersøge om forskellige fødevarer indeholder sukker og

stivelse med Benedicts reagens og jod-jod-kalium.

18

Faglige grundbegreber Sukker, stivelse, sakkarider, jod-jod-kalium, Benedicts reagens.

Eksempel på

behandling af

forsøgsempiri

Positiv test med Benedicts reagens: Farve ændres fra blå til grønt, gult eller

orangerødt.

Positiv test med iod-kaliumiodid: Stærk blå farve

Fødevarer, som indeholder sakkarider, vil give reaktioner efter følgende

skemaer:

Benedicts reagens

Iod-kaliumiodid

Mono- sakkarid

Glukose Ja Nej Fruktose Ja Nej Galaktose Ja Nej

Di- sakkarid

Sukrose Nej Nej Maltose Ja Nej Laktose Ja Nej

Poly- sakkarid

Stivelse Nej Ja Glykogen Nej Nej Cellulose Nej Nej

OBS! Eleverne bør kende til kulhydraters forskellige opbygning inden forsøget.

Det er vigtigt, at eleverne bruger tid til at få talt om, hvorvidt de tror

madvaren indeholder sukker og/eller stivelse, inden de laver prøven. Både

for at forholde sig til de enkelte forsøg, men også for at drage koblinger

mellem de tidligere tests.

Som lidt introduktion til forsøget kunne man fokusere lidt på”det skjulte

sukker” ved at lade eleverne placere madvarerne i rækkefølge efter, hvor

meget kulhydrat, de tror, der er i. Med udgangspunkt i dette vil man muligvis

opleve, at de vil tage udgangspunkt i, hvor sødt det smager. Dette kan lede til

en snak om sammenhængen mellem sukker og stivelse.

Når eleverne skal varme på reagensglasset med sukkerprøven og Benedicts

reagens, kræver det, at det hele tiden bliver rystet en anelse, så der ikke

19

varmes for direkte, da prøverne indeholder en begrænset mængde væske, og

madvarerne ved for voldsom opvarmning i så fald vil brænde på. Prøverne

skal opvarmes ca. 5 min, så det kan være nødvendigt, at man med korte

mellemrum tager glasset ud af flammen. Vis eventuelt eleverne, hvordan man

skal gøre. Eventuelt kan opvarmningen ske i et vandbad.

For at spare tid kan man lade eleverne i mindre grupper undersøge en

madvare hver.

Forberedelse Indkøb af fødevarer

Sikkerhed:

Benedicts reagens:

Benedicts reagens kan forårsage alvorlig øjenirritation, og er skadelig for

vandlevende organismer, med langvarige virkninger.

Bær

beskyttelseshandsker/beskyttelsestøj/øjenbeskyttelse/ansigtsbeskyttelse.

Undgå udledning til miljøet. Vask eksponerede områder grundigt efter brug.

R/H-sætninger:

R22: Farlig ved indtagelse.

R36/38: Irriterer øjnene og huden.

R50/53: Meget giftig for organismer, der lever i vand: kan forårsage

uønskede langtidsvirkninger i vandmiljøet.

H410 - Meget giftig med langvarige virkninger for vandlevende

organismer.

H319 - Forårsager alvorlig øjenirritation.

H315 - Forårsager hudirritation.

H302 - Farlig ved indtagelse.

Sikkerhed: Iod-

kaliumiodid

Mens rent diiod (I2) er farlig ved hudkontakt, farlig ved indånding og meget

giftig for vandlevende organismer, så er en vandig opløsning af iod-

kaliumiodid (som benyttes i forsøget) ikke klassificeret som farligt.

H-sætninger:

H400 - Meget giftig for vandlevende organismer.

H332 - Farlig ved indånding.

H312 - Farlig ved hudkontakt.

20

Mad, brændstof til din hverdag

Faglig

sammenhæng

Blodets indhold af glukose (druesukker) kalder vi blodsukkeret. Vanligvis er

mængden af sukker i blodet forholdsvis konstant, men stiger i en periode efter,

at man har indtaget mad. Det omvendte sker, når man ikke har spist i en

længere periode: blodsukkeret falder, og man bliver sulten. Personer med

sygdommen diabetes type 1 (sukkersyge) har et unormalt højt

blodsukkerniveau på grund af for lidt af hormonet insulin.

Ved type 2, er det følsomheden over for insulin, der er problemet, ikke manglen

på insulin.

Det glykæmiske indeks (GI) er et udtryk for, hvor hurtig en blodsukkerstigning

et bestemt måltid giver sammenlignet med ren glukose. Vores kost bør helst

indeholde fødevarer, som giver en forholdsvis lav GI-værdi, da det giver en mere

jævn blodsukkertilførsel og dermed blandt andet en bedre regulering af

appetitten. Det har betydning i forhold til at forebygge diabetes og undgå

overvægt.

Tidsramme 1 lektion

Faglige mål Eleverne skal have kendskab til blodsukkerstigningen ved henholdsvis hurtige

og langsomme kulhydrater, herunder kendskab til glykæmiske indeks.

Faglige

grundbegreber

Blodsukker, kulhydrater, glykæmiske indeks, hurtige/langsomme kulhydrater.

Eksempel på

behandling af

forsøgsempiri

Sportsudøvere som Per bør vælge fødevarer med en relativt høj glykæmiske

indeks, når de skal spise kort inden en kraftig præstation for at sikre et højt

blodsukkerniveau.

Både Amalie og Henrik bør vælge fødevarer, som giver en forholdsvis lav GI-

værdi, da det giver en mere jævn blodsukkertilførsel.

OBS! Lægger meget op til snak og diskussion i klassen om gruppernes forskellige

forslag.

Det er vigtig at overveje eventuelle etiske problemstillinger, inden man

inddrager elevernes egne kostvaner i undervisningen.

Forberedelse Ingen

Sikkerhed

Ingen særlige

21

Emne 3 - Proteiner

Proteiner udgør en mindre del af vores kost end fedtstoffer og kulhydrater. Alligevel er proteiner

cellernes vigtigste byggemateriale. Fødens proteiner bruges først og fremmest til byggemateriale.

Kulhydrater og fedtstoffer udnyttes i langt højre grad af kroppen som energileverandør. Proteiner

indgår som byggesten i cellernes membraner, muskelceller består i stor udstrækning af protein, og hår

og negle er rent protein. Mange af de stoffer, som styrer processerne i kroppen, er proteiner: enzymer,

antistoffer, hormoner, hæmoglobin osv.

Proteiner består af lange kæder af aminosyrer. Der findes 20 forskellige aminosyrer. Bindingen

mellem de enkelte aminosyrer kaldes for peptidbindinger.

Kæderne af aminosyrer er zik-zak-foldede, eller er rullet op som spiraler. Protein-spiralen/-foldningen

er så igen foldet sammen i flere omgange, så proteinet danner en rumlig struktur. Det er rækkefølgen

af aminosyrerne, som er bestemmende for, hvordan proteinet er snoet og foldet sammen. Men det er

proteinets rumlige struktur, som giver proteinet den funktion, det har.

Proteinets rumlige struktur kan dog ændres under bestemte forhold, og så mister proteinet sin

oprindelige funktion. Denne ændring kan fx skyldes opvarmning eller ændring i pH. Man siger, at

proteinet denaturerer.

Påvisning af proteiner

Faglig sammenhæng Forsøget kan anvendes i forbindelse med et tema, hvor klassen arbejder

med fødevarer eller kroppens byggesten. Med øvelsen her kan eleverne

undersøge, om madvare eller andre stoffer indeholder proteiner.

Undersøgelsesmetoden, som eleverne skal anvende, kaldes for Biuret-testen

for protein.

Kobberionerne i kobbersulfat reagerer med flere af proteinernes

peptidbindinger, hvilket vil resultere i et farveskifte. Går prøven fra en blå

(lys) farve til en violet, er det tegn på, at der er protein i prøven. Det virker

kun i et basisk miljø, derfor tilsættes natriumhydroxid. Jo mere protein jo

kraftigere er farvningen. Hvis der kun er korte peptidkæder tilstede, bliver

farven pink.

Tidsramme Forsøget kan afvikles i løbet af en lektion.

Faglige mål Eleverne skal erfare, at der findes metoder til bestemmelse af, om stoffer

indeholder proteiner.

Eksempel på behandling af forsøgsempiri

Eleverne skal observere, om opløsningen skifter farve til violet. Eleverne

kan inddele de analyserede stoffer i forhold til, om de indeholder protein

eller ej.

Eleverne kan starte med (før de starter selve forsøget) at opstille hypoteser

22

i forhold til, hvilke af de stoffer, de skal analysere på, der indeholder protein.

OBS! Stof som hår og negle skal have lidt tid, før de farves. Det er typisk i

snitfladerne, der vil komme et farveskift. Dette kan tydeligere ses under en

stereolup.

Drøft med eleverne, hvorfor de har en formodning om, at nogle stoffer indeholder protein og andre ikke gør. Drøft med eleverne, hvordan deres analyseresultater stemmer overens med deres opstillede hypoteser. Udnyt evt. de muligheder, eleverne har med deres mobiltelefoner til at dokumentere, hvad der sker i forbindelse med de enkelte forsøg. Fx ved at tage billeder eller små videosekvenser. Yderligere aktiviteter om proteiner på: www.fold.it

Faglige begreber Proteiner, analyse, fødevare, næringsstoffer

Forberedelse Indsaml stoffer som eleverne kan analysere på. Udover de stoffer, der er nævnt på elevarket, bør der også analyseres på stoffer, som ikke indeholder proteiner. Eleverne kan evt. selv få lov til at udvælge nogle ting, de har lyst til at analysere. Hvis eleverne selv skal udvælge stoffer, som de skal analysere på, så brug tid på at drøfte, hvilke stoffer der kunne være hensigtsmæssige at bruge.

Sikkerhed 2 M NaOH:

0,5 M kobbersulfat:

Natriumhydroxid er en stærk base, som kan virke ætsende på huden. Natriumhydroxid og opløsninger heraf virker stærkt ætsende på øjet med risiko for varig synsnedsættelse og eventuel blindhed på grund af hornhindebeskadigelse. Kobbersulfat virker kraftigt irriterende på huden og kan på fugtig hud være ætsende. Kobbersulfat ætser øjet med fare for hornhindebeskadigelse. Brug sikkerhedsbriller, handsker og forklæde. H-sætninger for 2 M NaOH:

H314 - Forårsager svære ætsninger af huden og øjenskader. H-sætninger for kobbersulfat:

H410 - Meget giftig med langvarige virkninger for vandlevende

organismer.

H319 - Forårsager alvorlig øjenirritation.

H315 - Forårsager hudirritation.

23


Emne 4 - Kost og forbrænding

Føden skal dække kropens behov for byggemateriale og energi. Maden nedbrydes i

fordøjelsessystemet til mindre enheder. Kulhydrater nedbrydes hovedsagligt til glukose. Glukosen

transporteres fra fordøjelsessystemet over i blodbanerne, hvor det sendes rundt til kroppens øvrige

celler.

Når muskler arbejder, skal de fx bruge glukose - og ilt. Ilt (O2) og glukose (C6H12O6) transporteres med

blodet ud til musklerne, hvor det bruges i muskelcellernes respiration:

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + energi

glukose ilt kuldioxid vand

Musklerne bruger energien til at udføre et arbejde. Jo mere musklerne skal arbejde, jo mere energi

skal der omdannes i forbindelse med muskelcellernes respiration. En del af energien omdannes til

bevægelsesenergi i forbindelse med musklernes arbejde, men i sidste ende omdannes al energien til

varmeenergi.

Madvarer som fx knækbrød og kartofler indeholder meget kulhydrat, mens fx nødder indeholder

meget protein og fedt.

Det findes et rigtig godt inspirationshæfte ”Menneskekroppen som motor” udgivet af Fysikforlaget

(kan downloades som pdf på hjemmesiden http://www.nfa.fys.dk/ eller købes gennem Lmfk-

sekratriatet), der fokuserer på ”Kost og forbrænding” udviklet til Naturvidenskabeligt grundforløb i

gymnasiet.

Dissekerer chips

Faglig sammenhæng I dette forsøg skal eleverne undersøge forbrænding af nogle madvarer.

Når madvarerne reager med ilt og danner kuldioxid og vand, omdannes

den kemiske energi i maden til varmeenergi:

Når der afbrændes kartoffelchips, er det primært den mere brændbare

madolie, der reagerer velvilligt, men selvfølgelig brænder også stivelsen.

http://www.nfa.fys.dk/

24

Forbrænding af madolie (fx triglycerid af linolensyre):

(C17H31COO)3C3H5O3 + 74O2 → 54CO2 + 49H2O + energi

Forbrænding af stivelse:

(C6H10O5)n + 6O2 → 6nCO2 + 5nH2O + energi

Den energi, som frigøres ved forbrændingen, afhænger af næringsstoffet:

Protein 17 kJ/g

Fedt 38 kJ/g

Kulhydrat 17 kJ/g

Tidsramme 1 lektion

Selve opstillingen og forsøget tager forholdsvis kort tid, da der ikke er

noget ventetid undervejs.

Spørgsmålene efter og ”leg” med andre fødevarer kan tage tid.

Faglige mål At eleverne erfare, at kartofelchips indeholder kemisk energi, som kan

omdannes til anden energiform ved forbrænding.

Faglige grundbegreber Forbrænding, energi, kulhydrater, fedt.


af forsøgsempiri

Her skal eleverne gerne komme frem til, at både kartoffelchips og madolie

brænder bedre end en tørret kartoffelskive. Salt er ikke brændbart.

Et reaktionsskema kan forenkles meget ved fx at tage en simpel ”fedtsyre”

og ”glukose” i stedet for en triglyserid og stivelse.

OBS! Ved afbrændingen af bestanddelene i chips opfordres eleverne til at tage

billeder eller optage forbrændingen på deres telefoner. Dette er

selvfølgelig bare en mulighed, men har den fordel, at det vil være nemmere

for eleverne at lave sammenligningen ud fra billeder eller filmklip holdt

ved siden af hinanden. Desuden vil det også være en fordel at benytte

25

mobilen til indsamling af data, når der senere i forløbet vil blive refereret

til forsøget.

En tillægsopgave kan være, at eleverne arbejder videre med afbrænding af

madvarer med forskelligt fedtindhold. Her kan de undersøge

sammenhængen mellem madvarens evne til at brænde og fedtindhold.

Madvarer kan fx være smør (benyt fx en væge fra fyrfadslys), rent fedt,

forskellige nødder.

Nogle elever vil måske hævde, at olien brænder bedst pga. vægen. For at

modvise dette, kan man tænde en væge fra et fyrfadslys og lade den

brænde alene, så de kan se, at den efter kort tid går ud.

Der kan evt. laves et smør lys eller brændes andre madvarer af.

Brandtrekanten kan evt. introduceres.

Forberedelse Som forberedelse skal kartoffelskiverne tørres. Dette skal gøres i god tid

eller evt. i en ovn ved lav temperatur.

Sikkerhed

Ingen særlige

Energiforbrug og –indhold

Faglig sammenhæng Dette forsøg kommer i naturlig forlængelse af dissektionen af chips, hvor

de først har undersøgt, hvilke bestanddele i maden, som kroppen

forbrænder for at frigive energi. De skal nu arbejde med, hvor meget fysisk

aktivitet de skal udføre for at forbrænde den mængde, de har indtaget.

Forsøgsgangen kan evt. introduceres ved, at man udregner

energiindholdet i en portion chips, og hvor meget fysisk aktivitet der

kræves for at forbrænde dette.

Forsøget er bygget op således, at eleverne bør kunne finde alle relevante

oplysninger i det vedlagte regneark. Størrelsen energiomsætning i

kJ/(min*kg) ved forskellig former for fysisk aktivitet kan forstås som effekt

pr. kropsmasse. Energiforbruget kan efterfølgende udregne når man

kender den tid aktiviteten pågår og vægten af forsøgspersonen.

Tidsramme 1 lektion

26

Faglige mål Eleven skal være i stand til at beregne energiforbruget ved forskellige

fysiske aktiviter ved hjælp af tabelværdier for energiomsætning og

energiindhold i madvarer ved at aflæse varedeklarationen.

Faglige grundbegreber Effekt, energiomsætning, energiforbrug, energiindhold, aktivitet, effekt,

varedeklaration


af forsøgsempiri

Det er eksempler på udregninger i vedlagte regneark.

OBS! Det er vigtigt, at eleverne har fået redskaber til, hvordan man læser en

varedeklaration.

De nævnte cases er eksempler, men du kan selv lave andre cases, som

eleverne skal løse. Man kan desuden overveje at inddrage eleverne selv ud

fra en vurdering af, at det kan være motiverende for dem, at cases handler

om dem selv. Dog bør man være opmærksom på, at det for nogle elever

kan være ubehageligt at oplyse vægt, hvor meget motion de dyrker mv.

Tag hensyn til disse elever.

Der er ikke anført, hvordan regnearkene skal anvendes eller gemmes

efterfølgende, da dette bl.a. afhænger af, hvilke digitale løsninger, der er til

rådighed, samt hvor vante eleverne er til at anvende exel/regneark.

Forslag til andre ”små-opgaver”:

Inden hhv. case 1 og 2 kan eleverne rangere aktiviteterne efter, hvor meget energi, de tror, man forbrænder, samt protein, fedt og kulhydrat efter energiindhold.

Dette skal gøres inden, de får udleveret dataarket. Skriv evt. aktiviteterne op på tavlen og bed dem rangere dem.

Inden case 3 skal de komme med et ca. bud på, hvor lang tids aktivitet der kræves for at forbrænde den pågældende madvare.

Eksempel på efterbehandlings-case; de skal sammensætte et måltid, som de indtager efter skole, med udgangspunkt i, hvilken aktivitet (computer, fodbold mv) de skal lave om eftermiddagen.

Hvordan efterbehandlingen ellers skal foregå, kan tage sig ud på mange

måder. Det er dog her vigtigt, at det ikke er den matematiske del af

opgaven, der kommer til at stå i fokus. Man kan lade eleverne fremlægge

deres bud på, hvilket måltid man skal indtage, hvis man eksempelvis skal

til fodbold i løbet af eftermiddagen (eller en lignende case).

27

Forberedelse Indkøb af madvarer

Sikkerhed

Ingen særlige

Forbrænding i os

Faglig sammenhæng Kroppen kan komme af med varmeenergi på fire måder: fordampning af

sved, strålingsvarme, konvektion (opvarmning af forbipasserende luft) og

varmeledning (ved direkte kontakt med omgivelserne). I fysikfaget vil

man være påpasselig med at pointere, at varme er energi, som flytter sig

mellem steder med forskellig temperatur. Varme går altid fra det sted med

højest temperatur (personen) til et sted med lavere temperatur (den

isolerede kasse).

I den isolerede kasse kan vi estimere strålingsvarme, konvektion og

varmeledning fra forsøgspersonen ved at måle den resulterende

temperaturstigning.

Hvis skolen har en fugtighedsmåler, kan det være relevant også at

inddrage energiovergangen som følge af fordamning af sved. Fordampning

af sved er en endoterm (=energikrævende) proces. Så længe den relative

luftfugtigheden er mindre end 100 % vil kroppen afgive energi til

omgivelsen ved fordampning. I termofysikken kaldes dette for

fordampningsvarme (Lf). Fordampningsvarmen er temperaturafhængig,

men ved kropstemperatur er den 2,4 kJ/g for vand.

Vand: H2O(l) → H2O(g), Lf= 2,4 kJ/g,

Det kan også være interesant at måle koncentrationen af ilt og kuldioxid i

kassen. De vil ændre sig som følge af cellernes respiration:

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + energi

Iltindholdet falder, mens kuldioxidindholdet stiger, så længe

forsøgspersonen respirerer i kassen.

Tidsramme 1 lektion

28

Hvis eleverne er hurtigt færdige, kan de måle på andre personer i gruppen.

Faglige mål Eleverne skal kunne udtale sig om deres basale energiomsætning og

energiomsætning ved aktivitet, ved at måle temperaturændring i en

isoleret kasse. Eventuelt også måle relativ luftfugtighed og hvordan

sammensætningen af ilt og kuldioxid ændres i kassen.

Faglige grundbegreber Temperatur, varmeafgivelse, jævnvarme/vekselvarme, respiration, energi

(kinetisk, termisk), gasser, luftfugtighed, stofskifte.


af forsøgsempiri

Temperaturen i kassen vil stige afhængig af, hvor godt isoleret kassen er.

Det er vigtig at vente til temperaturen er nogenlunde konstant (altså at

forsøgspersonen afgiver lige meget energi til kassen, som kassen afgiver til

omgivelserne).

En udvidelse af forsøget kan være at sammenligne denne

temperaturstigning med temperaturstigningen, vi får ved at varme kassen

op med fx en lyspære med kendt effekt (altså erstatter lyspæren

forsøgspersonen). Ved en sådan ”kalibrering” kunne man fx komme frem

til, at forsøgspersonen bevirkede samme temperaturstigning som en 40 W

lyspære: Forsøgspersonens basale stofskifte ville da være på ca.40 W.

OBS! I dette forsøg er det særligt vigtigt, at graferne og de indsamlede data ikke

bare kommer til at stå alene, da det for nogle elever kan være svært at

arbejde med dataindsamling. Som anført i efterbehandlingen kan man evt.

sørge for, at hver gruppe skriver en lille konklusion om, hvad graferne

viser, som de skal fremlægge for klassen. Hermed får de italesat, hvad de

har fundet frem til.

Hvis skolen har datalogger-censorer til O2, CO2, luftfugtighed mv., kan der

med fordel også indsamles data for disse.

Til den isolerede kasse kan anvendes flamingoplader. Flamingoplader kan

købes i byggemarked. De bruges normalt til isolering af fx gulv. De kan

genanvendes. Et alternativ kan være en stor papkasse, som isoleres med

bobleplast eller fx vattæpper.

Hvis skolen er i besiddelse af dataloggere , kan disse anvendes med

tilhørende sensorer:

Temperatur Ilt CO2 Luftfugtighed

Forberedelse Indkøb af flamingo?

29

Sikkerhed

Påse at forsøgspersonen ikke udsættes for unødig belastning ved at sidde

indelukke i en ”tilnærmer” isoleret kasse over længere tid. Tjek undervejs

hvordan eleven har det! Det kan opleves klaustrofobisk!

Emne 5 - Enzymer

Enzymer er store proteinmolekyler, der styrer og regulerer næsten alle de kemiske omsætninger, der

foregår i levende organismer. Et enzym er en biokemisk katalysator, som accelererer en bestemt

kemisk proces. Ved den pH, den temperatur og den koncentration af stofferne, der findes i levende

organismer, vil de fleste kemiske processer foregå meget langsomt, hvis der ikke er enzymer tilstede.

Enzymerne øger hastigheden af stofskifteprocesserne med en faktor 108 -1020. Den enzymatiske

reaktion foregår ved, at substratet, som skal omsættes, bindes til enzymet, hvorefter det dannede

produkt frigøres fra enzymet.

Det at have indsigt i hvordan enzymer virker, er vigtigt i forhold til at forstå mange af kroppens

omsætningsprocesser – ikke mindst de omsætningsprocesser, der finder sted i forbindelse med

kroppens fordøjelse af den indtagne føde.

Men også når man arbejder med bioteknologi, er det vigtigt at have en god forståelse af, hvad enzymer

er, og hvordan de virker. Ordet enzym betyder egentlig gær eller surdej. Mennesket har i årtusinder

udnyttet det, at mikroorganismer med deres enzymer har kunnet omdanne forskellige organiske

stoffer. Man har også anvendt enzymer isoleret fra levende organismer, fx osteløbe fra kalvemaver i

forbindelse med osteproduktion. I dag er brugen af enzymer en vigtig del af mange industrier.

Emnet ”Enzymer” består af 4 idéer til øvelser, der giver eleverne et indblik i, at enzymer optræder i

mange forskellige sammenhænge, og at hvert enzym katalyserer en bestemt omsætningsproces.

Eleverne har bl.a. mulighed for at eksperimentere med temperaturens betydning for enzymernes

virkningsgrad.

Spalte kulhydrat

Faglig sammenhæng

Forsøget kan anvendes i forbindelse med et tema, hvor klassen arbejder med

menneskets fordøjelsessystem. Fordøjelsen starter allerede i mundhulen, hvor

spyttet indeholder spyt-amylase, som nedbryder stivelse til mindre

kulhydratenheder.

Forsøget kan også anvendes i forbindelse med et tema, hvor eleverne arbejder

med bioteknologi og enzymer. Forsøget er et godt ”introduktions-forsøg”, som

viser hvordan enzymer arbejder.

Stivelse udgør størstedelen af det fordøjelige kulhydrat i kartoffelmel. Stivelse er

opbygget af lange kæder af glukose. I kartoffelmel ”klumper”

30

stivelsesmolekylerne sig sammen i små kugler – såkaldte stivelseskorn.

Stivelseskorn er uopløseligt i vand ved stuetemperatur, men suger vand til sig

efterhånden som temperaturen stiger. På et tidspunkt (omkring 60oC) bliver

bindingerne mellem stivelsesmolekylerne svagere og stivelseskornene begynder

at svulme op og viskositeten af opløsningen stiger. Det vil sige, at opløsningen

bliver mere tyktflydende. Når amylasen begynder at spalte stivelsesmolekylerne

til mindre enheder, vil opløsningens viskositet også falde – opløsningen bliver

mindre tyktflydende.

Tidsramme Forsøget kan afvikles i løbet af en lektion

Faglige mål Eleverne skal erfare, at bestemte enzymer i vores spyt kan spalte stivelse.


Eleverne skal observere, om stivelsesopløsningen bliver mindre tyktflydende, der

hvor opløsningen tilsættes spyt. At opløsningen bliver mindre tyktflydende, kan

tolkes som et resultat af, at spyt-amylasen har spaltet en del af stivelsen i

opløsningen.

Drøft med eleverne, hvad der er årsagen til det, de observerer.

Man kan vælge at tilsætte iodiodkalium til stivelsesopløsningen (en enkelt

dråbe). Når man blander en opløsning af stivelse med iodiodkalium, fremkommer

en kraftig blåviolet farve. Denne farve danner iodiodkalium kun med stivelse. Så

længe opløsningen er farvet blåviolet, er der stivelse tilstede. Når stivelsen er

nedbrudt, forsvinder den blåviolette farve

OBS! Det kan måske være svært for eleverne at ramme den rigtige mængde kartoffelmel, når de skal lave deres ”sovs”. Hvis der kommer for meget kartoffelmel i vandet, bliver konsistensen for tyk. Muligvis må nogle elever lave ”sovsen” flere gange. Drøft med eleverne, hvad det er, der gør opløsningen tyktflydende, og hvad der sker, når spyttet tilsættes. Hvis man vælger at anvende iodiodkalium som indikator for stivelse, er det vigtigt, at eleverne forstår, hvad iodiodkaliums rolle er. Placer et stykke hvidt papir bag bægerglassene, så erkendes farveskiftet lettest.

Faglige begreber Enzymer, stivelse, glukose, spaltning af stivelse, fordøjelse, amylase.

Forberedelse Ingen Sikkerhed Der er ikke nogle specielle sikkerhedsmæssige risicis forbundet med dette forsøg.

31

Spalte protein

Faglig sammenhæng


menneskets fordøjelsessystem. Fordøjelsen af proteiner starter i mavesækken,

hvor det proteinspaltende enzym, pepsin, nedbryder proteiner til mindre

bestanddele (kortere peptidkæder). I den øvre del af tyndtarmen tilsættes andre

enzymer, som spalter peptidkæderne og de proteiner, der ikke blev spaltet i

mavesækken, til aminosyrer.

Forsøget kan også anvendes i forbindelse med et tema, hvor eleverne arbejder

med bioteknologi og enzymer. Forsøget illustrer fint, hvordan enzymer arbejder

med specifikke omsætningsprocesser, og at enzymet kan ødelægges

(denatureres) ved opvarmning.

Proteiner er opbygget af en række mindre molekyler – aminosyrer. De enkelte

proteinspaltende enzymer kan bryde bindingen mellem bestemte aminosyrer.

Gelatine er et eksempel på et protein. Gelatine anvendes som geleringsmiddel /

fortykkelsesmiddel. Det anvendes til at gøre vandige levnedsmidler tykkere

(tyktflydende). Gelatine kan fremstilles ud fra proteinet collagen, som findes i

sener, hud og knogler fra fx pattedyr. Gelatine sælges under navnet "Husblas".

Bromelin er et eksempel på et proteinnedbrydende enzym, som findes i ananas.

Faktisk en mixture af flere proteinnedbrydende enzymer. Enzym-effekten af

bromelin forsvinder dog ved opvarmning. Derfor skal man altid give ananas et

kort opkog, når man laver gelé, marmelade eller ananasfromage. Ellers

nedbryder bromelinen geléringsmidlet.

Nogle mennesker kan opleve, at det svier på læberne under ananasspisning. Det

er fordi, bromelinen er gået i gang med at spalte proteinerne i læberne.

Tidsramme Selve forsøget kan afvikles i løbet af en lektion - hertil skal dog lægges tid til afkøling af væskerne, før forsøgsresultatet kan observeres.

Faglige mål Eleverne skal erfare, at bestemte enzymer kan spalte proteiner, og at enzymets

virkning kan ødelægges ved opvarmning.


Eleverne skal observere, hvilke opløsninger der bliver tyktflydende/faste. At

opløsningen ikke tyknes (glas 2) kan tolkes som et resultat af, at bromelinen har

spaltet gelatinen.


Drøft med eleverne, hvad det er, der gør opløsningen stiv, og hvordan

enzymer virker.

32

Et supplement til undersøgelsen kan være, at man tester hhv. den kogte og friske

ananassaft på tungen.

Udnyt evt. de muligheder, eleverne har med deres mobiltelefoner til at

dokumentere, hvad der sker i forbindelse med de enkelte forsøg. Fx ved at tage

billeder.

OBS! Bromelin findes både i ananassaft og frugtkød. Men det er vigtigt, at der anvendes saft fra en frisk ananas, da ananassaft på flaske eller i karton, sandsynligvis har gennemgået en opvarmning.

Faglige begreber Enzymer, stivelse, glukose, spaltning af stivelse, fordøjelse.

Forberedelse Hvis eleverne ikke selv skal presse saft fra en frisk ananas, skal dette forberedes inden lektionen.

Sikkerhed Der er ikke nogle specielle sikkerhedsmæssige risicis forbundet med dette forsøg. Ananassaft kan dog svie, hvis det fx kommer i øjet.

Leverpølse

Faglig sammenhæng Forsøget kan anvendes i forbindelse med et tema, hvor eleverne arbejder

med enzymer – fx i forbindelse med fordøjelse eller bioteknologi. Forsøget

illustrerer på dramatisk vis, hvordan enzymer katalyserer en

omsætningsproces, og at temperatur og mængde af enzym har betydning

for omsætningshastigheden. I dette forsøg anvendes enzymet, katalase, fra

svine- eller kalvelever.

Leveren er et stort og vigtigt organ i kroppen. Alt blod fra

fordøjelseskanalen løber via portåbningen ind i leveren. Alle de stoffer, som

optages fra fordøjelsessystemet, kommer altså igennem leveren, inden de

får mulighed for at komme videre ud i kredsløbet. Leverens stofskifte udgør

en fjerdel af det samlede hvilestofskifte og har en temperatur, der er et par

grader højre end de øvrige indre organer. Dette giver et billede af, at leveren

foretager mange biokemiske processer, og leverens celler indeholder da

også et meget stort antal enzymsystemer.

En af leverens mange funktioner er at uskadeliggøre stoffer, der er farlige

for kroppen og dens celler. Et af disse farlige stoffer er brintoverilte

(hydrogenperoxid), som dog dannes naturligt i kroppens celler i forbindelse

med forskellige reaktioner. Brintoverilte vil blive nedbrudt af sig selv, men

reaktionen foregår meget langsomt. Kroppens celler producerer derfor

enzymet katalase, som katalyserer nedbrydningen af brintoverilte til vand

33

og ilt. Leveren indeholder specielt meget katalase.

Tidsramme Forsøget kan afvikles i løbet af en lektion eller to. Den første opstilling tager ca. 30 minutter. Den efterfølgende eksperimenterende del kan tage en del tid - afhængigt af elevernes fantasi.

Faglige mål Eleverne skal erfare, at enzymer kan accelerere omsætningsprocesser.

Eleverne skal kunne, på baggrund af egne hypoteser, rekonstruere forsøg, så

omsætningsprocessen forøges yderligere.


Eleverne skal på baggrund af deres første forsøg dels give et bud på, hvilke

observationer der kan indikere, at der foregår en kemisk reaktion. Dels give

et bud på, hvordan forsøget kan udføres anderledes, så

reaktionshastigheden øges.

Efter at have gennemført yderligere forsøg, skal eleverne vurdere hvilke

ændrede parametre, der har været med til at forøge reaktionshastigheden.

Da det er observationer af, hvor meget opløsningen skummer, der giver

eleverne indikationer af reaktionshastigheden, ligger der en udfordring i at

huske, om det ene eller det andet forsøg skummede mest. Her kan det være

en god idé at udnytte de muligheder, eleverne har med deres mobiltelefoner

til at dokumentere, hvad der sker i forbindelse med de enkelte forsøg. Fx

ved at tage billeder eller små videosekvenser.

Drøft med eleverne, hvorfor netop deres ændringer i

forsøgsafviklingen har forøget (eller ikke forøget)

reaktionshastigheden.

Drøft med eleverne, hvilke observationer, der kan indikere noget om reaktionshastigheden.

Drøft med eleverne, hvilke parametre der kan ændres på for at øge reaktionshastigheden.

Drøft med eleverne, hvor mange parametre, man må ændre på ad

gangen.

OBS! Lever indeholder forholdsvis meget katalase. Når leveren skæres i mange mindre stykker eller blendes, kommer en større mængde katalase i berøring med brintoverilten.

Enzymet virker bedst ved kropstemperatur, derfor vil brug af lunkent vand (ca. 37o C) også fremme processen.

Katalasen katalyserer omdannelsen af brintoverilte til vand og ilt. Ved reaktionen mellem katalase fra leveren og brintoverilten vil den dannede ilt medføre, at væsken skummer op.

34

Faglige begreber Enzymer, reaktionshastighed, temperatur, lever, katalase, brintoverilte.

Forberedelse Indkøb af lever

Sikkerhed

Benytte gummihandsker, kittel og beskyttelsesbriller under udførslen. Hvis eleverne får brintoverilte eller skum på huden, skal de tørre det af og skylle godt med vand. H-sætninger for 10 % hydrogenperoxid (brintoverilte):

H332 - Farlig ved indånding.

H314 - Forårsager svære ætsninger af huden og øjenskader.


H271 - Kan forårsage brand eller eksplosion, stærkt brandnærende.

Spalte fedt

Faglig sammenhæng

Forsøget kan anvendes i forbindelse med et tema, hvor eleverne arbejder med

bioteknologi og enzymer. Forsøget illustrerer på en fin måde, hvorfor man

tilsætter fedtspaltende enzymer til vaskemidler.

Forsøget kan også bruges som afsæt til at tale om, hvordan fedtstoffer bliver

nedbrudt i tarmsystemet ved hjælp af enzymer.

De enzymer, som spalter fedt, kaldes lipaser. De lipaser, som er tilsat

vaskepulver, spalter de tungtopopløselige triglycerider til mere vandopopløselige

slutprodukter: glycerol og frie fedtsyrer.

Udover lipase kan vaskepulver også indeholde amylase, som nedbryder

stivelseholdige pletter, protease, som nedbryder proteinholdige pletter og

cellulase, som nedbryder slidte fibre fra tøjets (bomuld) overflade (medvirker til

at tøjets farver bibeholdes klare).

Hovedparten af kostens fedtindhold består af triglyserider (90%). Den enzymiske

spaltning af fedtstof i tarmsystemet forgår også ved hjælp af lipase. Lipase

udskilles til tolvfingertarmen fra bugspytkirtlen.

Tidsramme Forsøgsopstilling 20 min.. Derudover 20 min. til iblødsætning. Tørretid: evt. til dagen efter. Kan sagtens ligge en uge, hvis det passer bedre.

Faglige mål Eleverne skal erfare, at bestemte enzymer kan spalte fedt, og at dette udnyttes i

produktionen af vaskepulver.


Eleverne skal observere, om der er pletter på tøjstykket efter vask (eller

størrelsen af pletterne) afhængig af, om der er vasket med vaskepulver

35

indeholdende lipaser, opvaskemiddel uden lipase og rent vand. Pletternes

omfang efter vask kan bedst observeres, når tøjstykket er tørt igen.

Udnyt evt. de muligheder, eleverne har med deres mobiltelefoner til at

dokumentere, hvad der sker i forbindelse med de enkelte pletter. Fx ved at tage

billeder.

Drøft med eleverne, hvad der er årsag til de forskellige vaskeresultater.

OBS! Vær opmærksom på at vaskepulver til uldvask typisk ikke indeholder enzymer. Vaskepulver til uldvask kan erstatte brugen af opvaskemiddel.

Faglige begreber Enzymer, spaltning af fedt, vaskepulver, bioteknologi, fedtsyre, glycerol.

Forberedelse Medbring klude/stofrester (gerne bomuld).

Sikkerhed Der er ikke nogle specielle sikkerhedsmæssige risici forbundet med dette forsøg.

Emne 6 - Hjerte lunger

Den energi, kroppen har brug for, leveres hovedsageligt af respirationsprocesser i kroppens mange

celler. Specielt i kroppens muskelceller foregår der en stor energiomsætning. Respirationsprocesserne

kræver ilt. Jo mere ilt kroppen er i stand til at optage fra atmosfæren omkring os, desto mere energi

kan kroppen omsætte. I den forbindelse er kroppens evne til at optage og transportere ilt vigtig.

Iltoptagelsen og -transporten kan beskrives i fire trin:

1. Første trin er en aktiv udveksling af luft mellem lungerne og den omgivne atmosfære.

Indåndingen foregår ved, at brystkassen udvides ved muskelaktivitet. Det er muskler i

mellemgulvet og muskler mellem ribbenene, som bidrager til dette arbejde. Udåndingen sker

normalt passivt ved at åndedrætsmusklerne slapper af.

2. Andet trin er en diffusion af ilt gennem det tynde væv, der adskiller lunge og blodkar. Lungens

indre består af ca. 300 millioner alveoler, som samlet set leverer en meget stor overflade.

Alveolernes vægge består kun af ét enkelt cellelag, og rundt om hver alveole er indvævet et net

af tynde blodkar - kapillærer.

Den modsatte vej diffunderer kuldioxid, som kommer med blodet ude fra kroppens væv tilbage

til lungerne.

3. Tredje trin er transport af ilt med blodet ud i kroppen. Ilten bindes til hæmoglobinmolekyler i

de røde blodceller. Blodet pumpes rundt i blodkredsløbet af hjertets sammentrækninger.

Hjertets venstre side pumper det iltede blod fra lungerne ud i kroppens blodkar, mens den

højre side pumper det iltfattige blod, som kommer tilbage fra kroppen, ind i lungerne, hvor det

iltes på ny.

Det tryk der skabes i atrierne, når hjertet sammentrækkes, kaldes det systole systoliske tryk,

det der skabes, når hjertet afslappes, kaldes det diastoliske tryk.

36

4. Det sidste trin er diffusionen af ilt mellem de små kapillærer ud i kroppen og de omgivende

celler. Transporten af ilt sker ekstra hurtigt i muskelcellerne, da de har et iltbindende stof –

myoglobin – i sig, som er med til at trække ilten til sig.

5. Samtidigt diffunderer der kuldioxid fra cellerne over i blodet.

Blodtryks-testen

Faglig sammenhæng


menneskets fysiologi og menneskets sundhed. Et vigtigt element i denne

forbindelse er at arbejde med blodkredsløbet. Blodtryksmålinger kan bruges som

afsæt til at tale om de fysiologiske sammenhænge mellem hjerte og blodkredsløb,

men også som afsæt til at tale om de sundhedsmæssige sammenhænge mellem fx

livsstil og blodtryk.

Når blodtrykket måles får man opgivet to tal, fx 130 over 80 (angives i millimeter

kviksølv/mmHg). 130 angiver det systoliske tryk – altså det tryk blodet udøver på

arterievæggene i hjertets sammentrækningsfase - og 80 angiver det diastoliske

tryk – altså det tryk blodet udøver på arterievæggene i hjertets afslapningsfase.

Når lægen måler en patients blodtryk, benytter han normalt et

blodtryksmanometer og et stetoskop. Blodtryksmanometeret består af en hul

gummimanchet, en håndpumpe, som kan pumpe luft ind i gummimanchetten og

et manometer, som kan registrere trykket i gummimanchetten.

Gummimanchetten placeres stramt om højre overarm i hjertehøjde. Stetoskopet

benyttes til at lytte til overarmsarterien i albuebøjningen. Vha. håndpumpen

pumpes luft i manchetten indtil overarmsarterien er klemt helt sammen, så der

ikke kan høres noget i arterien vha. stetoskopet. Nu er der lukket af for

blodgennemstrømningen - selv ved hjertets systole.

Luften slippes herefter ud af manchetten ganske langsomt, indtil der pludseligt

kan høres en svag rytmisk bankelyd i stetoskopet. Det er tegn på, at trykket fra

hjertes systole er i stand til at overvinde det tryk, der nu er i manchetten. Men

trykket under hjertets diastole er ikke i stand til at overvinde trykket i

manchetten. Manometertrykket er nu lig med hjertets systoliske tryk, fx 130

mmHg.

Der fortsættes med at lukke luft uf af manchetten, mens der lyttes efter

pulsslagene i stetoskopet. Denne lyd vil langsomt blive svagere og til sidst

forsvinde helt. Det diastoliske blodtryk aflæses (fx 80 mmHg), når pulslyden ikke

længere kan høres. Nu kan blodet passere igennem overarmsarterien selv under

hjertets diastole.

På skolerne benyttes ofte elektroniske blodtryksapparater. Her anvendes der ikke

37

stetoskop. Apparatet kan selv registrere, når trykket i manchetten svare til de

systoliske og diastoliske tryk - og fremvise værdierne på displayet. Ellers er

princippet i målingen det samme.

Blodtrykket siger en hel del om, hvordan hjertet og blodkredsløbet har det.

Blodtrykket og pulsen stiger og falder med kroppens behov for ilt. Under

dynamisk arbejde stiger blodtrykket dog ikke så meget, som hvis arbejdet er

statisk.

Andre forhold der også kan medføre svingninger i blodtrykket over forholdsvis

kort tid, kan fx være:

stres og nervøsitet

rygning får blodkarrene til at trække sig sammen og så stiger blodtrykket

lakrids indeholder stoffer som minder kroppens egne hormoner, der øger

blodtrykket

Ved meget lavt blodtryk, kan hjertet få vanskeligheder med at pumpe blodet

rundt i hele kroppen.

Forhøjet blodtryk er dog oftest det, der er det mest udbredte. Mange mennesker

går rundt med forhøjet blodtryk uden at registrere det. Et konstant forhøjet

blodtryk belaster hjerte og blodkar. Det kan medføre, at karvæggene bliver

ujævne, så fedt og kalk nemmere aflejres på indersiden af karrene. Dette kan

medføre karforsnævringer eller blodprop. Forhøjet blodtryk forøger også

risikoen for hjerneblødninger.

Forhøjet blodtryk er udtryk for, at hjertet arbejder hårdere end normalt. Dette

slider meget på hjerte og blodkar.

Blodtrykket bør normalt være mindre end 140/90 mmHg. WHO har defineret, at

der er tale om forhøjet blodtryk, hvis det systoliske tryk er over 140 mmHg, eller

det diastoliske tryk er over 90 mmHg.

Tidsramme Forsøget kan afvikles i løbet af to lektioner.

Faglige mål Eleverne skal erfare, hvordan blodtrykket måles, og at forskellige forhold kan

påvirke blodtrykket.

Eleverne skal kunne trække perspektiver til andre forhold i vores livsførelse, som

har indflydelse på blodtrykket.


Hver blodtryksmåling resulter i to værdier: det systoliske og det diastoliske tryk.

Når eleverne skal udregne gennemsnitsværdier, skal de systoliske og det

diastoliske tryk holdes adskilt.

38

Drøft med eleverne, hvorfor man skal arbejde med gennemsnitsværdier.

Drøft med eleverne, hvad forskellen er på det systoliske og det diastoliske tryk.

Drøft med eleverne, hvorfor blodtrykket ændrer sig.

Drøft med eleverne, hvilke andre parametre der kan have indflydelse på

blodtrykket.

Drøft de sundhedsmæssige perspektiver af at have et forhøjet blodtryk med

eleverne.

OBS! Som supplement til lakrids kan eleverne også prøve at indtage energidrik med koffein. At fx A28 kan nedsætte blodtrykket, skyldes nogle blodtryksnedsættende peptider. De hæmmer Angiotensin Converting Enzym (ACE), et enzym som er vigtigt i reguleringen af blodtrykkets opadgående retning. Peptider med blodtryksnedsættende egenskaber kan dannes ved fermentering af mælk med mælkesyrebakterier, når man laver ost og yoghurt. Der skal muligvis indtages surmælksprodukter over længere tid, før der kan observeres en vedvarende effekt. Blodtrykket skal måles på højre overarm, så manchet og hjerte er i samme højde. Det kan være en fordel, at eleven, der måles på, ligger ned. Følg vejledningen som følger med det blodtryksapparat, I har på jeres skole. Lad eleverne afprøve apparatet et par gange, så de bliver fortrolige med metoden, inden selve forsøget afvikles.

Faglige begreber Hjerte, blodkredsløb, blodtryk, hjertekarsygdomme, livsstil.

Forberedelse Brug tid på, at eleverne bliver fortrolige med brugen af blodtryksapparatet.

Sikkerhed Der er ikke nogle specielle sikkerhedsmæssige risicis forbundet med dette forsøg. Nogle elever kan dog føle ubehag ved manchettens pres på overarmen.

Lungekapacitet

Faglig sammenhæng


menneskets fysiologi og menneskets sundhed. Et vigtigt element i denne

forbindelse er at arbejde med lungernes funktion. Lungekapacitetsmålinger kan

bruges som afsæt til at tale om de fysiologiske sammenhænge mellem lungerne

og iltoptagelse, men også som afsæt til at tale om de sundhedsmæssige

sammenhænge, der er relateret til lungernes funktionsevne.

Hos en voksen er luftvejenes samlede rumfang ofte mellem 5 – 6 liter. Dette

svarer til den totale lungekapacitet. Det er dog ikke al luft i lungerne, som kan

udåndes, da lungerne ikke kan klappe helt sammen. Den mængde luft, der ikke

kan presses ud af lungerne, kaldes residualvolumen. Den totale lungekapacitet

39

minus residualvoluminet, kaldes vitalkapaciteten eller vital lungekapacitet. Vital

lungekapacitet er altså et udtryk for, hvor meget luft, der maksimalt kan udskiftes

fra lungerne ved hvert åndedræt. Den vitale lungekapacitet kan variere fra person

til person alt efter kondition, alder, størrelse og beskadigelser på lungerne, fx ved

rygning.

Det er den vitale lungekapacitet, der arbejdes med i denne øvelse.

Tidsramme Forsøget kan afvikles i løbet af en lektion – tidsrammen er dog afhængig af, hvor mange elever, der skal have målt deres lungekapacitet

Faglige mål Eleverne skal erfare, hvordan den vitale lungekapacitet kan måles, og at

lungekapaciteten kan variere.

Eleverne skal kunne trække perspektiver til andre forhold i vores livsførelse, som

har indflydelse på lungekapaciteten.


Man kan opleve, at dunken grundet trykket vil trække sig lidt sammen. Men hvis

eleverne sørger for, at dette er nogenlunde ensartet i alle forsøg, vil

sammenligningsgrundlaget stadig være til stede.

Drøft med eleverne, hvorfor man skal arbejde med gennemsnitsværdier (af de

målte volumener).

Drøft med eleverne, om der er forskellige måder at repræsentere

måleresultaterne på.

Drøft med eleverne, hvilke sammenhænge der er mellem forsøgspersonens højde

og lungekapaciteten.

Drøft med eleverne, hvilke andre parametre der kan have indflydelse på

lungekapaciteten.

Drøft de sundhedsmæssige perspektiver af at have reduceret lungekapacitet med

eleverne - og hvilke forhold, der kan være årsag til reduceret lungekapacitet.

OBS! Det kan være en fordel at udføre forsøget udendørs.

Forsøget kan være ret tidskrævende, hvis alle eleverne skal igennem forsøget tre

gange. Man kan evt. udvælge 3-4 ”forsøgspersoner”, son repræsenter forskellige

højder.

Vær sikker på, at eleverne forstår princippet i forsøgsopstillingen og er klar over,

hvordan volumen af udåndingsluften måles.

Faglige begreber Lunger, ilt, åndedræt, lungekapacitet, livsstil.

Forberedelse Der skal indsamle materiale til spirometret.

Sikkerhed Der er ikke nogle specielle sikkerhedsmæssige risicis forbundet med dette forsøg.

40

Temaet ”Energi og samfund” Temaet Energi og samfund indeholder fem emner med tilhørende idéer til øvelser:

1. Potentiel og kinetisk energi (2 øvelser)

2. Alternative energikilder (2 øvelser)

3. Energioplagring (2 øvelser)

4. Olie (2 øvelser)

5. Strømproduktion (2 øvelser)

Temaet er specielt rette mod faget fysik/kemi og geografi, men inddrager også elementer af faget

biologi.

Fælles mål

Fællesmål, som relaterer sig til temaet Energi og samfund hentet fra faghæfterne i Fysik/kemi og

Geografi.

Faghæftet for fysik/kemi


anvende enkle fysiske eller kemiske begreber til at beskrive hverdagens fænomener, herunder magnetisme, korrosion og tyngdekraft

beskrive og forklare energioverførsel, herunder elektrisk energioverførsel

surhedsgrad, varmeudvidelse, elektrisk- og termisk ledningsevne

beskrive og forklare udvalgte eksempler på energioverførsel i hverdagen og teknikken

give eksempler på, at der ved energiforsyning ofte produceres stoffer og varme, der påvirker miljøet

kende fordele og ulemper ved udnyttelsen af forskellige energikilder

beskrive hovedtræk ved samfundets energiforsyning, herunder elektrisk energiforsyning

give eksempler og forklaringer på, hvordan energiproduktion kan ske på bæredygtig måde i forskellige dele af verden (fælles med geografi)

gøre rede for energiomsætninger, nyttevirkning og tab i energikvalitet i forbindelse med samfundets elektriske energiforsyning og brug af solceller, solfangere, biogas og brændselsceller

41

beskrive, hvorledes anvendelse af råstoffer eller materialer kan påvirke ressourceforbrug, miljø og affaldsmængde, herunder kul, plast og træ

vurdere anvendelser af naturgrundlaget i perspektivet for bæredygtig udvikling og de interessemodsætninger, der knytter sig hertil (fælles med biologi og geografi)

Faghæftet for Geografi


kende til forekomst og udnyttelsen af råstoffer i Danmark og andre regioner

vurdere anvendelser af naturgrundlaget i perspektivet for bæredygtig udvikling og de interessemodsætninger, der knytter sig hertil (fælles med biologi og geografi)

kende til energiproduktion lokalt, regionalt og globalt, herunder fossilt brændsel, atomenergi og vedvarende energi

kende til de miljømæssige konsekvenser af samfundenes forbrugsmønstre

kende til verdens energibalance og forskellen mellem energiproduktion og energiforbrug

forholde sig til de miljømæssige konsekvenser af samfundenes forbrugsmønstre og udnyttelse af naturgrundlag

”Energi og samfund” i bogsystemerne

I det nedenstående er der givet eksempler på, hvilke kapitler/sider (fra de mest brugte grundbøger)

der berører temaer kost og krop.

Biologi

Bios

(Gyldendal)

Ind i Biologien

(Alinea)

Xplore

(GO-forlaget)


Økologi (22-37) Grundlag for liv

(32-51) Globale miljøproblemer

(92-117)

Fysik/kemi

Kosmos

(Gyldendal)

Naturens univers

(Alinea)

Xplore

Fysik/kemi

(GO-forlaget)

42

A B C 7. kl. 8. kl. 9.kl. 7 8 9

Elektricite

t (65-85)

Magnetism

e (28-49)

Energi (50-

67)

Energi på

vej (49-

69)

Kemi og

elektricite

t (104-

107)

Tema 5:

Elektricitet

og

magnetism

e (122-149)

Tema

3:

Energi

overal

t (81-

88)

Tema 1:

Spar på

energie

n

En strøm af

elektroner(50

-61)

Energi skal der

til (25-41)

Bæredygtighe

d (110-123)

Geografi

Geos

(Gyldendal)

Ind i geografien

(Alinea)

Xplore Geografi

(GO-forlaget)

A B C A B C 7.kl. 8.kl. 9.kl.

Energi (33-59) Ressourcer (31-48) Energi

Emnet ”Potentiel og kinetisk energi”

Fysikere vil hævde, at det findes to hovedforme for energi: Potentiel og kinetiske energi. Alle andre

energiforme kan (med lidt besvær) reduceres til kombination af disse to. For eksempel er

energiformen ”termisk energi” knyttet til partikelbevægelse, altså kinetisk energi på mikroniveau. I

grundskolen vil det give god mening at anvende også de andre mere ”deskriptive” energiforme for at

beskrive den sammenhæng, vi finder energien i.

Potentiel energi (eller beliggenhedsenergi) i tyngdefeltet er knyttet til det arbejde, man gør for at løfte

noget mod tyngdekraften. Det kan beregnes med formlen:

Ep = mgh

m er genstandens masse

g er tyngdeakselerationen. I Danmark sætter vi den gerne til 9,8 m/s2.

h er højden man har løftet genstanden (eller fra en givet nulniveau).

NB! Det findes også andre former for potentiel energi, for eksempel vil elektriske ladninger ha

elektrisk potentiel energi i et elektrisk felt.

Kinetisk energi knytter sig til den energi, en genstand har, fordi det er i bevægelse. Det er defineret

som det arbejde, man må udføre for at accelerere en genstand med en given masse fra at ligge i ro til

en given fart. For en genstand i lineær bevægelse kan den kinetiske energi beregnes med formlen:

Ek = ½ mv2

m er genstandens masse

v er farten

43

En genstands mekaniske energi er summen af den kinetiske og potentielle energi. I et lukket system vil

den mekaniske energi være bevaret.

Emnet ”Potentiel og kinetisk energi” består af 2 forslag til øvelser, der hver især fokuserer på nogle

karakteristiske egenskaber til potentiel og kinetisk energi.

Potentiel, kinetisk og elektrisk energi

Faglig sammenhæng Energi kan overføres eller omdannes fra en energiform til en anden.

I forsøget skal eleverne omdanne potentiel energi til kinetisk energi i et

lod. Den kinetiske energi i loddet skal derefter overføres til kinetisk energi

i elmotoren, der omdannes den til elektrisk energi. Den elektriske energi

overføres til lyspæren der omdanner den til termisk energi.

Tidsramme 1 lektion

Faglige mål Eleven skal kunne vise, hvordan energi kan omdannes og overføres, og

anvende begreberne potentiel energi, kinetisk energi og elektrisk energi til

at beskrive energien i en given situation.

Faglige grundbegreber Energiomdannelse, energioverførelse, potentiel energi, kinetisk energi,

termisk energi, elektrisk energi, generator, energibevarelse, energihistorie.


af forsøgsempiri

Når eleven slipper loddet, falder det, og det får højere og højere fart.

Potentiel energi omdannes til kinetisk energi.

Snoren, der er fæstet til loddet, trækker remskiven på generatoren

(elmotoren) rundt. Generatoren snurrer hurtig rundt: Den kinetiske energi

til loddet omdannes til kinetisk energi i generatoren.

Lyspæren lyser så længe elmotoren drejer rundt, og er kraftigst lige inden

loddet rammer bordet/gulvet. Den kinetiske energi i generatoren er

omdannet til elektrisk energi og derefter termisk energi i lyspæren.

Jo højere loddet hænger over gulvet eller bordet (nulpunktet), desto mere

potentiel energi har loddet. Det giver i sidste ende mere lys i lyspæren.

OBS! Eleverne skal arbejde målbevist på deres ”fagsprog” og anvende

begreberne potentiel, kinetisk, elektrisk og termisk energi, herunder ved at

skrive deres ”energihistorie”. Energihistorie er en genre, hvor eleverne

med egne ord skal beskrive, hvad der sker med energien i forløbet.

Mange elmotorer kan også bruges som generator.

Forberedelse Ingen specielle

Sikkerhed Ingen specielle

44

Energiberegneren

Faglig sammenhæng Potentiel energi (eller beliggenhedsenergi) i tyngdefeltet er knyttet til det

arbejde, man gør for at løfte noget mod tyngdekraften.

Tidsramme 1 lektion

Faglige mål Eleven skal kunne beregne en genstands potentielle energi ved at indtaste

massen til genstanden og højden til genstanden i et regneark.

Faglige grundbegreber Energiomdannelse, energioverførelse, potentiel energi, kinetisk energi,

termisk energi, elektrisk energi, generator, energibevarelse, energihistorie.


af forsøgsempiri

Genstandenes potentielle energi kan beregnes med formlen:

Ep = mgh

m er genstandens masse.

g er tyngdeakselerationen. I Danmark sætter vi den gerne til 9,8 m/s2.

h er højden man har løftet genstanden (eller fra en givet nulniveau).

I det vedlagte regneark vil en energiberegning for en afrikansk elefant på

5,0 ton (5,0 ton = 5000 kg = 5000 000 g) i toppen af Rundetårn (41,8 m

højt) se sådan ud:

Energiberegner

Potentiel energi:

Elefant (5000 kg) i toppen af Rundetårn (41,8 m)

Indtast genstandens masse (vægt): 5000000 G

Indtast genstandens højde over jorden: 41,8 M

Genstandens potentielle energi: 2048200000 J

2 048 200 000 J er et stort tal (med alt for mange cifre!) som vi kan skrive

enklere:

2 048 200 000 J = 2 048 200 kJ = 2 048 MJ = 2,05 GJ

Med tanke på antal gældende ciffer (3) i de opgivne værdier bør vi opgive

den potentielle energi til elefanten som 2,05 ⋅ 109 J eller 2,05 GJ.

45

Energiberegner

Potentiel energi: Femkrone (9,2 g) i 10 km højde

Indtast genstandens masse (vægt): 9,2 G

Indtast genstandens højde over jorden: 10000 M

Genstandens potentielle energi: 901600 J

Med tanke på antal gældende ciffer (2) i de opgivne værdier bør vi opgive

den potentielle energi til femkronen som 9,0 ⋅ 105 J eller 0,90 MJ.

OBS! Energiberegneren er udarbejdet med henblik på, at eleverne skal

eksperimentere sig frem til, hvor stor en mængde potentiel energi en

genstand kan have. I stedet for at eleverne begrænses af matematiske

færdigheder, får de mulighed for at få en fornemmelse af, at både massen

og højde har betydning for, hvor meget potentiel energi en genstand har.

Nogle elever vil på den anden side kunne drage fordel af, at der knyttes

matematiske formler til energibegreberne. Det må være lærerens

vurdering, hvordan der bedst differentieres på dette område.

I opgaven er der lagt op til, at eleverne selv skal finde masse for forskellige

elementer, som kan indgå i beregningerne. Dette kan muligvis give noget

spildtid, så som alternativ kan man på forhånd finde forskellige data, som

eleverne kan anvende.

Elefant: 5 000 kg

Femkrone: 9,2 g

Scooter (Vespa Piaggio): 86 kg

Islandsk hest: 350 kg



Emnet ”Energioplagring”

Det er fundamentalt for ethvert samfund at sikre tilgang på energi. Det meste af den energi vi bruger

stammer fra solen. Solen sender enorme energimængder ud. Hvis vi fuldt ud kunne udnytte alt den

46

energien, som rammer jorden, ville nogle timers solstråling være nok til at dække verdens energibrug i

et helt år! Desværre er det ikke så enkelt i praksis. For eksempel er 71 % af jorden oceaner.

Og områder med størst solinstrålingen er ofte ikke der, det største behov for opvarmning er. I stedet

er det de koldeste områder på jorden, som har størst behov for opvarmning, men her er der også

færrest soltimer.

Oplagring af energi er derfor en meget væsentlig forudsætning for ethvert samfund.

Fossile energikilder er oplagret solenergi gennem fotosyntesen og nebrydning af organisk materiale

uden tilgang af ilt.

Batterier

Faglig sammenhæng Blyakkumulatoren, som ofte kaldes «bilbatteri», er bygget op af blyplader,

der står i en forholdsvis stærk svovlsyre. Reduktionsmidlet omkring den

negative elektrode er porøst bly (Pb), og oxidationsmiddelet omkring den

positive elektrode er bly(IV)oxid (PbO2).

celle

2 + 0

2 4 4 2

2 0

4 4

0

2 2 4 4 2

Reduksjon: PbO (s) SO (aq) 4H (aq) 2e PbSO (s) 2H O(l) 1,69 V

Oksidasjon:Pb(s) SO (aq) PbSO (s) 2e ( 0,36 V) 0,36 V

Cellereaksjon: Pb(s)+PbO (s) 2H SO (aq) 2PbSO (s) 2H O (1,69 0,36)

E

E

E

- -

- -

+ + + ® + =

+ ® + - = - - =

+ ® + = + V 2,05 V=

Når cellen afgiver elektrisk energi, bliver der dannet bly(II)sulfat(PbSO4)

både ved den positive og ved den negative pol. Bly(II)sulfat er tungtopløseligt

og afsættes derfor på elektrodepladerne. Når cellen aflades, bliver svovlsyren

fortyndet.

Ved opladning af en blyakkumulator sker den modsatte proces.

Tidsramme 1 lektion

Faglige mål Eleven skal kunne lave en model af en blyakkumulator og ved hjælp af

modellen vise, at man kan oplagre elektrisk energi.

Faglige grundbegreber Akkumulator, elektrolyse, serieforbindelse, blycelle, elektrisk energi, ladning,

afladning, plus og minuspol.

Eksempel på

behandling af

forsøgsempiri

Ved elektrolyse sker følgende:

Negativ blystang: Der dannes små gasbobler. Gassen er hydrogengas (brint)

dannet ved reduktion af H+-ioneren (fra svovlsyren):

2H+ + 2e- → H2(g)

Ved positiv blystang: Stangen tæres og der afsættes noget nyt materiale

(PbO2) på blystangen.

Forklaringen er, at der først oxideres noget bly til bly(II)ioner, som går ud i

47

løsning blysulfat. PbSO4. Bly(II)ionerne oxideres videre til bly(IV)ioner, som

afsættes som fast bly(IV)oxid, PbO2 på blystangen.

2

4 4

2 +

4 2 2 4

Pb(s) SO (aq) PbSO (s) 2e

PbSO (s) 2H O(l) PbO (s) SO (aq) 4H (aq) 2e

- -

- -

+ ® +

+ ® + + +

Vi har nu fået dannet en løsning (elektrolyt), som indeholder opløst PbSO4 og

en blystang belagt med PbO2. Altså en ”opladet” blyakkumulator.

Cellespændingen til en blycelle er 2,0 V, så en 1,5 V lyspære bør kunne lyse

svagt.

OBS! Mens blyakkumulatoren bliver ladet op, bliver eleverne stillet den opgave, at

de skal beskrive, hvad der sker nede i bægerglasset. Det forventes, at de her

vil beskrive det makroskopiske niveau. De kemiske processer, vurderer vi, vil

være for komplicerede for eleverne at arbejde med.

Fokus vil i stedet være, at eleverne får indblik i, at man kan oplagre elektrisk

energi, samt få repeteret det centrale i elektrolyse, strøm mv. Det afsluttende

forsøg, hvor eleverne skal forsøge at beskrive, hvad der sker med energien i

systemet, er et forsøg på at få italesat nogle af de begreber, som eleverne

allerede kender til, i en ny sammenhæng. Energiens omdannelse gennem

systemet er desuden valgt for at tilgodese, at de kemiske reaktioner er for

svære for eleverne at arbejde med.

Indledningsvis bliver der beskrevet, at man anvender blyakkumulatorer

forbundet i serie som batterier i biler. For at lave en perspektivering til dette

kan man undersøge fælles i klassen, hvor mange blyceller der skal kobles i

serie for at drive en lille motor.


Sikkerhed

Bly er et tungmetal. Det er ingen speciel risiko forbundet ved at anvende

blylader.

I øvelsen bliver der dannet en opløsning af fortyndet blysulfat. Det skal

opsamles som uorganisk, surt affald. Blysulfat er et stof, eleverne normalt

ikke bør anvende som et rent stof. Blysulfat som rent fast stof har

faresymbolet Xn med risikosætningerne R20/22 N;R50/53 R33 og H302,

H332, H360, H373, H410.

1 M svovlsyre kræver, at eleverne arbejder med sikkerhedsbriller og

handsker. Det har H-sætning ”H314 - Forårsager svære ætsninger af huden

og øjenskader.”

48

Energilagring i karse

Faglig sammenhæng Fotosyntesen er en vigtig proces i kulstoffets kredsløb. Ved denne proces

fikseres luftens CO2 og carbonet indbygges i organiske forbindelser.

I plantecellernes kloroplaster (grønkorn) reagerer kuldioxid og vand med

hinanden, og der dannes ilt og glukose:

6 CO2 + 6H2O + lysenergi → C6H12O6 + 6O2

Energien til processen kommer fra sollyset.

Tidsramme Igangsætning: 30 min,

Groning: 1 uge,

Efterbehandling: 30 min

Faglige mål At eleven kan bruge dyrkning af karse som et eksempel på at planter

fanger solenergi og omdanner det til energirige forbindelser.

Faglige grundbegreber Fotosyntese, energi, energioplagring, energiomdannelse, spiring, frø.


af forsøgsempiri

Har man dyrket fx 10 g karse, bliver energien 10/100 * 114 kJ = 11,4 kJ.

Diskuter med eleverne, om det måske er en idé at bestemme massen til

karsefrøene inden forsøget går i gang? Hvad med de tilbageværende

rødder? Har rødderne og frø måske omtrent samme masse?

OBS! Diskuter med eleverne, hvornår fotosyntesen går i gang. Er spiringen af

karse afhængig af andet en vand? Fx lys, O2, CO2, ”næring/gødning”? Her er

der rigtig mange faktorer, som kan undersøges nærmere.



Emnet ”Alternative energikilder”

Alternative energikilder som emne omhandler de energikilder, der ikke er baseret på fossile

brændsler og kernekraft. Alternativ energi omfatter for eksempel vandkraft, vindkraft, solenergi,

bølgeenergi og geotermisk energi. På verdensplan er vandkraft langt den vigtigste alternative

energikilde. Solenergi har et stort potentiale både som direkte varmekilde og til at producere elektrisk

energi. Solen udsender enorme energimænger!

Selvom alternativ energi ofte opfattes som ”ren energi” uden miljøbelastning, er det imidlertid ikke

helt korrekt: al energiproduktion kræver indgreb i naturen, eller at der laves anlæg, der forurener.

49

Vandvarmer

Faglig sammenhæng Solfangere har et stort, uudnyttet potentiale i Danmark. En solfanger

absorberer solenergi, og omdanner det til termisk energi (varmeenergi) i

vand. En moderne solfanger har ofte en virkningsgrad på 80 %. På en

skyfri dag har solinstrålingen en effekt på ca 1000 W/m2. Det betyder, at 1

m2 moderne solfanger har effekten 800 W.

Tidsramme 1-2 lektioner

Faglige mål Eleven skal kunne lave en opstilling, der kan varme vand op med solenergi

og sammenligne denne energiovergang med en solcelle.

Faglige grundbegreber Termisk energi, absorption, indstråling, temperatur.


af forsøgsempiri

Vandvarmeren bør stå vendt direkte mod solen, og med en vinkel så

pladen står vinkelret på den indkommende solstråling.

En måde at optimere vandvarmeren på er at bruge en endnu længere

slange, så vandet er i slangen i længere tid og bliver varmet op af solen. En

større del af solens energi bliver udnyttet.

Hvis der ikke er noget sol, kan der evt bruges en overheadprojektor.

OBS! Vandvarmeren skal helst stå noget tid i solen for at få så stor en

temperaturstigning som muligt.

Cirkulationspumpen kan være en lille akvariepumpe eller en 12v pumpe

beregnet til campingvogne. Kan fås hos diverse campingbutikker.

Det er ikke altid en direkte sammenhæng mellem effekten til solcellen og

den hvilespænding, man måler med et voltmeter (effekt = strøm *

spænding, P = I * U). Derfor bør man hellere måle effekten, når solcellen er

belastet. Egentlig kan man helt udelade voltmeteret og bare benytte en lille

elmotor med propel og vurdere solcellens effekt ved at betragte, hvor

hurtig motoren drejer rundt.

Forberedelse Indkøb af materialer

Sikkerhed

Ingen specielle

Solovn

Faglig sammenhæng Princippet bagved solovnen er at lave en ovn, der fokuserer solstrålerne

fra et sort areal i et lille område. I vores tilfælde skal vandbeholderen

50

placeres i brændpunktet til en ”parabol”.

Tidsramme 2 lektioner

Faglige mål At eleven selv kan forklare, hvordan man kan samle solstråling fra et stor

område i et mindre område og på den måde øge effekt/areal.

Faglige grundbegreber Termisk energi, refleksion, absorption, indfaldsvinkel, brændpunkt.


af forsøgsempiri

Med lidt snilde kan vandet i glasset sagtens komme til at koge.

Beholderen skal være sort for at absorbere mest muligt af solindstrålingen.

Posen har funktion som et ”drivhus”, som slipper solstrålerne ind, men

stopper varmestrålerne (infrarøde stråler) fra metalbeholderen/vandet i

at slippe ud.

Solovnen skal være mest mulig ”parabolsk” for at samle solstrålerne i et

brændpunkt (fokus).

OBS! For at få det optimale ud af forsøget vil det være fordelagtigt, at eleverne

har noget viden om lys og strålegange. Eksempelvis at eleverne kender til

strålegang, refleksion, absorption mv.

Mens vandet varmes er der lagt op til, at eleverne svarer på de anførte

spørgsmål. Disse kan evt. også indgå i en fælles efterbehandling på klassen.

Teorien bag solfangerens form kan evt. kræve en yderligere illustration,

hvorpå brændpunktet kan visualiseres.

Forberedelse Måske skal der laves en skabelon til kartongen.

Sikkerhed

Laver man en effektiv solovn, skal man passe på med at henstille den et

sted, hvor den kan antænde noget.

51

Emnet ”Olie”

Råolie er tyk, mørkebrun og brændbar væske, som består af en kompleks blanding af forskellige

kulbrinter. Råolien kan variere meget i udseende, sammensætning og renhed. Råolie udvindes fra

jordens undergrund og raffineres til forskellige produkter på et olieraffinaderi. De forskellige

fraktioner kan anvendes som en vigtig energikilde til drivstof for forbrændingsmotorer. I tillæg er olie

råmateriale i petrokemisk industri.

Destillation af olie

Faglig sammenhæng På et olieraffinaderi raffineres råolie til fraktioner (produkter), såsom

benzin, diesel, petroleum og asfalt. Råolien varmes op og ledes over i et

destillationstårn. Her vil kun stoffer med de højeste kogepunkter forblive i

væskeform, mens resten fordamper. Gassen afkøles langsom på vej op i

tårnet. Her vil de forskellige fraktioner så fortætte til en væske og samles

op.

På laboratoriet er destillation en metode til adskillelse af væsker eller faste

stoffer med forskellige kogepunkter. Adskillelsen foregår ved at opvarme

blandingen i en beholder, indtil et af stofferne fordamper. Dampen afkøles

til fortætning, og destillatet opsamles i en separat beholder.

Tidsramme 1 lektion

Faglige mål Eleven skal kunne lave et enkelt destillationsopsæt og destillere en

hjemmelavet ”råolieblanding” med opsamling af 3 fraktioner.

Faglige grundbegreber Destillation, fragmenter, destillater, carbonhydrid, kogepunkt


af forsøgsempiri

Kogepunkterne afhænger af længden på kæden samt mængden af

forgreninger. Her tager vi dog bare udgangspunkt i længden på alkanerne.

I destillaterne vil der selvfølgelig også findes alkaner med forgreninger.

Temperaturen, termometeret viser, vil være højere end det kogepunkt,

som destillatet har, da termometeret i denne opstilling sidder længere

nede end ”knækket”, hvor destillatet bliver taget fra. Dette skal eleverne

være opmærksomme på, når de kommer med bud på, hvilke alkaner de har

i deres forskellige destillater.

OBS! Det vil være fordelagtigt, at eleverne allerede har kendskab til den

organiske kemi samt opbygningen af forskellige carbonhydrider.

Navngivningen er ikke et must, da fokus er på sammenhængen mellem

størrelsen og kogepunktet.

Forberedelse Råolie – hjemmelavet (fra www.plmadsen.dk)

Fremstilling af 20 gram råolie:

52

0,5 g sort tjære (f.eks. tagtjære; svovlholdig)

1,5 g fast paraffin

2 g vaseline

3 g flydende paraffin (apoteket har det)

2 g smøre- eller motorolie

2 g dieselolie eller fyringsolie

Varm blandingen på en kogeplade til temperaturen når 90-100 grader C -

indtil det ser homogent ud. Afkøl til 40-50 grader og tilsæt derefter

yderligere:

3 g petroleum

2 g mineralsk terpentin

4 g rensebenzin

Rør indtil blandingen ser homogen ud.

Hvis man ønsker en tykkere "råolie", kan mængden af højtkogende

bestanddele forøges på bekostning af en tilsvarende mængde af de

lavtkogende komponenter.

Evt. kan noget af den faste paraffin erstattes af en tilsvarende mængde

vaseline. Der er mange variationsmuligheder.

Vær opmærksom på at det sviner meget at lave, så det kan betale sig at

lave en stor portion og gemme til senere.

Sikkerhed

Det er ikke tilladt at anvende rigtig råolie i undervisningen. I stedet kan der

laves en hjemmelavet råolieblanding.

Produktet er mærkepligtigt, og skal have summen af de klassificeringer

med tilhørende R- og H-sætninger, som de enkelte kemikalier har hver

især. Det er sandsynligvis dieselolien, der udgør det største problem, da

dieselolie ofte er klassificeret med R-40 (Mulighed for kræftfremkaldende

effekt). R-40 forefindes på eksklusionslisten (bilag 1 til At-meddelelse nr.

4.01.7) over stoffer elever i grundskolen ikke bør arbejde med.

I henhold til At-meddelelse nr. 4.01.7 må eleverne lejlighedsvis og

kortvarigt anvende stoffer, der giver skadevirkninger efter langvarig og

gentagen udsættelse herunder organiske opløsningsmidler, hvis dette er

nødvendigt for at gennemføre en given opgave, og hvis arbejdet i øvrigt

gennemføres på en forsvarlig måde. Det betyder blandt andet, at eleverne

skal have tilstrækkelig oplæring og instruktion i at udføre de praktiske

53

øvelser sikkert, og at eleverne får grundig information om farer ved

arbejdet. Når eleverne anvender ”råolien”, vil det være nødvendigt, at

dampene fjernes på udviklingsstedet ved procesventilation.

Cracking

Faglig sammenhæng Cracking kommer af det engelske ord cracke, som betyder at ”knække”.

Processen medfører, at man bryder C-C-bindinger i lange carbonhydrid-

kæder og danner kortere umættede kæder (også aromatiske). Cracking

benyttes i petroindustrien til at omdannet tunge fraktioner til lettere

fraktioner som LPG og benzin. Højtemperatur-cracking kaldes også for

pyrolyse.

C-C-bindinger, der brydes, fører først til dannelse af frie radikaler, som kan

reagerer og danne alkener (carbonhydrider med enkeltbindinger), fx

sådan:

CH3CH3 → 2 CH3*

CH3* + CH3CH3 → CH4 + CH3CH2*

CH3CH2* → CH2=CH2 + H*

Vælger vi et relativt kort carbonhydrid som butan (CH3-CH2-CH2-CH3) som

eksempel, kan vi opstille 3 forskellige resultater af crackingen:

1. alternativ (sandsynlighed: 48%): brydning sker ved CH3-CH2 binding.

Radikaler: CH3* / *CH2-CH2-CH3

Slutprodukt: CH4 + CH2=CH-CH3 (methan og propen)

2. alternativ (sandsynlighed: 38%): brydning sker ved CH2-CH2 binding.

Radikaler: CH3-CH2* / *CH2-CH3

Slutprodukt: CH3-CH3 + CH2=CH2 (ethan og ethen)

3. alternativ (sandsynlighed: 14%): brydning sker ved C-H binding

Slutprodukt: CH2=CH-CH2-CH3 + H2 (but-1-en og dihydrogen)

Tidsramme 1 lektion

Faglige mål Eleven skal kunne gennemføre en cracking på en forsvarlig måde, og

relatere processen til de forskellige produktionsmetoder, som findes i den

petrokemiske industri.

54

Faglige grundbegreber Cracking, carbonhydrid, gas, katalysator, kemisk formel, model af

carbonhydrid.


af forsøgsempiri

Eleverne vil typisk opsamle nogle ml. væske i reagensglasset, som står i

koldt vand (midterste reagensglas) og en halvfyldt urinpose med en

gasblanding.

Dodecan, C20H42, CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-

CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3

Nonan, C9H20, CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3

Butan; C4H10; CH3-CH2-CH2-CH3

Propan; C3H8; CH3- CH2-CH3

Ethen; C4H8; CH2=CH2

Man kan overveje at lave test på produkterne, gerne som lærerforsøg:

1. Undersøg om væsken er brændbar ved at antænde nogle

dråber af væsken i en forbrændingsske. Gør dette under

udsugning. En sodende flamme indikerer, at blandingen

indeholder carbonhydrider med dobbeltbindinger.

2. Undersøg om gassen i urinposen er brændbar: Kobl et glasrør

for enden af slangen på urinposen og tryk jævnt på posen for at

få en passende gasstrøm ud af glassrøret. Antænd gassen med

en tændstik. Gør dette under udsugning. En sodende flamme

indikerer, at gasblandingen indeholder carbonhydrider med

dobbeltbindinger.

3. Man kan teste produkterne for dobbeltbindinger ved at tilsætte

bromvand og ryste. Jo mere bromvand som affarves, desto flere

carbonhydrider med dobbeltbindinger er det i produktet. Dette

er et lærerforsøg, da eleverne ikke selv bør anvende bromvand.

OBS! Forsøgets formål er bl.a., at eleverne kan stifte bekendtskab med de

forskellige reaktionstrin, som findes i den kemiske industri. Det vil derfor

være oplagt at lave cracking-forsøget i forlængelse af destillationen af

olien.

Et andet mål er desuden, at der bliver arbejdet både på det mikroskopiske

og makroskopiske niveau. Det mikroskopiske repræsenteret ved selve

crackingreaktionen på mikroniveau, herunder hvad der sker med de

enkelte carbonhydrider.

Makroniveauet repræsenteret ved den synlige reaktion i forsøget foruden

55

selve perspektiveringen til industrien. Arbejdet med mikroniveauet vil

stille relativt høje krav til elevernes kognitive kapacitet. Man kan derfor

overveje at anvende forskellige modeller for molekylerne.

Selve forsøgsbeskrivelsen vil for en stor del af eleverne være ret

kompliceret, så det er derfor vigtigt, at det gøres klart, hvad det centrale i

forsøget er, så det ikke drukner i selve opstillingen.

Forberedelse

Sikkerhed

Parafinolie er mærket med H-sætning ”H319 - Forårsager alvorlig

øjenirritation”. Det er derfor vigtigt, at eleverne arbejder med

sikkerhedsbriller.

Der vil dannes forskellige produkter i reaktionen, som kan udgøre fare.

Derfor er det vigtigt, at hele forsøget udføres med god udsugning, også når

udstyret kobles ned.

Cracking kræver kraftig opvarmning af perlekatalysatoren. Det er vigtigt,

at eleverne er fuldt indforstået med, at de IKKE skal røre ved udstyr, der

har været varmet kraftig op, før de er helt sikre på, at det har haft tid til at

køle ned.

Emnet ”Strømproduktion”

Vores samfund er i høj grad afhængig af rigelig tilgang af elektrisk energi. Men elektrisk energi er ikke

en primær energikilde – det er en energibærer. Det vil sige, at elektrisk energi skal produceres fra en

anden energikilde, for eksempel vindenergi eller fossile energikilder. På de store kraftvarmeværker

sker der en energiomdannelse fra kemisk energi i kul (eller biomasse) og til elektrisk energi. Her

spiller opvarmning af vand og damp en vigtig rolle.

Damp til bevægelse

Faglig sammenhæng Forsøget er en måde, hvorpå man kan lade eleverne arbejde med selv at

konstruere en energihistorie og tilhørende opstilling. Nogle klasser eller

elever vil have brug for meget hjælp, hvorimod andre nemt kan finde på

idéer selv. For at tilgodese dette kan man evt. have lavet et eksempel på en

konstruktion. Det anbefales i alle tilfælde, at der er fundet en masse

materialer frem, som vil være fordelagtige for eleverne at anvende i deres

konstruktioner.

Forsøget er placeret under emnet ”Strømproduktion”, da det er tænkt som

et trinbræt til at arbejde med, hvordan man producerer elektricitet. Fra

dampmaskinen kan der perspektiveres til en samfundsmæssig vinkel på

strøproduktionen, hvor selve elevernes konstruktioner og energihistorier

56

kan perspektiveres til, hvordan man kan anvende bevægelse til at generere

en strøm.

Tidsramme 1 lektion

Faglige mål Eleven skal kunne konstruere en energihistorie og tilhørende opstilling,

hvori de beskriver, hvordan energi omdannes.

Faglige grundbegreber Alle energiord


af forsøgsempiri

Efterbehandlingen leder frem mod, at eleverne skal fremlægge deres

konstruktion og energihistorie for hinanden. Dette kan eksempelvis gøres

som en tur til små stationer i klassen. Energihistorien skaber både

grundlag for, at eleverne kan få gavn af hinandens idéer og overvejelser,

samt se mange forskellige eksempler på, hvor vi møder de forskellige

energiformer. Ved at eleverne i talesætter deres viden, er det desuden en

måde, hvorpå læreren kan evaluere eleverne. En progression i forsøget kan

være, at der skal anføres, hvor der udføres et arbejde, eller hvor der afgives

energi til omgivelserne.

OBS! Dampmaskinen er tænkt som en introduktion til opgaven, og kan evt.

forklares og introduceres ved hjælp af en energihistorie. På Youtube findes

der adskillelige eksempler på dampmaskiner, som kan benyttes, hvis ikke

skolen er i besiddelse af en fysik model.



Bevægelse til strøm (elektrisk energi)

Faglig sammenhæng En elektrisk generator er en maskine, hvor bevægelsesenergi omdannes til

elektrisk energi ved hjælp af induktion: En elektrisk leder (spole) udsættes

for et varierende magnetfelt, hvorved der induceres en elektrisk spænding.

Tidsramme 1 lektion

Faglige mål Eleven skal kunne opstille en vekselspændingsgenerator og undersøge,

hvilke faktorer der har betydning for den inducerede spænding.

Faglige grundbegreber Generator, magnetisme, induktion, spænding, variabelkontrol.


af forsøgsempiri

Ting eleverne fx kan ændre på:

Magnetens styrke

Antal vindinger

57

Rotationshastighed

Hvor tæt magneten og jenskernen er på hinanden

OBS! Hvis eleverne skal have mulighed for ”variabelkontrol” er det vigtig, at de

finder en metode til at skabe en jævn roterende bevægelse af magneten.

Det kan for eksempel være en elmotor. Har skolen en dampmaskine, kan

den tjene som model for kraftværket. Men den kan være svær at få til at

give en konstant bevægelse.

Forberedelse Ingen

Sikkerhed Ingen

58

Temaet ”Vand og liv” Temaet Vand og liv indeholder fire emner med tilhørende ideer til øvelser:

1. Vandets tilstandsformer (5 øvelser)

2. Vejr og klima (3 øvelser)

3. Vandrensning (3 øvelser)

4. Vand og liv (5 øvelser)

Temaet er rettet mod de tre fag biologi, fysik/kemi og geografi og væsentlige dele af det trinmål, de tre

fag deler på 8. klassetrin: beskrive hovedtræk af vand og kulstofs kredsløb i naturen. Emner og øvelser,

der kan tænkes ind under kulstofs kredsløb i naturen, kan findes under temaet Kulstofkredsløb.

Der er vand over alt! ¾-dele af jorden er dækket af oceaner. I tillæg har vi søer, vandløb, sne og

gletsjer. Levende organismer kan indeholde optil 99 % vand. Både fotosyntesen i planterne og

celleåndingen i alle levende organismer er afhængig af reaktioner i cellerne, som foregår i vand.

Fælles mål

Fællesmål, som relaterer sig til temaet Vand og liv hentet fra faghæfterne i Fysik/kemi, geografi og

Biologi.



kende levende cellers bygning og

funktion

give eksempler på og sammenligne

forskellige arters tilpasninger i bygning,

funktion og adfærd i forhold til føde,

næringsstoffer, vand, oxygen og

temperatur

kende forskellige celletyper og deres

funktion, herunder nerve- og muskelceller

samt kønsceller

beskrive hovedtræk af vand og kulstofs

kredsløb i naturen (fælles med

fysik/kemi og geografi)

kende til grundvandsdannelse i

Danmark og forhold, der har indflydelse

på vores muligheder for at indvinde

rent drikkevand (fælles med fysik/kemi

og geografi)

59



anvende enkle fysiske begreber og

sammenhænge i beskrivelsen af

fænomener, der knytter sig til vejr og

klima, herunder vands tilstandsformer,

temperatur, tryk, luftfugtighed, gnidnings

- elektricitet og vindhastighed (fælles

med fysik/kemi)

beskrive vigtige forhold, der har

indflydelse på vejr og klima - herunder

menneskelige aktiviteter, der kan

påvirke vejr og klima (fælles med

fysik/kemi)

kende enkle modeller, herunder

forestillingen om, at stof er opbygget af

partikler

beskrive nogle grundstoffer og kemiske

forbindelser, der har betydning for liv

eller hverdag

kende generelle egenskaber ved

hverdagens stoffer og materialer,

herunder tilstandsformer, surhedsgrad,

varmeudvidelse, elektrisk- og termisk

ledningsevne

beskrive hovedtræk af vands og kulstofs

kredsløb i naturen (fælles med biologi og

geografi).

kende til grundvandsdannelse i Danmark

og forhold, der har indflydelse på vores

muligheder for at indvinde rent

drikkevand (fælles med biologi og

fysik/kemi)



60

anvende enkle fysiske begreber og

sammenhænge i beskrivelsen af

fænomener, der knytter sig til vejr og

klima, herunder vands tilstandsformer,

temperatur, tryk, luftfugtighed, gnidnings

- elektricitet og vindhastighed (fælles

med fysik/kemi)

beskrive vigtige forhold, der har

indflydelse på vejr og klima - herunder

menneskelige aktiviteter, der kan

påvirke vejr og klima (fælles med

fysik/kemi)



geografi)

kende til grundvandsdannelse i Danmark

og forhold, der har indflydelse på vores

muligheder for at indvinde rent

drikkevand (fælles med biologi og

fysik/kemi)

”Vand og liv” i bogsystemerne

I det nedenstående er der givet eksempler på, hvilke kapitler/sider (fra de mest brugte grundbøger)

der berører temaer kost og krop.

Biologi

Bios

(Gyldendal)

Ind i Biologien

(Alinea)

Xplore

(GO-forlaget)


Ferskvand

(s 6-27)

Skov

(6-

29)

Kyst

og

hav

(30-

45)

Økologi

(22-37)

Forurening

(84-97)

Affald

(98-105)

Det åbne

land

(6-31)

Grundlag

for liv

(32-51)

Ferskvand

(142-169)

Havet –

bærdygtig

udnyttelse

(118-143)

Økosystemer/

Økosystemer

(9-13)

Modeløkosystemer

(14-17)

To økosystemer

(18-19)

Regnskov – et

økosystem

(20-37)

Ørkenen – et

økosystem

(38-49)

Jordens

vejr

(27-45)

Seje

planter

med

stærke

rødder

(60-73)

Det er

bare

vand

(88-107)

Ingenting

forsvinder

(114-127)

Fysik/kemi

Kosmos

(Gyldendal)

Naturens univers

(Alinea)

Xplore Fysik/kemi

(GO-forlaget)

61

A B C 7. kl. 8.

kl.

9.kl. 7 8 9

Stofegenskaber

(28-45)

Tryk og opdrift

(47-63)

Stoffer i

hverdagen (107-

125)

Tilstandsformer (12-

25)

Vand, hydrogen og

oxygen (63-69)

Den blå planet (93-

121)

Jordens vejr

(16-31)

Det er bare

vand (84-

103)

Geografi

Geos

(Gyldendal)

Ind i geografien

(Alinea)

Xplore Geografi

(GO-forlaget)


Vejr og klima

(110-134)

Råstoffer (18-

22)

Vandets kredsløb

(63-88)

Vejret (89-112)

Det er bare vand

(92-113)

Emne 1 – Vands tilstandsformer

Vand er et af de få stoffer, vi finder naturligt i alle tre tilstandsforme. Is, vand og vanddamp har helt

specielle egenskaber, som knytter sig til den tilstandsform, de er i.

Handske på kolbe

Faglig sammenhæng

Forsøget udforsker det fænomen, at vand fylder mere som vanddamp end i

væskeform. Der er hydrogenbindinger (brintbindinger) mellem vandmolekyler i

både fast form og væskeform. I is ordner vandmolekylerne sig i et regelmæssig,

tredimensionalt netværk med en relativt åben struktur. Det giver større tomrum

mellem vandmolekylerne i is end i vand i flydende form. Isen tag mere plads og

udvider sig. Det gør, at is får mindre massefylde end vand, og dermed flyder i

vand. Når vand skifter tilstandsform fra væske til gas, sker der en endnu større

ændring i massefylde. Samtlige hydrogenbindinger brydes, og vandmolekylerne

kan bevæge sig uafhængig af hinanden.

Vand har størst massefylde ved + 4 °C. Vand har en massefylde (densitet) på 1,00

kg/L ved + 4 °C og 0,958 kg/L ved 100 °C, mens vanddamp blot har massefylden

0,000590 kg/L ved 100 °C og 1 atm.


Faglige mål Eleven skal kunne vise, at vand har større massefylde i flydende form end i

dampform.


Engangshandsken udvider sig efterhånden som der dannes vanddamp i kolben.

Der vil på et tidspunkt opstå en ligevægt, således at handsken ikke længer

62

udvider sig. Det skyldes, at vanddampen kondenserer (fortætter) på indersiden af

handsken og løber tilbage i kolben. Der opstår altså et lille vandkredsløb. Så snart

kolben afkøles, vil vanddampen kondensere, og handsken klapper sammen.

OBS! Massefylde er ikke et nemt begreb for eleverne. Man kan overveje, om man blot

vil fokusere på rumfanget, når mængden af vand er ”konstant”.

Som et demonstrationsforsøg kan man som lærer vente med at sætte handsken

fast på kolben til ca. et minut efter, at vandet er kommet i kog i kolben. Således

sikrer man, at al atmosfærisk luft er drevet ud af kolben og erstattet med

vanddamp. Når man efterfølgende afkøler kolben, vil handsken skubbes ind i

kolben af den omkringliggende atmosfære, fordi der nu ikke er noget ”luft” tilbage

i kolben.

Faglige begreber Varme, vanddamp, termisk energi, kinetisk energi, faseskift, bevægelse,

massefylde.


Sikkerhed Eleverne bør instrueres i at lave en opstilling, som sikrer, at de ikke skoldes ved kontakt med kogende vand eller vanddamp.

Lav din egen is

Faglig sammenhæng

Forsøget går ud på at fryse flødeis ved hjælp af en kuldeblanding.

Ren is smelter, når temperaturen bliver 0 °C. Ved smeltpunktet råder ligevægten:

H2O (s) ↔ H2O (l)

Ved smeltningen brydes de permanente brintbindingerne mellem

vandmolekylerne, og det kræver energi. Vi må derfor konstant tilføre energi i

form af varme fra omgivelserne, for at isen skal smelte. Temperaturen kommer

ikke over 0 °C, før al is er smeltet.

Når vi opløser salt i blandingen, vil temperaturen i ”kuldeblandingen” falde. Saltet

sænker smeltepunktet, så smeltning nu vil kunne ske ved temperaturer langt

under 0 °C. I en kuldebladning af 3 vægtdele knust is og 1 vægtdel natriumklorid

(kogsalt) vil blandingstemperatur synker til ca. −21 °C. Temperaturfaldet skyldes

ikke saltet i sig selv, men smeltningen af is. Smeltning af is kræver energi, og

energien tages fra ”kuldeblandingen” (blanding af is, vand og salt), og så falder

temperaturen.

Vi kan forklare det ændrede smeltepunkt på ”mikroniveau” med, at ionerne

påvirker bindingsforholdet i vand, således at det ikke kræver så meget energi, at

bryde de permanente brintbindinger.

Kuldeblandingens temperatur vil være under frysepunktet til ismassen. Ismassen

63

vil derfor fryse til ”is”. Frysningen af ismassen frigør energi, og vil medvirke til at

temperaturfaldet i elevernes ”ismaskine” bliver knapt så stor som i en ren

”kuldebladning”.


Faglige mål Eleven skal kunne lave en kuldebladning af is, vand og salt og forklare

energiovergangene i kuldeblandingen med at smeltning kræver energi.


Når vi opløser salt i blandingen, vil isen smelte og temperaturen i

”kuldeblandingen” falde. Smeltning af is kræver energi.

Ismassen fryser til ”flødeis”, og det frigør energi.

OBS! Kuldeblandinger kan være svære at forstå for elever. Det er vigtig at diskutere

energiovergangene med eleverne: Salt ”køler” ikke. Derimod sænker saltet

smeltepunktet til is således, at isen ”snydes” til at blive ved med at smelte ved

temperaturen godt under 0 °C. Temperaturfaldet skyldes at smeltning af isen

”stjæler” varmeenergi fra i kuldeblandingen. Dette ”tyveri” kan vi måle med et

termometer og observere ved, at ismassen fryser til flødeis.

Husk at begrebet ”varme” i naturfag per definition er energi som overføres fra et

sted til et andet pga. en temperaturforskel. Varme er ikke noget, man kan have

(på samme måde som man ikke kan have et ”kys” – det er noget, der også blot

eksisterer, som noget der ”overføres”) – derimod kan man have ”varmeenergi” (=

termisk energi).

Man skal også overveje brugen af ordet ”is” – og måske skelne mellem

”isterninger” og ”flødeis”, så der ikke opstår misforståelser.

Vi kan sagtens lave kuldebladninger med andre stoffer end salt. Det kan være

sjovt at prøve med fx sukker.

Faglige begreber Tilstandsform, fase, smelt, fryse, smeltepunkt, temperatur, varme. varmeenergi.

Forberedelse Indkøb af ingredienser til ismassen. Nedfrysning af isterninger.


Vand og damp

Faglig sammenhæng

Forsøget udforsker vandets tilstandsformer. Vand fylder mere som vanddamp

end i væskeform. Samtlige hydrogenbindinger mellem vandmolekylerne brydes,

og vandmolekylerne kan bevæge sig uafhængig af hinanden.



0,000590 kg/L ved 100 °C og 1 atm.

64

Forsøget berører også energiforhold ved kogning. Når vandet koger, går energien

med til at ændre tilstandsformen (bryde hydrogenbindingerne) og ikke til at

ændre temperaturen. Den varme Q, vi må tilføre for at fordampe massen m vand,

kalder vi for specifik fordampningsvarme (Lf):

Lf = Q/m

Vi måler specifik fordampningsvarme i J/Kg. (NB! Den specifikke fordampning er

en ”lille smule” temperaturafhængig).

H2O (l) ↔ H2O (g), Lf = 2257 kJ/kg (ved 100 °C og 1 atm)

Når vanddampen kondenserer, frigøres fordampningsvarmen.


Faglige mål Eleven skal kunne koge vand og forklare de fænomener, som opstår med

ændringer i vands tilstandsform.


Efterhånden som eleverne varmer vand op i kolben, vil der i begyndelsen frigøres

små luftbobler, der har været opløst i vandet. Opvarmningen får også luften i

kolben til at udvide sig, således at der bobler luft ud af røret, der går ned i karet

med vand. Disse bobler er altså luft. Når vandet varmes op til kogepunktet, sker

der en ændring i tilstandsform fra væske til gas. Vanddampen fortrænger luften i

kolben og presses ud igennem slange/rør og ud i karet. Eleverne kan observere,

at boblerne, som nu dannes ved udløbet af glasrøret, nu ændrer karakter.

Boblerne af vanddamp kollapser (imploderer) umiddelbart efter, at det rammer

det kolde vand i karet. Kollaps af boblerne larmer! Derudover sker der nu en

hurtig temperaturstigning i karet, da vanddampen kondenserer og frigør sin

fordampningsvarme.

Når der slukkes for bunsenbrænderen, vil den vanddamp, der nu fylder kolben,

fortætte til vand. Atmosfæretrykket vil nu presse vand fra karet tilbage i kolben.

OBS! Forsøget egner sig godt til at diskutere forskellen på vand i væskeform og i

gasform. Det kræver både nøjagtige observationer og fagbegreber for at forklare

det, der sker.

Eleverne vil nok beskrive sidste del af forsøget som et tilbagesug. Diskuter

forskellen på, at ”undertrykket” i kolben ”suger” vandet tilbage, og at lufttrykket

underfor kolben presser vandet tilbage i kolben, med eleverne.

Faglige begreber Vands tilstandsformer, massefylde, tryk, temperatur, varme, termisk energi.


Sikkerhed Det er vigtigt, at opstillingen bliver lavet således, at der ikke er risiko for, at den vælter. Der er meget energi i varmt vandt, og endnu mere energi i vanddamp!

65

Æg og dåser

Faglig sammenhæng

Forsøget udforsker vandets tilstandsformer; specielt vand og vanddamp. Vand

fylder mere som vanddamp end i væskeform. Samtlige hydrogenbindinger

mellem vandmolekylerne brydes, og vandmolekylerne kan bevæge sig uafhængig

af hinanden.



0,000590 kg/L ved 100 °C og 1 atm. Det vil sige, at 1,00 kg vand ved 100 °C fylder

1,04 L i væskeform og 1695 L som vanddamp.

Det vil derfor opstå et stort undertryk i en beholder, der er fyldt med vanddamp,

som kondenserer til vand i væskeform.


Faglige mål Eleven skal forklare det undertryk, der opstår, når vand kondenserer i en

(næsten) lukket beholder.


Vanddampen kondenserer (fortætter) indeni kolben, når opvarmningen stopper.

Vanddamp (med volumen som kolben) omdannes til et lille volumen vand i

væskeform. Ægget bliver presset ind i kolben, fordi det omgivende lufttryk ikke

længere modsvares af et tilsvarende tryk inde i kolben.

Vanddampen kondenserer (fortætter) meget hurtig indeni sodavandsdåsen, når

opvarmningen stopper, og dåsen vendes på hovedet i koldt vand. Vanddamp

(med volumen som sodavandsdåsen) omdannes til et lille volumen vand i

væskeform. Sodavandsdåsen kollapser, fordi det omgivende lufttryk ikke længere

modsvares af et tilsvarende tryk inde i dåsen.

OBS! Dette er to små forsøg, som vækker underen hos eleverne og kræver en

forklaring. Lad eleverne opstille hypoteser og diskuter, hvordan de kan afprøves.

NB! Det er det omgivende lufttryk, der presser ægget ind, ikke ”undertrykket” der

suger.

Faglige begreber Vanddamp, temperatur, undertryk, kinetisk energi, termisk energi, massefylde.

Forberedelse Koge æg og fremskaffe sodavandsdåse.

Sikkerhed Selv om eleven benytter en grillhandske, er det muligt at brænde sig. Så gennemgå forsøgsbeskrivelsen nøje med eleverne.

66

Emne 2 – Vejr og klima

Vand spiller en meget vigtig rolle i Jordens vejr- og klimasystem. Vanddamp er for eksempel en

drivhusgas. Fordampning og kondensering er helt centrale processer for at forstå energiomsætningen

i atmosfæren.

Sky i flaske

Faglig sammenhæng

Når man pumper luft ind i flasken, udfører man et arbejde. Arbejdet øger luftens

termiske energi, og det kan man observere som en temperaturstigning. Når luften

slippes hurtig ud af flasken, er det den, som udfører et arbejde på omgivelserne.

Energien, der skal til for at udføre arbejdet, tages fra den termiske energi, og

dermed falder temperaturen. Damptrykket er afhængigt af temperaturen. Når

temperaturen stiger vil mere vand kunne fordampe. Når temperaturen falder

igen, vil vanddamp fortætte til små vandråber. Og det er disse vandråberne, der

ses som en hvid sky.


Faglige mål Eleven skal kunne gennemføre et forsøg, der viser princippet for skydannelse.


Der dannes en fin tåge af små vanddråber, der kondenserer, når luften lukkes ud

af flasken. Det er det samme, som sker, når en sky dannes, fordi varm, fugtig luft

stiger opad til et lavere atmosfæretryk og derfor udvides. Det er selve udvidelsen,

der giver temperaturfaldet. Temperaturfaldet gør, at man når dugpunktet.

OBS! Fysikken bagved forsøget er måske mere sammensat, end man kan forvente at

eleverne forstår. Derfor: Læg hovedvægt på det rent observerbare. Kan eleverne

koble ”skyen” i flasken med den skydannelse, der sker i naturen?

Faglige begreber Tryk, faseskift (fortætning), energi, udvidelse, omgivelser.



Vandets kredsløb

Faglig sammenhæng

Vandets kredsløb (den hydrologiske cyklus) er den kontinuerlige cirkulation af

vand mellem oceanerne, atmosfæren og Jordens overflade. Vandets kredsløb

drives af solenergien, og er nødvendig for alt liv på Jorden. Når vandet bevæger

sig igennem kredsløbet, veksler det mellem tilstandsformene fast stof (is), væske

(vand) og gas (vanddamp). Vandet bevæger sig fra vandlager til vandlager, for

eksempel fra vandløb til ocean, gennem processer som fordampning, nedbør,

afstrømning og grundvandsbevægelse.

Vandet kan opholde sig i lang tid i gletsjer, søer eller grundvand, men er hele

tiden i bevægelse tilbage til oceanern. Opholdstiden i grundvand og gletsjere kan

være tusinder af år; i atmosfæren derimod er opholdstiden kort, i gennemsnit ca.

10 døgn.

67

Størstedelen af det vand, som årlig cirkulerer, fordamper fra oceanerne og falder

som nedbør tilbage på oceanerne. Differencen løber tilbage til oceanerne fra

landjorden eller fordamper fra landjorden.


Faglige mål Eleven skal være i stand til at lave en enkel model af vandet kredsløb.


En mulig måde at løse opgaven på: akvariet indrettes med et hav samt en ø med vat og karsefrø. Akvariet dækkes med husholdningsfilm, der skal slutte tæt. Øen placeres i den ene ende. Isterningerne/ eller små sten lægges i en bunke på filmen, over øen.

OBS! Eleverne skal så vidt muligt selv konstruere deres kredsløb. De skal bygge modellen på baggrund af de overvejelser, de gør sig om kulde og varme, fortætning og fordampning, regn og tørke etc. Modellen kan udbygges med en større ø med en sø (en fordybning i midten), der også kan vise tilbageløb til havet. Hvis solenindstrålingen ikke er kraftig nok, kan der bruges en kraftig lampe i stedet.

Faglige begreber Fortætning, kondens, plantevækst, nedbør, fordampning, energi.

Forberedelse Ingen specielle, udover indkøb af materialer.


Vands massefylde

Faglig sammenhæng


kg/L ved + 4 °C.

Et temperaturspringlag (termoklin) skiller det varme overfladevand i en sø eller

havet fra det kolde bundvand. De to lag kan kun vanskeligt blandes, fordi det

varme vand har en lavere massefylde (er lettere) end det kolde. Springlag er en af

årsagerne til, at der kan udvikles langvarige iltsvind i bundvand. Først når

temperaturen i overfladevandet falder om efteråret, nærmer massefylden sig

bundvandets, så vinden kan blande de to lag og føre vand med ilt til bunden.


Faglige mål Eleverne skal kunne udføre et forsøg, der viser, at vandets massefylde er

temperaturafhængig, og at det er en vigtig faktor for at forklare omrøring i en

vandmasse.


Det røde, ”varme” vand vil ligge ovenpå det blå, ”kolde” vand.

OBS!

Faglige begreber Massefylde, temperatur, springlag, cirkulation.


68


Emne 3 – Vandrensning

Mennesker har brug for rent drikkevand. Drikkevand må ikke indeholde sygdomsfremkaldende

mikroorganismer eller giftstoffer. Vi kan derfor anvende forskellige metoder til rensning af

drikkevand:

Filtrering, hvor vandet passerer en si med tilstrækkeligt fin maskestørrelse.

Kogning, hvor vandet bringes i kog længe nok til, at mikroorganismer er uskadeliggjort eller

dræbt. Kogning kan også fjerne "hårdhed" i vandet ved at kalk udfældes som kedelsten.

Metoden fjerner dog ikke andre mineralske stoffer fra vandet.

Destillation, hvor vandet bringes i dampform ved kogning, hvorefter dampen fortættes under

afkøling.

Filtrering med aktivt kul.

Omvendt osmose er en metode, hvor man udnytter en såkaldt halvgennemtrængelig hinde

(membran). Ved omvendt osmose sætter man den forurenede vandmængde under et tryk, der

er stærkt nok til at presse vandet igennem hinden.

Demineralisering er en proces, hvor vandet passerer et filter med harpiksagtige stoffer, der

binder metalioner.

Regnvandets tur gennem undergrunden

Faglig sammenhæng

Forsøget går ud på at bestemme gennemløbstiden til vand gennem forskellige

jordtyper. Vandet skal passere:

Sand er sedimenter, der har en diameter på ca. 0,06-0,5 mm. Kornene er

ofte afrundede.

Jord kan have mange forskellige udseender og egenskaber, men består af

en blanding af både ler (meget fint), fint og groft sand, samt organisk

materiale.

Ler er meget fine sedimenter med en diameter på under 0,002 mm.

Lerpartikler er ofte flade.

Tidsramme Forsøget kan afvikles i løbet af en lektion. Faglige mål Eleven skal kunne bestemme gennemløbstiden for vand gennem forskellige

jordtyper.

Faglige begreber Grundvand, jordtyper, grundvandsdannelse, overflade vand, vandkredsløb

Forberedelse Ingen specielle Sikkerhed Der er ikke nogle specielle sikkerhedsmæssige risicis forbundet med dette forsøg.

69

Vandrensning med destillering

Faglig sammenhæng Destillation er en metode til adskillelse af væsker eller faste stoffer med

forskellige kogepunkter. Adskillelsen foregår ved at opvarme blandingen i

en beholder, hvorfra et af stofferne fordamper. Dampen afkøles til

fortætning, og kondensatet opsamles i en separat beholder.

Tidsramme Forsøget kan afvikles i løbet af en lektion. Faglige mål Eleverne skal kunde planlægge og gennemføre et forsøg, som demonstrerer

rensning af vand ved destillation.

OBS! Eleverne skal introduceres for destilleringsopstilling.

Enten gennem et papir med en forsøgsopstilling, eller ved at have stillet en

model op på katederet, som de kan kigge efter.

Hvis klassen har brug for en udfordring mere, kan bakterieindholdet også

testes. Dette kan gøres med Uricult testen.

De to type af vandrensning kan sammenlignes. Hvad virker bedst? Er der

fordele/ulemper ved dem? Fx energiforbrug ved destillering.

Faglige begreber pH, surhedsgrad, destillering, organisk spildevand, kemisk spildevand.

Forberedelse Opskrift på de to typer spildevand – hver gruppe skal have 400 ml af hver

spildevandstype til rådighed.

ORGANISK SPILDEVAND (skal laves et par dage i forvejen):

- En liter lunken vand i en tom sodavandsflaske med skruelåg - 3 spiseskefulde kaffegrums - 3 spiseskefuld jord fra haven - 5 spiseskefuld mælk

Skru låget på og ryst flasken. Lad den så stå lunt et par dage – evt. weekenden over. Lad vandet bundfælde sig. Når det skal bruges, hæld da forsigtigt, så bundfaldet ikke kommer med. KEMISK SPILDEVAND:

- En liter lunken vand i en tom sodavandsflaske med skruelåg - 1 spiseskefuld opvaskemiddel - 1 spiseskefuld vaskepulver - 2 spiseskefuld kalkfjerner

Skru låget på og ryst flasken. Dette kan bruges med det samme.

Sikkerhed Der skal benyttes sikkerhedsbriller og handsker.

70

I henhold til At-meddelelse 4.01.07 bør rengøringsmidler, der er klassificeret som ætsende, ikke anvendes af eleverne. Dog må eleverne godt arbejde med brugsklare blandinger af rengøringsmidler, hvor det koncentrerede rengøringsmiddel er ætsende, blot den brugsklare blanding ikke er ætsende.

Vandrensning, mekanisk

Faglig sammenhæng

Det første trin i renseprocessen vil være at fjerne større enheder, sand, fedt og

grove partikler. Dette fjernes gerne ved mekanisk rensning med en rist.


Faglige mål Eleverne skal kunde planlægge og gennemføre et forsøg, som demonstrerer

mekanisk rensning af vand.

OBS! Hvis klassen har brug for en udfordring mere, kan bakterieindholdet evt. også

testes. Dette kan fx gøres med Uricult testen.

Hvis der er tidsmangel, kan den ene halvdel af grupperne i klasserne lave denne

opgave, mens den anden laver vandrensning ved hjælp af destillering (se

foregående øvelse: Vandrensning, destillering).

De to type af vandrensning (mekanisk og destillering) kan sammenlignes. Hvad

virker bedst. Er der fordele ulemper ved dem. Fx energiforbrug ved destillering.

Faglige begreber pH, surhedsgrad, kemisk spildevand, organisk spildevand, mekanisk rensning.

Forberedelse Opskrift på de to typer spildevand – hver gruppe skal have 400 ml af hver

spildevandstype til rådighed.

ORGANISK SPILDEVAND (skal laves et par dage i forvejen):

- En liter lunken vand i en tom sodavandsflaske med skruelåg - 3 spiseskefulde kaffegrums - 3 spiseskefuld jord fra haven - 5 spiseskefuld mælk

Skru låget på og ryst flasken. Lad den så stå lunt et par dage – evt. weekenden over. Lad vandet bundfælde sig. Når det skal bruges, hæld da forsigtigt, så bundfaldet ikke kommer med. KEMISK SPILDEVAND:

- En liter lunken vand i en tom sodavandsflaske med skruelåg - 1 spiseskefuld opvaskemiddel

71

- 1 spiseskefuld vaskepulver - 2 spiseskefuld kalkfjerner

Skru låget på og ryst flasken. Dette kan bruges med det samme.


Emne 4 – Vand og liv

Vand er et grundlæggende stof for alle levende organismer. Vand er forudsætningen for, at der findes

liv på Jorden. En stor del af Jordens planter og dyr lever i kortere eller længere tid i et vandigt miljø.

Det er jo helt oplagt, at disse organismer er afhængige af vand, men alle andre dyr og planter er altså

også afhængige af vand.

Hos mennesket udgør vand mellem 60 – 65 % af legemsvægten. Vand er langt den største stofgruppe i

menneskekroppen.

Vand har flere vigtige roller i organismen:

• Vand bruges til opløsning og transport af stoffer. Rigtig mange stoffer kan opløses i vand, dog

ikke fedtstoffer. På den måde kan stofferne transporteres rundt i cellen og hos flercellede

organismer rundt i hele organismen. Vand benyttes bl.a. til transport af næringsstoffer og ilt

inde i cellerne, ligesom vand er med til at fjerne affaldsstofferne. Fx urinstof.

• Vand indgår i kemiske reaktioner. Vand indgår ofte i de mange biokemiske reaktioner, som

finder sted i en organismes celle.

• Vand bruges til temperaturregulering. Sved og blod består hovedsageligt af vand. Når vi bliver

varme af at bevæge os kraftigt eller af at opholde os i høje temperaturer, cirkulerer blodet

hurtigere i vores årer for at regulere temperaturen i kroppen. For at undgå, at kroppens

temperatur stiger for meget øges blodgennemstrømningen til huden. Blodkarrene tæt ved

huden sørger for, at varmen afgives til omgivelserne. For at øge varmeafgivelsen til

omgivelserne forøger hudens svedkirtler svedproduktionen. Fordampningen af sveden øger

kroppens afgivelse af varme til omgivelserne.

• Vand smører og blødgør led og væv, vand er hovedkomponenten i de væsker, der smører vore

led, som knæ og albuer, ligesom vandet er med til at blødgøre bl.a. vævet i vores hud.

Vandtransport mellem celler og deres ydre miljø skyldes i høj grad osmose. Dette handler to af

emnets forsøg om.

For landlevende organismer er vandtab en udfordring. Hos pattedyr og herunder mennesket er

huden en meget væsentlig faktor til at fremme en god vandøkonomi. Selv om den ikke er helt

uigennemtrængelig for vandmolekyler, udgør den en vigtig barriere for et alt for stor tab af vand

ved fordampning. Hos mange planter udgør korklaget en tilsvarende barriere. Forsøget Udtørring

med og uden hud handler om betydningen af sådan et væv som fordampningsværn.

Planter består hovedsageligt af vand. Alligevel er planters indhold af vand på et givet tidspunkt kun en

brøkdel af den mængde vand, der konstant transporteres igennem planter. Hos mange planter

72

fordamper mere end 95 % af det optagne vand. Det er hovedsageligt fra plantens blade, der foregår

fordampning. Dette handler forsøget Bladmængde og væskefordampning om.

Transport af vand foregår igennem plantens ledningsstrenge – eller mere præcist igennem vedkarene,

som er en del af ledningsstrengene. Dette handler forsøget Farvede ledningsstrenge om .

Osmose i basilikum

Faglig sammenhæng

Forsøget kan anvendes i forbindelse med temaer, hvor klassen arbejder med

vands betydning for levende organismer. Med forsøget her kan eleverne erfare, at

forskel i saltkoncentration har betydning for vands bevægelse over

cellemembraner.

Osmose er vands diffusion over en halvgennemtrængelig (semipermeabel)

membran som følge af forskellig koncentration af fx sukker eller salt på yderside

og inderside af membranen. En semipermeabel membran har huller, der er så

store, at vandmolekyler kan bevæge sig igennem, men så små, at større molekyler

eller ioner (fx sukker og salt) ikke kan. De opløste stoffer gør koncentrationen af

vand lavere. Jo mere opløst stof, jo lavere vandkoncentration. Vandet vil

diffundere fra et sted med høj vandkoncentration til et sted med lav

vandkoncentration. På grund af den semipermeable membran, vil osmosen ske

fra den side af membranen med lav koncentration af opløst stof til siden med høj

koncentration af opløst stof.

Alle celler er afgrænset af en cellemembran. Cellemembranen er semipermeabel.

Derfor vil vandtransporten af vand ind eller ud af cellen være påvirket af

forskellen af fx saltkoncentrationen inde i og uden for cellen.

I forsøget her benyttes planter. Men princippet med vandbevægelse over

cellemembranen som følge af osmose er det samme for andre organismer. Også

for mennesket.

Når en plantes celler optager vand, vil celleindholdet trykke på cellens cellevægge

– dette kaldes saftspænding. Når planten ikke er saftspændt, det vil sige, når der

ikke er nok vand i cellen til at trykke på cellevæggen, vil blade og skud hænge

slapt ned.

Tidsramme Forsøget kan afvikles i løbet af to lektioner. Opstillingen skal stå i mindst 24 timer.

Faglige mål Eleverne skal erfare, at der er en sammenhæng mellem saltkoncentrationen og

vandets bevægelse over cellemembraner.


Eleverne skal observere, hvad der er sket med planternes stængler og blade.

Blandt andet ved at mærke på stænglernes spændstighed. Denne spændstighed

skal sammenholdes med de forskellige opløsninger, planterne har stået i. At

73

stænglen har mistet spændstighed, kan tolkes som et resultat af, at plantens

celler har mistet vand.

Drøft med eleverne, hvordan deres observationer stemmer overens med

deres hypoteser.


Som opfølgning eller hjælp kan de evt. forsøge at tegne deres forklaringer på

transport af vand over cellemembranen. Ved at tegne en streg som gør det ud for

cellemembran og skrive, hvilke stoffer der er på hver side - vand, salt og

mineraler. Herefter skal de sætte pile på, hvor de tror, de forskellige stoffer vil

bevæge sig hen.

Lad eventuelt eleverne udnytte de muligheder, de har med deres mobiltelefoner

til at dokumentere, hvad der observeres i forbindelse med de enkelte forsøg. Fx

ved at tage billeder.

Efterfølgende kan man lade eleverne efterredigere billederne ved at tilføje pil og

tekst, som uddyber, hvad der observeres.

OBS! Der kan anvendes et stort udsnit af forskellige planter til dette forsøg. Da fx

tulipaner er sæsonvarer, er det også muligt at gennemføre forsøget med

basilikum eller toppene fra forårsløg med rigtig godt resultat. Er der behov for et

hurtigt resultat, er basilikum at foretrække. Med basilikum kan man få et

brugbart resultat inden for et par timer. Forårsløgene tager noget længere tid.

Tilsættes der frugtfarve til vandet i reagensglassene, vil man på tulipanen med

vandhanevand og demineraliseret vand se farvestoffet på stænglerne og have

mulighed for også at tale om vandtransport i planter. Forsøget kan evt.

kombineres med forsøget ”farvede ledningsstrenge”.

Faglige begreber Osmose, ioner, salt, halvgennemtrængelig membran, celle, cellemembran,

vandbevægelse, diffusion.

Forberedelse Indkøb af planter


Udtørring med eller uden hud

Faglig sammenhæng


vands betydning for levende organismer eller andet tema, hvor der sættes fokus

på plantens opbygning og funktion. Med forsøget her kan eleverne undersøge

sammenhæng mellem korklag (Kartoffelskrællen består bl.a. af kork) og

fordampning af vand fra kartoffelknoldens indre væv. Forsøget lægger op til, at

74

der gøres sammenligningen mellem hudens (hos mennesket) og korkens (hos

kartoffelknolden) rolle som fordampningsværn.

Tidsramme Forsøget kan igangsættes i løbet af en lektion. Forsøget skal dog følges af eleverne over et par uger – se øvelsesvejledningen.

Faglige mål Eleverne skal erfare, at der er sammenhæng mellem tilstedeværelsen af et

korklag på kartoffelknolden og fordampning af vand fra kartoffelknoldens væv.

Eleverne skal kunne overføre dette til hudens tilsvarende rolle i forhold til at

forhindre for stor vandtab fra kroppens væv


Eleverne skal registrere, hvor meget vand, der er forsvundet fra de to kartofler –

den ene med skræl, den anden uden. Vandtabet erkendes ved vægttab.

Drøft sammenhænget mellem vægttab og fordampning af vand med

eleverne.



Drøft med eleverne, hvilke sammenhænge der er mellem

kartoffelknoldens korklag (skræl) og menneskekroppens hud.


til at dokumentere, hvad der observeres i forbindelse med de enkelte forsøg. Fx

ved at tage billeder.

OBS! Det kan være en god idé at oprette en mappe på skolens server til hver gruppe,

hvor de kan lægge deres billeder op undervejs. Både så de har styr på dem, og alle

i gruppen kan benytte dem. Til sidst kan alle billederne sættes op kronologisk, så

man kan se udviklingen.

I forsøg er der observeret, at den skrællede kartoffel har mistet 75% af sin vægt

på en måned, mens den uskrællede kun mistede 4% i samme tidsperiode

Faglige begreber Fordampning, hud, vand, vandtab

Forberedelse Ingen


Vand i cellerne

Faglig sammenhæng Forsøget kan anvendes i forbindelse med temaer, hvor klassen arbejder

med vands betydning for levende organismer. Med forsøget kan eleverne

erfare, at forskel i sukkerkoncentration har betydning for vands bevægelse

over en halvgennemtrængelig (semipermeabel) membran.

Osmose er vands diffusion over en semipermeabel membran som følge af

forskellig koncentration af fx sukker eller salt på yderside og inderside af

75

membranen. En semipermeabel membran har huller, der er så store, at

vandmolekyler kan bevæge sig igennem, men så små at større molekyler

eller ioner (fx sukker og salt) ikke kan. De opløste stoffer gør

koncentrationen af vand lavere. Jo mere opløst stof, jo lavere

vandkoncentration. Vandet vil diffundere fra et sted med høj

vandkoncentration til et sted med lav vandkoncentration. På grund af den

semipermeable membran vil osmosen ske fra den side af membranen med

lav koncentration af opløst stof til siden med høj koncentration af opløst

stof.

Alle celler er afgrænset af en cellemembran. Cellemembranen er

semipermeabel. Derfor vil vandtransporten af vand ind eller ud af cellen

være påvirket af forskellen af fx sukkerkoncentrationen inde i og uden for

cellen.

I forsøget her benyttes hinden omkring et hønseæg. Men princippet med

vandbevægelse over æggets hinde som følge af osmose er det samme for

celler. Også for menneskets celler.

Tidsramme Forsøget kan afvikles i løbet af 2 - 3 lektioner. At fjerne æggeskallerne tager ca. 24 timer og selve osmoseforsøget tager 1-2 dage. Opstilling 2 x 15 min.

Faglige mål Eleverne skal erfare, at der er en sammenhæng mellem

sukkerkoncentrationen og vandets bevægelse over cellemembraner.


Eleverne skal observere, hvad der er sket med de to æg. Observationerne

gøres ved at registrere vægtforøgelse /-tab efter, at æggene har ligget i

henholdsvis postevand og sirup.

Lad eleverne opstille hypoteser om, hvad der vil ske med de to æg,

inden forsøget igangsættes. Drøft efterfølgende med eleverne,

hvordan deres observationer stemmer overens med deres

hypoteser.




Hvilke sammenhænge er der mellem vægtændringerne og den

væske, æggene var placeret i?

Drøft med eleverne, hvilke sammenhænge der er mellem det, de

observerer i forsøget og kroppen.

Lad eventuelt eleverne udnytte de muligheder, de har med deres

mobiltelefoner til at dokumentere, hvad der observeres i forbindelse med de

enkelte forsøg. Fx ved at tage billeder. Efterfølgende kan man lade eleverne

efterredigere billederne ved at tilføje pil og tekst, som uddyber, hvad de har

76

observeret.

OBS! Vær sikker på at eleverne er klar over, at det er sukkerindholdet i sirup, der

skaber det osmotiske potentiale.

Forsøget kan varieres ved at bruge en saltopløsning i stedet.

Faglige begreber Osmose, ioner, salt, halvgennemtrængelig membran, celle, cellemembran,

vandbevægelse, diffusion.

Forberedelse Indkøb af æg

Sikkerhed

Pas på at eleverne ikke får eddike i øjnene – brug eventuelt

sikkerhedsbriller.

Eddikesyre er i henhold til Arbejdstilsynets At-vejledning C.0.1 et organisk

opløsningsmiddel.

10 % eddikesyre har følgende H-sætninger:

H314 - Forårsager svære ætsninger af huden og øjenskader. H226 - Brandfarlig væske og damp.

Almindelig husholdningseddike (7 %) vil dog normalt ikke have en faremærkning.

Farvede ledningsstrenge

Faglig sammenhæng


vands betydning for levende organismer eller andet tema, hvor der sættes fokus

på plantens opbygning og funktion. Med forsøget her kan eleverne undersøge,

hvor i en plante vandtransporten foregår.

Langt de fleste planter optager vand gennem deres rødder, hvorefter det sendes

op til plantens øvrige dele (stængel, blomst og blade) gennem plantens

ledningsstrenge.

Ledningsstrenge består af to typer væv, som udgør hvert deres rørsystem:

sivævet som forestår transport af organisk materiale (fx sukker, proteiner,

hormoner mv.), og vedvævet som forestår transport af vand og næringssalte.

Ledningsstrengene afstives af styrkevæv, som er placeret mellem ved-og sivævet.

Ledningsstrengene er dog placeret lidt forskelligt i plantens stængel, afhængig af

om det er planter, der tilhører gruppen af enkimbladede eller gruppen af

tokimbladede planter. Enkimbladede planters stængler har på et tværsnit

ledningsstrengene liggende spredt ud over hele tværsnittet. Hos tokimbladede

77

planters stængler er ledningsstrengene ordnede i en krans (el. cirkel) på

tværsnittet, med sivævet placeret yderst og vedvævet inderst i hver

ledningsstreng.

Tulipan tilhører gruppen af enkimbladede planter og bladselleri tilhører gruppen

af tokimbladede planter.

Tidsramme Forsøget kan afvikles i løbet af to lektioner. Forsøget kan igangsættes i den ene lektion, og den fordampede mængde vand kan observeres i den næste.

Faglige mål Eleverne skal erfare, at der er en sammenhæng mellem en plantes samlede

bladareal og plantens fordampning af vand.


Eleverne skal observere, hvilke områder i plantens stængel, der er blevet farvet.

Det er vigtigt at drøfte med eleverne, hvorfor disse dele af planten er blevet

farvet, så eleverne kan erkende, at vandet transporteres igennem specielt væv –

ledningsstrengene.

Forsøget lægger op til, at eleverne skal tegne det, de observerer.

Alternativt kan man udnytte de muligheder, eleverne har med deres

mobiltelefoner til at dokumentere, hvad der observeres i forbindelse med de

enkelte forsøg. Fx ved at tage billeder. Efterfølgende kan man lade eleverne

efterredigere billederne ved at tilføje pil og tekst, som uddyber, hvad eleverne

har observeret.

OBS! Som alternativ til frugtfarve kan der benyttes blæk til farvning af

ledningsstrengene.

Klip den nederste del af stænglen af under vand. Luftbobler i ledningsstrengenes

vedkar kan forhindre vandtransporten op igennem planten.

Man kan lade eleverne lave et tværsnit af stænglen og observere de farvede

ledningsstrenge under en stereolup. De farvede ledningsstrenge på tværsnittet af

bladselleriens tværsnit kan observeres med det blotte øje.

Faglige begreber Vandtransport, ledningsstrenge, plante, stængel.

Forberedelse Indkøb af tulipaner / bladselleri


Bladmængde og vandforbrug

Faglig sammenhæng


vands betydning for levende organismer eller tema, hvor der sættes fokus på

plantens opbygning og funktion. Med forsøget her kan eleverne undersøge

sammenhæng mellem en plantes samlede bladareal og fordampning fra planten.

78

Langt de fleste planter optager vand gennem deres rødder, hvorefter det sendes

op til plantens øvrige dele (stængel, blomst og blade) gennem plantens

ledningsstrenge.

På bladenes overflade findes et stort antal spalteåbninger. Hos hovedparten af

planter er de fleste spalteåbninger placeret på undersiden af bladet.

Spalteåbningerne har flere funktioner, bl.a. at lukke CO2 ind i plantens blade, så

det kan indgå i fotosyntesens dannelse af sukker. Samtidigt med at planten

optager CO2 , vil der fordampe vand. I tørre perioder kan det det være en ulempe,

hvis fordampningen bliver for stor. Derfor kan planten lukke spalteåbningerne,

så fordampningen nedsættes – men en vis fordampning kan ikke undgås.

Fordampning fra bladene er dog også en livsvigtig funktion for planten. Bl.a.

medfører fordampningen, at planten afkøles, og selve fordampningen er

drivkraften bag transporten af vand fra rødderne op i planten.

Fra røddernes rodhår vandrer vandet ind til røddernes ledningsstrenge. Herfra

starter den opadgående transport af vandet. Langt det meste vand transporteres

til bladene og herfra ud til spalteåbningerne. Fra spalteåbningerne bliver

vandmolekylerne afgivet til den omgivne luft (der foregår en fordampning). Det

er fordampningen der – populært sagt – ”trækker” vandet op igennem plantens

ledningsstrenge. Det vil sige: jo større bladareal, jo større fordampning… og jo

større transport af vand op igennem planten.

Tidsramme Forsøget kan afvikles i løbet af to lektioner. Forsøget kan igangsættes i den ene lektion, og mængden af fordampet vand kan registreres i den følgende.

Faglige mål Eleverne skal erfare, at der er sammenhæng mellem en plantes samlede

bladareal og plantens fordampning af vand.


Eleverne skal registrere hvor meget vand, der er forsvundet.

Drøft med eleverne, hvordan mængden af forsvunden vand registreres,

og om resultaterne fra de forskellige opstillinger kan sammenlignes.



Drøft med eleverne, hvilke sammenhænge der er mellem den mængde

vand, der er ”forsvundet”, og antal blade på planten.

Drøft med eleverne, hvilken fysiologi hos planten, der har indflydelse på

fordampningen

OBS! Der kan gøres brug af andre planter end basilikum, fx bladrige grene/kviste fra et

træ eller busk. Sørg for at plantedelene (bortset fra forskellige antal blade) er

nogenlunde ens, så forsøgene er sammenlignelige.

Klip den nederste del af stænglen af under vand. Luftbobler i ledningsstrengenes

vedkar kan forhindre vandtransporten op igennem planten.

79

Faglige begreber Vandtransport, fordampning, vandoptag, ledningsstrenge, plante, stængel, blad,

spalteåbninger.

Forberedelse Fremskaffe planter til forsøget.


80

Temaet ”Kulstofkredsløb” Temaet Kulstofkredsløb indeholder seks emner med tilhørende idéer til øvelser:

1. Carbon (2 øvelser)

2. Fotosyntese (3 øvelser)

3. CO2’s egenskaber (2 øvelser)

4. Udledning af CO2 (3 øvelser)

5. Drivhuseffekten (1 øvelse)

6. Kalk (2 øvelser)

Temaet er rettet mod de tre fag biologi, fysik/kemi og geografi og væsentlige dele af det trinmål, de tre

fag deler på 8. klassetrin: beskrive hovedtræk af vand og kulstofs kredsløb i naturen. Emner og øvelser,

der kan tænkes ind under vands kredsløb i naturen, kan findes under temaet Vand og liv.

Carbon indgår i et stort og vidt forgrenet kredsløb i naturen, hvor det hele tiden udveksles mellem

reservoirer i oceanet, på land og i atmosfæren. I oceanerne findes carbon især i form af opløst

kuldioxid og i levende organismer som plankton. På land findes carbon især i levende planter og i

organisk materiale, som nedbrydes i de øverste jordlag. I atmosfæren findes carbon i form af

kuldioxid. Endelig findes carbon i undergrunden som fossilt organisk kulstof og kalksten.

Som det fremgår af ovenstående, er kulstofkredsløbet meget kompliceret, og det kan være svært at få

det fulde overblik over for eleverne. Som et supplement til klassens grundbøger i biologi, fysik/kemi

og geografi, tilbyder vi med dette tema en række videoer og tilhørende øvelser, som dykker ned i nogle

væsentlige delelementer af kulstoffets kredsløb. Der bliver sat specielt stort fokus på kuldioxidens

rolle i kredsløbet.

Fælles mål

Fællesmål, som relaterer sig til temaet Kulstofkredsløb hentet fra faghæfterne i Biologi, Fysik/kemi,

og Geografi.



kende udvalgte organismer og deres placering i

fødekæder, samt anvende begreber om deres

livsytringer, herunder fødeoptagelse,

respiration, vækst, formering og bevægelse

beskrive den biologiske betydning af

energistrømme, samt udvalgte kredsløb i

forskellige økosystemer

81

gøre rede for hovedtræk ved fotosyntese og

respiration, herunder disse processers

betydning i økosystemer (fælles med

fysik/kemi)

beskrive hovedtræk af vand og kulstofs

kredsløb i naturen (fælles med fysik/kemi og

geografi)



gøre rede for hovedtræk ved fotosyntese

og respiration, herunder disse processers

grundlæggende betydning i økosystemer

(fælles med biologi)



geografi).

give eksempler på, at der ved

energiforsyning ofte produceres stoffer

og varme, der påvirker miljøet

beskrive, hvorledes anvendelse af

råstoffer eller materialer kan påvirke

ressourceforbrug, miljø og

affaldsmængde, herunder kul, plast og

træ

forklare, hvordan indgreb i naturens

stofkredsløb kan påvirke miljøet,

herunder anvendelse fossilt brændsel



kende processerne i et geologisk

kredsløb: forvitring, erosion, transport,

aflejring og bjergartsdannelse

82


kredsløb i naturen (fælles med

fysik/kemi og biologi)

kende til naturlige klimasvingninger og

menneskets påvirkning af Jordens klima -

herunder hvorledes CO2 udledes og

indgår i naturen

beskrive vigtige forhold, der har indflydelse på

vejr og klima - herunder menneskelige

aktiviteter, der kan påvirke vejr og klima (fælles

med fysik/kemi)

Kulstofkredsløb i bogsystemerne

I det nedenstående er der givet eksempler på hvilke kapitler/sider (fra de mest brugte grundbøger)

der berører temaet kulstofkredsløb.

Bios

(Gyldendal)

Ind i Biologien

(Alinea)

Xplore

(GO-forlaget)


Skov

(6-

29)

Økologi (22-37)

Forurening (84-

97)

Opsamling (s.

120-130)

Grundlag

for liv

(32-51)

Globale

miljøproblemer

(92-117)

Økosystemer

(9-13)

Modeløkosystemer

(14-17)

Ingenting

forsvinder

(114-127)

Kosmos

(Gyldendal)

Naturens univers

(Alinea)

Xplore

Fysik/kemi

(GO-

forlaget)

A B C 7 8 9 7 8 9

Ild

(147

-

169)

Luft (91-

109)

Global

miljøkem

i (152-

173)

Kemisk

produktio

n (113-

133)

Forbrændingsprocesse

r og kuldioxid (71-79)

Tema

4:

Kulsto

f og

klima

(89-

118)

Den

livgivend

e jord

(105-

121)

Du bliver hvad

du spiser (91-

109)

Bæredygtighe

d (110-123)

83

Geos

(Gyldendal)

Ind i geografien

(Alinea)

Xplore Geografi

(GO-forlaget)


Jordens klima (121-

124)

Den livgivende jord (114-127)

Emne 1- Carbon

Carbon er grundstof nr. 6 i det periodiske system og kaldes i kemien for carbon. Det forkortes til et C.

I ren form kendes carbon bl.a. i to forskellige former: grafit og diamant. Det meste carbon findes dog i

kulstofforbindelser. Carbon er det grundstof af alle, som indgår i flest kemiske forbindelser.

De fleste carbonforbindelser er organiske stoffer, og der er mange af dem. Det skyldes, at

carbonartomerne kan binde sig til hinanden på mange forskellige måde. Nogle organiske stoffer

indeholder tusinder af carbonatomer. Ud over carbonartomer findes der i de organiske molekyler altid

atomer af hydrogen og som oftest også ilt.

Nogle stoffer, der indeholder carbon, regnes ikke for organiske stoffer. Fx kuldioxid (CO2) og

calciumcarbonat (CaCO3).

Carbontest

Faglig sammenhæng


kulstof og dets rolle i naturen (herunder kulstoffets kredsløb) eller et tema, hvor

der sættes fokus på, hvordan man identificere forskellige stoffer i naturen. Med

øvelsen kan eleverne undersøge, hvordan man identificerer stoffer, der

indeholder kulstof.

Sod er næsten rent kulstof, som dannes ved en ufuldstændig forbrænding af

kulstofholdige stoffer. De kulstofholdige stoffer vil ved ophedning danne dampe

og gasser, som forbrænder i en flamme. Soddannelsen foregår i flammen, hvori

kulstofholdige gasser gennemgår en ufuldstændig forbrænding pga. mangel på ilt.

Stoffernes indhold af hydrogen vil typisk forbrænde (og danne vand), mens

kulstoffet (eller blot en lille del af det) forbliver uforbrændt tilbage. Soddannelsen

skyldes altså iltmangel i flammen. Iltmanglen kan forårsages af for lille

lufttilførsel eller af dårlig sammenblanding af luft og brændbar gas.

Når opvarmningen af et stof foregår i et reagensglas, vil ilttilførslen blive

reduceret. Hvis det er et kulstofholdig stof, der opvarmes til en tilstrækkelig høj

temperatur, vil der foregå en ufuldstændig forbrænding, og der vil dannes sort

sod.

Fremkomsten af den sorte farve indikerer, at det er et kulstofholdigt stof, der

opvarmes i reagensglasset.

Når man opvarmer et materiale uden luftens adgang med det formål at uddrive

flygtige stoffer, kaldes det en tørdestillation. I de fleste tilfælde sker processen

84

ved så høj temperatur, at stoffet delvis nedbrydes, således at der opnås større

mængder destillat. Destillatet kan være kulstof. Når man laver trækul, er det en

tørdestillation.

Tidsramme Forsøget kan afvikles i løbet af én lektion.

Faglige mål At eleverne erfarer, at der findes en metode til at identificere stoffer, som

indeholder kulstof.


Ved tørdestillation skal eleverne afgøre om bestemte stoffer indeholder kulstof.

Resultaterne indføres i skemaet som vist i forsøgsvejledningen.

Ud fra forsøgsresultaterne skal eleverne give et bud på andre stoffer, de kender

fra deres hverdag, som sandsynligvis også indeholder kulstof.

Drøft med eleverne, hvilken teori der ligger bag carbon-testen

Drøft med eleverne, om der er nogle bestemte forhold, der karakteriserer

stoffer, som indeholder kulstof


til at dokumentere, hvad der observeres i forbindelse med forsøget. Fx ved at tage

billeder eller små videosekvenser af det der sker i reagensglassene.

OBS! Nogle af reagensglassene kan være meget besværlige at gøre rene efter

carbontesten (specielt den med sukker), så det vil være fordelagtigt at vælge en

billigere type eller gamle brugte reagensglas, som alligevel trænger til at blive

udskiftet. Vær dog sikker på, at de pågældende reagensglas tåler opvarmning.

Faglige begreber Carbon (kulstof), organiske forbindelser, sod, ufuldstændig forbrænding.

Forberedelse Fremskaffe de materialer der skal anvendes (se forsøgsbeskrivelsen)

Sikkerhed Udvis altid ekstra agtpågivenhed, når der arbejdes med ild. Eleverne skal benytte sikkerhedsbriller.

Hvad indeholder carbon

Faglig sammenhæng


kulstof og dets rolle i naturen (herunder kulstoffets kredsløb) eller et tema, hvor

der sættes fokus på, hvad forskellige stoffer består af.

Tidsramme Øvelsen kan afvikles i løbet af én lektion.

Faglige mål At eleverne erfarer, at en lang række stoffer indeholder kulstof.


Eleverne skal finde frem til nogle ting, de vil undersøge indeholder kulstof.

Eleverne skal fremkomme med begrundede bud på, hvilke af stofferne, de tror,

85

der indeholder kulstof og føres ind i tabelen, der er anvist i forsøgsbeskrivelsen.

Drøft med eleverne om der er specielle karakteristika ved stoffer, som

indeholder kulstof

OBS! Eleverne kan forud for denne øvelse med fordel have gennemført øvelsen carbon-

test.

Det kan måske være svært for eleverne at finde frem til stoffer, som er oplagte at

vurdere på. Læreren kan - som opstart - anvise bestemte ting, der kan tages

udgangspunkt i og derefter lade elevernes nysgerrighed tage over.

Vær opmærksom på, at mange af de metaller, vi bruger i dagligdagen (fx stål),

faktisk indeholder en smule kulstof.

Faglige begreber Kulstof, kulstofforbindelser, organisk stof, uorganisk stof.

Forberedelse Sørg for at der er nogle eksemplariske stoffer i lokalet, som eleverne kan

udvælge.


Emne 2- Fotosyntese

Fotosyntesen er en vigtig proces i kulstoffets kredsløb. Ved denne proces fikseres luftens CO2 (hvis det

er planter i et vandigt miljø, er det CO2 opløst i vandet, der fikseres), og carbonet indbygges i organiske

forbindelser.

I plantecellernes kloroplaster (grønkorn) reagere kuldioxid og vand med hinanden, og der dannes ilt

og glukose:

6 CO2 + 6H2O + lysenergi ---> C6H12O6 + 6O2

Energien til processen kommer fra sollyset.

Ilten afgiver planten til omgivelserne. Glukosen kan planten bruge til opbygning af en lang række

andre organiske stoffer, som er med til at opbygge planten.

Glukosen kan også optages i plantecellernes mitokondrier, hvor det respireres, og der dannes

kuldioxid og vand. Herved får planten omdannet energi, som planten kan udnytte til energikrævende

livsprocesser. Så længe planten er i vækst, er den samlede fotosyntese dog større end den samlede

respiration, og der foregår en nettoopbygning af organisk materiale (nettoprimærproduktion).

86

Fotosyntese og lys

Faglig sammenhæng


planters rolle i kulstofkredsløbet eller et tema, hvor der sættes fokus på plantens

generelle opbygning og funktion. Med øvelsen kan eleverne undersøge

sammenhæng mellem lysintensitet og planters afgivelse af ilt.

Det er energi fra sollyset, som driver fotosyntesen:


Som det ses af ovenstående ligning producere planten ilt i forbindelse med

fotosyntesen. Ilten fra fotosyntesen diffunderer fra planten ud til omgivelserne.

I forsøget anvendes vandplanten vandpest. Når planten befinder sig i et vandigt

miljø, kan den producerede ilt let erkendes som små bobler, der dannes ved

planten og efterhånden begynder at stige op igennem vandsøjlen.

Mængden af iltbobler kan give et billede af fotosynteseaktiviteten. Jo flere

iltbobler, jo større fotosynteseaktivitet.

Sammenhænget mellem fotosyntes og lysintensitet (jo større lysintensitet, jo

større fotosyntese) gælder kun inden for et begrænset intensitetsområde. Man

siger, at planten når et lysmætningsniveau, hvor yderligere lys ikke fører til øget

fotosyntese. Dette skyldes, at det enzymatiske beredskab sætter en begrænsning

på hvor meget CO2, der kan fikseres pr. tidsenhed.

Tidsramme Forsøget kan afvikles i løbet af én lektion.

Faglige mål At eleverne erfarer, at der er sammenhæng mellem lysintensitet og fotosyntese

(mængden af ilt dannet ved fotosyntese).

At eleverne gør sig erfaringer med indsamling af data, repræsentation af data og

tolkning af de indsamlede data.


Eleverne skal registrere antallet af bobler vandpesten producerer i ét minut.

Registreringen gentages flere gange med forskellige afstande mellem vandpest og

lyskilde (OHP’eren). Eleverne skal registrere afstanden mellem plante og lyskilde

for hver tælling af iltbobler.

Efterfølgende skal eleverne indsætte resultater i et koordinatsystem, og der

fremstilles en grafisk repræsentation af de indsamlede data:

x- aksen: afstand mellem plante og lyskilde.

y- aksen: antal bobler pr. minut.

Man kan med fordel indføre de indsamlede data i et regneark og lade regnearket

generere den grafiske repræsentation.

87

Drøft med eleverne, hvor mange målinger der skal foretages

o Hvor mange gange skal afstanden mellem plante og lyskilde

varieres?

o Kan det være en fordel at registrere antallet af bobler per minut

flere gange med den samme afstand mellem plante og lyskilde?

Hvordan findes en middelværdi?

Drøft med eleverne, hvordan den grafiske repræsentation skal udformes?

Skal det fx være en graf eller et pindediagram?

Drøft med eleverne, hvilke sammenhænge der er mellem lysintensitet og

produktion af ilt.

Drøft med eleverne hvilken sammenhæng der er mellem plantens

produktion af ilt og plantens fiksering af kulstof.

OBS! Sørg for at bruge frisk vandpest.

Sørg for at der er tilstrækkeligt med CO2 i vandet, fx ved at bruge danskvand (m.

brus) eller gennemblæs vandet med udåndingsluft.

Man kan også anvende andre lyskilder end OHP’er. Sørg blot for, at det er en

kraftig lyskilde. Et lysbilledapparat kan fx godt bruges.

Faglige begreber Fotosyntese, lysenergi, ilt, kuldioxid, lysintensitet

Forberedelse Fremskaffe vandpest til forsøget.


Fotosyntese og CO2

Faglig sammenhæng



generelle opbygning og funktion. Med øvelsen kan eleverne registrere, at planter

optager kuldioxid.

Det er energi fra sollyset, som driver fotosyntesen:


Som det ses af ovenstående ligning forbruger planten kuldioxid i forbindelse med

fotosyntesen. Kulstoffet fikseres i den producerede glukose og dermed i det

organiske stof, planten opbygger.

I forsøget her anvendes vandplanten vandpest. Når planten befinder sig i et

vandigt miljø, optager den kuldioxid, som er opløst i vandet. Mængden af opløst

kuldioxid i vandet kan man få en indikation af ved at tilsætte CO2-indikator. CO2-

indikatoren skifter fra rød til gul, når CO2-indholdet stiger. Hvis CO2-indholdet

88

falder, bliver farven først orange og derefter mørkere rød.

Det er kun så længe, at planten modtager lysenergi, at den vil fiksere kuldioxid.

Hvis der ikke er lys tilstede (fx om natten), vil planten udelukkende respirere, og

så vil den udskille kuldioxid til omgivelserne.

Tidsramme Forsøget kan opstilles i løbet af én lektion – det tager ca. 15-20 minutter. Samlede varighed 2 døgn.

Faglige mål At eleverne erfarer, at planten – så længe at den modtager lysenergi – forbruger

kuldioxid.


Eleverne skal registrere farveskiftet i CO2-indikatoren.

Lad eleverne, i forbindelse med forsøgsopstillingen, give bud på, hvad der

sker (de opstiller hypoteser). Drøft med eleverne, hvad de bygger deres

hypotese på.

Drøft med eleverne, hvorfor der skal indgå et kontrolglas (glasset uden

vandpest).

Drøft med eleverne, hvad de erfarer, når de blæser udåndingsluft

igennem vandet med CO2-indikatoren. Hvad er det CO2-indikatoren viser?

Drøft med eleverne, hvilke sammenhænge der er mellem plantens

fotosyntese og det farveskifte, de observerer.


til at dokumentere, hvad der observeres i forbindelse med forsøget. . Fx ved at

tage billeder af reagensglassene lige efter opstillingen og ved øvelsens afslutning.

OBS! Sørg for at bruge frisk vandpest.

Hvis glassene kontrolleres meget tideligt om morgenen, kan det være, at eleverne

ikke kan erkende et tydeligt farveskifte (vandet i glasset med vandpest er stadig

gul), da planten igennem natten kun har respireret og dermed udskilt kuldioxid.

Forsøget kan udvides med endnu et reagensglas med vand, CO2-indikator og

vandpest. Reagensglasset pakkes ind i stanniol (så planten slet ikke modtager

lys). Planten kan ikke foretage fotosyntes og vil derfor ikke fiksere vandet

kuldioxid. Vandets indhold af kuldioxid vil derimod stige i dette glas, da planten

udelukkende respirerer.

Faglige begreber Fotosyntese, lysenergi, , kuldioxid, indikator

Forberedelse Fremskaffe vandpest til forsøget.


89

Byg fotosyntesen

Faglig sammenhæng

Øvelsen kan anvendes i forbindelse med et tema, hvor klassen arbejder med


generelle opbygning og funktion. Med øvelsen får eleverne erfaringer med de

stoffer, der indgår i fotosyntesen på molekyleniveau.

6 CO2 + 6 H2O ---> C6H12O6 + 6 O2

For hvert molekyle glukose, der produceres i fotosyntesen, produceres der også 6

molekyler ilt. Til denne produktion forbruges der 6 molekyler kuldioxid og 6

molekyler vand.

Hvert molekyle er opbygget af atomer. Det samlede antal kulstof-, ilt- og

hydrogen-atomer på begge sider af lighedstegnet er det samme.


Faglige mål At eleverne gør sig erfaringer med reaktionsligningen for fotosyntesen og de

stoffer, der indgår i fotosyntesen.

At eleverne gør sig erfaringer med forskellige måder at repræsentere disse

stoffer på.


Eleverne skal arbejde med molekylemodeller og derefter finde materialer i

undervisningslokalet, som indeholder eller er opbygget af de samme stoffer

(molekyler), som de har lavet molekylemodeller af.

Opgaven med at bygge fotosyntesen med molekylebyggesæt kan gøres på mange

forskellige måder, alt efter hvad man har som fokus. Eleverne skal højst

sandsynlig have hjælp til at konstruere glukosemolekylet, så måske man skulle

starte med at bygge dette i fællesskab.

Det til opgaven skrevne eksempel skal ses som et forslag!

Man kan også benytte karton, sakse mv. og klippe figurer ud, som skal illustrere

stofferne.


til at fastholde deres molekylemodeler og de stoffer (på makroniveau), de har

fundet. Fx ved at tage billeder eller små videosekvenser.

OBS! Eleverne kan også tegne de forskellige molekyler. På nettet kan man hente

programmet CemSketch, som kan downloades på www.acdlabs som freeware. Ud

over at man kan tegne modeller af molekylerne, får man en grafisk opfattelse af

modellernes størrelse og rumlige udformning meget lig det, der fremkommer i de

fysiske modelle eleverne har udarbejdet. Ligeledes kan man i programmet skifte

imellem forskellige modelrepræsentationer af molekylerne.

http://www.acdlabs/

90

Faglige begreber Fotosyntese, lysenergi, ilt, kuldioxid, vand, glukose, molekyle, atom,

reaktionsligning, model, stofbevarelse.

Forberedelse Vedrørende anden del af opgaven, hvor eleverne skal finde makroskopiske

udgaver af deres molekyler, kan forberedes en rullevogn med et udvalg af stoffer

(eller repræsentationer af stoffer), som eleverne kan vælge imellem.

Sikkerhed Der er ikke nogle specielle sikkerhedsmæssige risici forbundet med denne øvelse.

Emne 3- CO2’s egenskaber

I atmosfæren er kulstoffet hovedsageligt bundet i kuldioxid. Kuldioxidkoncentrationen i

atmosfæren er på knap 0,04 % (385 ppm). Ved jordens overflade under normale temperaturer er

kuldioxid en gas. Den er lugtløs og farveløs. Kuldioxid har den kemiske formel CO2. Kuldioxids

kemiske struktur giver det den egenskab, at det kan absorbere varmestråling. Det er netop denne

egenskab, der gør, at CO2 virker som drivhusgas.

Ved atmosfærisk tryk kan kuldioxid kun findes i to tilstandsformer; som en gas, og ved

temperaturer under -78,5 °C som et fast stof, der ligner fin, tætpakket sne (tøris). Væskeformen

opstår ved tryk over 5,1 atm. Dette udnyttes ved opbevaring af kuldioxid på trykflaske.

Kuldioxid kan opløses i vand. En del af kuldioxiden vil reagere med vand og danne

hydrogencarbonat (HCO3-):

CO2 + H2O <=> [H2CO3] <=> H+ + HCO3

-

Kuldioxid + vand <=> kulsyre <=> proton + hydrogencarbonat

Oceanerne indeholder store mængder kulstof, hvilket er 93% af den samlede tilgængelige

kulstofmængde. Hovedparten af dette findes som hydrogencarbonat.

Kuldioxid anvendes i industri og samfund til mineralvand og fadøl, ildslukkere, bedøvelse,

beskyttelsesgas ved svejsning, som konservering ved pakning af nærings- og nydelsesmidler,

øgning af luftens indhold af kuldioxid i drivhuse og til køling og frysning.

CO2 i vand

Faglig sammenhæng Kuldioxid har en forholdsvis lav opløselighed i vand. Som for alle gasser

gælder det, at opløseligheden i vand afhænger af gastrykket.

Yderligere afhænger opløseligheden af vandets temperatur. Jo lavere

temperatur, jo mere gas kan der opløses i vandet.

Når CO2 opløses i vand, danner CO2 svage bindinger til vandmolekylerne.

Hvis temperaturen i vandet stiger, mindskes styrken af bindingerne og

dermed også mængden af opløst CO2. Dette princip gælder for alle

http://da.wikipedia.org/wiki/Celsius

91

vandopløselige gasser. Opløseligheden af CO2 i vand er 3,48 g/l ved 0 ˚C

og 1,45 g/l ved 25 ˚C.

Når CO2 opløses i vand reagerer det til en vis grad med vand, og der

opstår følgende ligevægt:

CO2 + H2O <=> H2CO3

H2CO3 (kulsyre) er en syre, der yderligere vil reagere med vand efter

følgende ligevægt:

H2CO3 + H2O <=> HCO3- + H

+

Dannelsen af H

+ medfører, at opløsningen bliver mere sur.

I forsøget anvendes to forskellige indikatorer til bestemmelse af, om der

er kuldioxid til stede: Mættet kalkvand og CO2-indikator.

Mættet kalkvand giver ved tilstedeværelse af kuldioxid bundfald af calciumcarbonat:

Ca(OH)2(aq) + CO2(g)-> CaCO3(s) + H2O(l)

Calciumhydroxid + kuldioxid -> calciumcarbonat + vand

Calciumcarbonat er tungtopløseligt, og vil hurtigt udfælde sig som et hvidt bundfald.

CO2-indikatoren er egentlig en pH-indikator, der skifter fra rød til gul, når pH’en falder (CO2-indholdet stiger). Hvis pH’en stiger (CO2-indholdet falder), bliver farven først orange og derefter mørkere rød.


Faglige mål At eleverne gør sig erfaringer med, at kuldioxid kan opløses i vand.

At eleverne bliver fortrolige med to indikatorer til påvisning af kuldioxid:

mættet kalkvand og CO2-indikator


Eleverne skal observere, hvad der sker med henholdsvis det mættede

kalkvand og CO2-indikatoren, når der opløses kuldioxid i de to væsker.

Drøft med eleverne, hvad en indikator er

Drøft med eleverne, hvad det er, der er årsagen til, at de to

indikatorer reagere, som de gør

Drøft med eleverne, hvad indikatorerne kan bruges til

Drøft med eleverne, om indikatorerne kan bruges til at undersøge

om andre stoffer indeholder kuldioxid (fx udåndingsluft, cola,

postevand)

92


mobiltelefoner til at fastholde deres observationer med de to indikatorer. Fx

ved at tage billeder eller små videosekvenser af, hvordan de to indikatorer

reagerer.

OBS! Vær opmærksom på CO2indikatorens farve inden forsøget igangsættes.

Faglige begreber Kuldioxid, opløselighed, indikator, mættet kalkvand, CO2indikator.

Forberedelse Ingen

Sikkerhed

Kalkvand er en basisk, og dermed en ætsende væske. Brug af

sikkerhedsbriller er påbudt.

Overskydende kalkvand må ikke hældes i afløbet, men bortskaffes som

kemisk affald. Skal hældes i affaldsdunken til basisk væsker.

Mættet kalkvand har følgende H-sætning:

H318 - Forårsager alvorlig øjenskade.

CO2-indikatoren ikke klassificeret som farligt. Den har dog følgende H-

sætninger:

H335 - Kan forårsage irritation af luftvejene. H319 - Forårsager alvorlig øjenirritation. H315 - Forårsager hudirritation. H225 - Meget brandfarlig væske og damp.

CO2 som ildslukker

Faglig sammenhæng For at en brand kan opstå og vedligeholdes, kræves der tre ting: et brandbart

materiale, en antændelsestemperatur og tilstedeværelsen af tilstrækkeligt ilt.

Hvis et af elementerne fjernes – fx ilt – vil en brand slukkes.

Brandtrekanten er et udtryk indenfor brandslukning. Ovenstående tre

elementer illustreres normalt som værende siderne i brandtrekanten.

Sammensættes disse elementer, kan ilden opstå – fjernes et af elementerne

slukkes ilden (eller kan ikke opstå).

Densiteten af kuldioxid er væsentlig højere end densiteten af atomsfærisk

luft. Ved atmosfærisk tryk og en temperatur på 25 oC er densiteten af

kuldioxid 1,80 g/l, mens densiteten af atmosfærisk luft kun er 1,18 g/l.

http://da.wikipedia.org/wiki/Brandslukning

http://da.wikipedia.org/wiki/Trekant

93

Pga. den høje densitet kan udledningen af kuldioxid fortrænge den

atomsfæriske luft og dermed fortrænge ilten, som er nødvendigt for at

vedligeholde forbrændingen.

En CO2-slukker (kulsyreslukker) indeholder kuldioxid under så højt tryk, at

gassen fortættes til væske. Når væsken frigives med stor hastighed mod

ilden, opnås en dobbelt virkning: 1) indholdet er koldt og sænker

temperaturen, 2) når væsken fordamper fortrænger kuldioxidgassen ilten fra

området.

Når et stearinlys brænder forbruges ilten, og der dannes kuldioxid. Eleverne

kan måske undre sig over, hvorfor lyset i glasset så ikke går ud. Årsagen

skal findes i varmeudviklingen, som skaber en opadgående luftstrøm

omkring flammen. Kuldioxiden bæres derved hele tiden væk fra flammen

og ud af glasset, og der trækkes frisk luft – og dermed ilt – ind i glasset til

flammen.

Til produktion af kuldioxid anvendes bagepulver og eddikesyre. Bagepulver består bl.a. af natriumhydrogencarbonat, NaHCO3, som ved reaktion med eddike (CH3COOH opløst i vand) vil danne en stor mængde carbondioxid.

Bagepulver + Eddike Natriumacetat + Vand +

Carbondioxid

NaHCO3 + CH3COOH CH3COONa + H2O + CO2


Faglige mål At eleverne gør sig erfaringer med, at kuldioxid er tungere end almindelig

atomsfærisk luft, og at dette kan udnyttes til brandslukning idet ilten

fortrænges.


Eleverne skal observere, at flammen går ud, når der hældes kuldioxid ned i

glasset med det tændte fyrfadslys.

Kuldioxiden producerer eleverne selv ved hjælp af bagepulver og eddike.

Drøft med eleverne, hvad der sker under reaktionen mellem

bagepulver og eddike

Drøft med eleverne, hvordan begrebet densitet (vægtfylde) forstås

Drøft med eleverne, hvad densitet er for noget, og hvorfor der er

forskel på de forskellige gassers densitet

Drøft brandtrekanten med eleverne og sæt specielt fokus på iltens

rolle i forbindelse med en brand

Drøft med eleverne, hvad der er årsagen til, at flammen går ud, når der

hældes kuldioxid ned i glasset med det tændte fyrfadslys

94


mobiltelefoner til at fastholde deres observationer med de to indikatorer. Fx

ved at optage små videosekvenser af kuldioxidproduktionen og

”brandslukningen”.

OBS! Vær opmærksom på, at hvis kuldioxiden hældes for langsomt ned i glasset,

kan det trække atmosfærisk luft – og dermed ilt – med ned i glasset, og lyset

bliver ikke slukket.

Nu da vi har fokus på kuldioxids høje densitet, kan man tage drøftelsen om

faren ved et stort udslip af kuldioxid. I områder med fx vulkansk aktivitet kan

kuldioxid fra udsivninger lægge sig i lavninger, og udgør her en potentiel fare

for dyr og mennesker.

Faglige begreber Kuldioxid, forbrænding, massefylde (densitet), brandslukning,

brandtrekanten, ilt.

Forberedelse Indkøb bagepulver

Sikkerhed

Udvis altid ekstra agtpågivenhed, når der arbejdes med ild. Pas på at eleverne ikke får eddike i øjnene – brug eventuelt sikkerhedsbriller. Eddikesyre er i henhold til Arbejdstilsynets At-vejledning C.0.1 et organisk opløsningsmiddel. 10 % eddikesyre har følgende H-sætninger:

H314 - Forårsager svære ætsninger af huden og øjenskader. H226 - Brandfarlig væske og damp.

Almindelig husholdningseddike (7 %) vil dog normalt ikke have en faremærkning. Natron er ikke klassificeret som et farligt stof.

Emne 4 – Udledning af CO2

Kuldioxid er slutproduktet ved enhver forbrænding af stof, som indeholder kulstof. Alle organiske

stoffer indeholder kulstof. Fx mineralske brændsler som kul, olie og gas, der er dannet af levende

organismer for millioner af år siden. Træ, korn, halm og ethanol er eksempler på andre organiske

stoffer, som dog er dannet for langt færre år siden.

Dyr og planters respiration af organisk stof er en anden slags forbrænding. Den foregår ved en

meget lavere temperatur inde i organismernes celler. Denne forbrænding af stof danner også

kuldioxid. Derfor indeholder luften som mennesker og dyr udånder mere kuldioxid, end den luft de

95

indånder. Så længe planter er i vækst, optager de til gengæld mere kuldioxid via fotosyntesen, end

de afgiver via respiration.

Ved gæringsprocesser frigøres også kuldioxid. Her foretager organismen kun en delvis nedbrydning

af det organiske materiale. De fleste gæringsprocesser foregår, hvis der ikke er ilt til stede og

foretages hovedsageligt af bakterier og svampe. Gærsvampe er et eksempel på organismer, som

foretager gæring, hvis der ikke er ilt til stede. Når vi bruger gær i vores dej, er det gærcellernes

produktion af kuldioxid, der får dejen til at hæve.

Afbrænding af flaskegas

Faglig sammenhæng Flaskegas består hovedsageligt af kulbrinterne propan (C3H3) og butan (C4H10). Ved afbrænding dannes vand og kuldioxid. Forbrændingsreaktionen kan for de to gasser kan skrives som: 2 C4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2O C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O Hvis forbrændingsgassen ledes igennem mættet kalkvand, vil kuldioxiden reagere med calciumhydroxiden og danne calciumcarbonat. Calciumcarbonat er tungtopløseligt og vil hurtigt udfælde sig som et hvidt bundfald. Der dannes altså vand og kuldioxid ved afbrænding af de to gasser.

CO2 + Ca(OH)2 ----> CaCO3 + H2O

Hvis forbrændingsgassen ledes igennem vand med CO2-indikator, vil kuldioxiden reagere med vandet og danne kulsyre. Forsuringen vil få CO2-indikatoren til at skifte farve fra rød til gul.


Faglige mål At eleverne erfarer, at der dannes vand og kuldioxid ved forbrænding af

flaskegas.


Eleverne skal observere, om der i det første reagensglas dannes vand, og om

der i det andet reagensglas er indikation på tilstedeværelsen af kuldioxid.

Efterfølgende skal eleverne færdiggøre forbrændingsreaktionen for propan.

Drøft med eleverne, hvad flaskegas er, og hvor det kommer fra

Drøft med eleverne, hvad der sker i forbindelsen med

http://da.wikipedia.org/wiki/Kulbrinter

http://da.wikipedia.org/wiki/Propan

http://da.wikipedia.org/wiki/Butan

96

forbrændingen af flaskegas

Drøft med eleverne, hvad der sker ved forbrænding af andre

kulbrinter


mobiltelefoner til at fastholde deres observationer. Fx ved at optage små

videosekvenser af, hvad der sker ved de to reagensglas.

OBS! Vær sikker på at tragten, der placeres over flammen, er varmebestandig, samt at eleverne holder en tilstrækkelig afstand mellem flamme og slanger, så slangerne ikke smelter. Sørg for at kontrollere elevernes opstilling, inden de går i gang med selve forsøget.

Til påvisning af at dråberne i det første reagensglas faktisk er vand, kan

bruges kobbersulfat. Det blå kobbersulfat indeholder vand (CuSO4-5 H2O),

rent kobbersulfat (CuSO4) er gråhvidt. Opvarmer man det blå kobbersulfat

uddrives krystalvandet – farven bliver gråhvid. Ved kontakt med vand

kommer den blå farve igen.

Forsøget kan eventuelt udvides med afbrænding af andre organiske stoffer.

Fx træ, stearinlys, papir, sukker (dyppet i aske) osv.

Faglige begreber Forbrænding, organiske stoffer, kulbrinter, ilt, kuldioxid, vand.

Forberedelse Ingen

Sikkerhed

Udvis altid ekstra agtpågivenhed, når der arbejdes med ild.

Sørg for at elevernes opstilling er godt fastspændt.

Kalkvand er en basisk, og dermed en ætsende væske. Brug af

sikkerhedsbriller er påbudt. Mættet kalkvand har følgende H-sætning:

H318 - Forårsager alvorlig øjenskade.

Overskydende kalkvand må ikke hældes i afløbet, men bortskaffes som

kemisk affald. Skal hældes i affaldsdunken til basisk væsker.

CO2-indikatoren er ikke klassificeret som farligt. Den har dog følgende H-

sætninger:

H335 - Kan forårsage irritation af luftvejene. H319 - Forårsager alvorlig øjenirritation. H315 - Forårsager hudirritation.

97

H225 - Meget brandfarlig væske og damp.

Indåndings- og udåndingsluft

Faglig sammenhæng

Ved indånding trækkes der ”nyt” luft ned i lungerne. Fra luften i lungerne diffunderer

ilt over i blodet og kuldioxid fra blodet over i lungerne. Med blodet transporteres

ilten ud til kroppens celler, bl.a. kroppens muskelceller. Ude i cellerne anvendes ilten

til cellernes respiration:

C6H12O6 + 6 O2 -------> 6 CO2 + 6 H2O + energi

Energien benyttes bl.a. til musklernes arbejde. Jo mere musklerne skal arbejde, jo

mere energi skal der frigøres i forbindelse med muskelcellernes respiration - og jo

mere kuldioxid og vand produceres der. Kuldioxiden og vandet afgives til blodet og

transporteres til lungerne, hvor det afgives til omgivelserne.

Udåndingsluften indeholder typisk 4 % kuldioxid. Indåndingsluften (som er

atmosfærisk luft) indeholder knap 0,04 % kuldioxid.

I forsøget anvendes der CO2-indikator. CO2-indikatoren skifter fra rød til gul, når CO2-

indholdet stiger. Hvis CO2-indholdet falder, bliver farven først orange og derefter

mørkere rød.


Faglige mål At eleverne erfarer, at udåndingsluft indeholder betydeligt mere kuldioxid end den

luft der indåndes.

At eleverne igennem forsøget får styrket deres forståelse af respirationen.


Eleverne skal observere, hvad der sker med CO2-indikatoren i de to koniske kolber.

Lad eventuelt eleverne komme med et begrundet bud på, hvad der vil ske, inden de

går i gang med selve forsøget.

På baggrund af eventuelle farveskift, skal eleverne vurdere, om der er forskel på

kuldioxidkoncentrationen i henholdsvis ind- og udåndingsluften og give en forklaring

på forskellen.

Drøft med eleverne, hvad CO2-indikatorens rolle i forsøget er

Drøft forsøgsopstillingen med eleverne, så alle er klar over luftens vej gennem

de to kolber

Drøft med eleverne, sammenhænget mellem cellerespirationen, som den

fremstår i respirationsligningen og lungerespirationen (udveksling af gasser

mellem lungerne og omgivelserne)

Lad eventuelt eleverne udnytte de muligheder, de har med deres mobiltelefoner til at

98

fastholde deres observationer. Fx ved at optage små videosekvenser af, hvad der sker

med indikatoren i de to kolber.

OBS! Sørg for at kontroller elevernes opstilling, inden de går i gang med selve forsøget. Faglige begreber

Respiration, kuldioxid, CO2-indikator.

Forberedelse Ingen

Sikkerhed

CO2-indikator er ikke klassificeret som farligt. Den har dog følgende H-sætninger: H335 - Kan forårsage irritation af luftvejene. H319 - Forårsager alvorlig øjenirritation. H315 - Forårsager hudirritation. H225 - Meget brandfarlig væske og damp.

Kul, ilt og CO2

Faglig sammenhæng

Kuldioxid er slutproduktet ved enhver forbrænding af stof, som indeholder kulstof.

I denne øvelse benyttes (næsten) rent kulstof af et stykke kul. Ved en

iltkoncentration, som vi har i atmosfæren, brænder kul ikke med en flamme, men

med gløder (som vi også oplever det, når vi bruger vores grill om sommeren).

Men ilt skal der til, og ilten reagerer med kulstoffet og danner kuldioxid:

C + O2 --------> CO2

For at sætte forbrændingen i gang, skal kulstykker varmes kraftigt op over en

bunsenbrænder. Når kulstykket gløder, kan det føres ned i et fad med koncentreret ilt

og nu vil kulstykket flamme op.


Faglige mål At eleverne erfarer, at forbrænding af kul forbruger ilt og produceres kuldioxid.


OBS!

Faglige begreber

Forberedelse

Sikkerhed

99

Emne 5 – Drivhuseffekten

Jorden tilføres energi fra Solen, i form af lysstråler (kortbølget stråling). Jorden vil absorbere en del af lyset, og omdanne det til termisk energi. Jordoverfladen afgiver den termiske energi, som

varmestråling (langbølget stråling) til atmosfæren og til verdensrummet. I atmosfæren absorberes en

del af varmestrålingen af skyerne og af forskellige gasser. Når varmestrålingen fra jordoverfladen

absorberes af skyer og gasser, varmes atmosfæren op. Atmosfæren afgiver varme, ved at skyerne og

gasserne udsender varmestråling, både ud mod rummet og ned mod jordoverfladen.

De gasser, som absorbere de langbølgede varmestråler, kaldes drivhusgasser. Drivhusgasserne er

kendetegnede ved, at de kun i begrænset omfang absorberer de kortbølgede lysstråler, men i langt

større grad absorberer de langbølgede varmestråler. De vigtigste drivhusgasser er vanddamp og

kuldioxid, men også metan, lattergas, ozon og halocarboner har betydning. Drivhusgasserne er

forudsætningen for at tale om en drivhuseffekt.

Betegnelsen drivhuseffekt henviser lidt misvisende til et drivhus af glas. Den høje temperatur her

skyldes, at glasset i væggene og taget tillader solstrålingen at slippe igennem, men forhindrer

ventilation af drivhuset. Atmosfærens drivhuseffekt skyldes derimod drivhusgassernes evne til at

absorbere infrarød stråling, som nær jordoverfladen hovedsagelig stammer fra overfladen selv.

Atmosfærens evne til at absorbere infrarød stråling ækvivaleres af en tilsvarende evne til at stråle ud

igen, både ud i rummet og ned mod jordoverfladen. Den nedadrettede stråling kaldes

atmosfærestrålingen og giver sammen med Solens strålingsenergi grundlaget for den højere

temperatur ved overfladen.

Der vil altid opstå en ligevægt mellem den energi, der stråler ind, og den der stråler ud. Mængden af

drivhusgasser i atmosfæren har betydning for, ved hvilken temperatur denne ligevægt indstiller sig.

Stiger mængden af drivhusgasser, indfinder ligevægten sig ved en højere temperatur. Falder

mængden af drivhusgasser, indfinder ligevægten sig ved en lavere temperatur.

Uden drivhusgasser i atmosfæren ville Jordens globale middeltemperatur være ca. 33 oC mindre end

den, vi har i dag: ca. -18 oC.

Drivhuseffekten

Faglig sammenhæng

De vigtigste drivhusgasser er vanddamp og kuldioxid. Det er de gasser i

atmosfæren, der har størst absorberingseffekt. Selvom der er langt mere vanddamp

end kuldioxid i atmosfæren, spiller kuldioxid en vigtig rolle som drivhusgas.

Kuldioxid absorberer varmestråling langt bedre end vanddamp.

Store mængder kulstof indgår i et naturligt kredsløb på Jorden, og atmosfærens

kuldioxid er et vigtigt element i kredsløbet. Men det tager årtier til århundreder for

atmosfæren at indstille sig på en ny ligevægt, hvis kuldioxidniveauet ændres. Så

selvom de menneskeskabte kuldioxidudslip er små i forhold til naturens kredsløb af

kulstof, har det en stor effekt.

Atmosfærens koncentration af kuldioxid er siden industrialiseringen steget med

100

cirka 45 %. Det har ført til en strålingspåvirkning på knap 2 watt per kvadratmeter.

I forsøget kan eleverne få erfaring med, at en atmosfære med 100 % kuldioxid (den

ene kolbe) vil opnå en højere temperatur end en atmosfære (den anden kolbe) med

atmosfærisk luft.

De to atmosfærer skabes i to kolber. Den ene skal indeholde almindelig atmosfærisk

luft, den anden fyldes med kuldioxid.

Husk: kuldioxid har en større densitet end atmosfærisk luft og kan derfor bare

”hældes” ned i kolben.

Pæren i forsøget udsender både lys- og varmestråling, men det er kun

varmestrålingen, der er interessant i denne forbindelse. Det er varmestrålingen,

kuldioxiden absorberer og som derefter resulterer i en temperaturstigning.


Faglige mål At eleverne erfarer, at en ”atmosfære” med 100 % kuldioxid opnår en større

temperaturstigning end en ”atmosfære” med atmosfærisk luft, hvis de begge

udsættes for samme mængde varmestråling.


Eleverne skal registrere temperaturstigningen i de to kolber. Det vil være en fordel,

hvis eleverne aflæser temperaturen med jævne mellemrum og får noteret både tid og

temperatur.

Efterfølgende kan dataene sættes ind i et koordinatsystem, og kurverne over de to

temperaturudviklinger kan tegnes.

Drøft selve opstillingen med eleverne. Hvad er pærens rolle? Skal der være

lige lang afstand fra pæren til de to kolber? Skal kolberne have samme

udsende? m.m.

Drøft med eleverne, hvordan de indsamlede data kan repræsenteres i et

koordinatsystem

Drøft med eleverne, hvad årsagen til de forskellige temperaturstigninger i de

to kolber er

Drøft med eleverne, om der er en sammenhæng mellem det, de erfarede

igennem forsøget og teorien om drivhuseffekten

Hvis man har dataloggere til rådighed på skolen, kan disse bruges til opsamling af

temperaturmålingerne i stedet for væsketermometrene. Dataloggerne opsamler både

temperatur og tid, og dataloggeren kan selv generere graferne. Eleverne kan på

denne måde følge med i de to graffers udvikling, samtidigt med at forsøget afvikles.

OBS! Brug en pære, som har en forholdsvis stor varmeafgivelse. I stedet for rundbundede kolber kan fx anvendes koniske kolber. Det er blot vigtigt, at det er samme type og størrelse kolber, der anvendes i samme forsøg.

101

Eleverne skal være bevidste om, at pæren ikke er et billede på Solen! Pæren er i

højere grad et billede på Jorden. Dette kan evt. introduceres ved at tale om, at alt med

en temperatur udsender stråling. At de selv udsender stråling! Evt. fortælle dem, at

der er en sammenhæng mellem legemets temperatur og bølgelængden af den

stråling, den udsender. Man kan evt. sætte en jordskive af pap (eller noget

tilsvarende) foran pæreren. Eller male den, så det ikke er så tydeligt, at den udsender

lys.

Som supplement, kan man evt. lave en kolbe med vanddamp for at sammenligne med

dennes effekt som drivhusgas.

Faglige begreber

Drivhuseffekt, drivhusgas, stråling, varmestråling, lysstråling, absorptions,

temperatur, indstråling, udstråling.

Forberedelse Ingen

Sikkerhed Der er ikke nogle specielle sikkerhedsmæssige risici forbundet med dette forsøg

Emne 6 – Kalk

Kalk er et mineralsk stof, som er udbredt over hele Jorden i forholdsvis store mængder. Kalk bliver i

daglig tale brugt om en gruppe af velkendte stoffer, fx kridt, marmor og kalksten. Kalk er en

udfældning af calciumcarbonat CaCO3. Som det ses af den kemiske formel indeholder calciumcarbonat

(og dermed også kalk) kulstof.

Kalk og syre

Faglig sammenhæng

En syre har den evne, at den kan opløse kalk, og derfor er syre velegnet til afkalkning

af husholdningsmaskiner som kaffemaskiner og vaskemaskiner. Syrer kan også

bruges til rengøringen, hvor man har behov for at fjerne kalk f.eks. fra fliser i

badeværelset eller WC-kumme. Der bruges ofte en svag syre – fx eddikesyre – til

disse opgaver. Når muren skal rense en nymuret væg for kalk, bruger han en lidt

stærkere syre - ofte saltsyre.

I forsøget benyttes saltsyre, og reaktionen kan beskrives således:

2 HCl + Ca(CO3) ---------> CaCl2 + CO2 + H2O

Saltsyre + Kalk ------> Calciumchlorid + Kuldioxid + Vand

Kalken bliver opløst, og der dannes vand, kuldioxid og calciumchlorid. Man kan også

sige, at syren bliver neutraliseret. Det er det landmænd udnytter, når de spreder kalk

på landbrugsarealerne.

102

I forsøget benyttes CO2-indikator. CO2-indikatoren skifter fra rød til gul, når CO2-

indholdet stiger. Hvis CO2-indholdet falder, bliver farven først orange og derefter

mørkere rød.


Faglige mål At eleverne erfarer, hvordan kalk og syre påvirker hinanden.


Eleverne skal observere, hvad der sker i de to reagensglas. På baggrund af den i

forsøgsbeskrivelsen opstillede reaktionsligning, skal eleverne give bud på årsager til

det, de observerer i de to reagensglas.

Drøft med eleverne, hvilken rolle CO2-indikatoren har. Hvad betyder

farveskiftet?

Drøft med eleverne, hvad der er årsag til, at det bruser i reagensglas 1

Drøft reaktionsligningen med eleverne. Drøft med eleverne, hvordan

reaktionen ville være, hvis der blev brugt en anden syre.

OBS! Proppen med hullet skal bruges på reagensglas 1. Der må ikke bruges prop på

reagensglas 2.

Faglige begreber

Syre, kalk, kuldioxid, pH.

Forberedelse Ingen

Sikkerhed

1 M saltsyre er ikke klassificeret som et farlig stof, men har dog følgende H-sætninger:

H335 - Kan forårsage irritation af luftvejene. H314 - Forårsager svære ætsninger af huden og øjenskader.

CO2-indikatoren er ikke klassificeret som farligt. Den har dog følgende H-sætninger:

H335 - Kan forårsage irritation af luftvejene. H319 - Forårsager alvorlig øjenirritation. H315 - Forårsager hudirritation. H225 - Meget brandfarlig væske og damp.

Der bør benyttes sikkerhedsbriller i forsøget. Eleverne skal være instrueret i, hvordan de på en forsvarlig måde samler glasudstyret.

Kemisk forvitring

Faglig sammenhæng Begrebet forvitring bruges af geologer om nedbrydning af fast fjeld eller

sedimenter pga. ydre, geologiske kræfter. Der kan være tale om en fysisk

forvirring, hvor der foregår en mekanisk sønderdeling, eller en kemisk

forvitring, hvor der foregår en kemisk omdannelse af bjergarternes

mineraler.

103

Jordens mineraler kan typisk opløses i jordvand, der indeholder kuldioxid

(od der dannes kulsyre) eller humussyr. Regnvand vil også have en pH på

under 7. Regnvand indeholder også opløst kuldioxid, og der indfinder sig en

ligevægt:

CO2 + H2O <=> [H2CO3] <=> H+ + HCO3

-

Afbrænding af fossile brændstoffer øger, ud over mængden af kuldioxid,

også mængden af andre oxider i atmosfæren, som er med til at forsure

regnvandet.

Udover at det sure regnvand forårsager en kemisk forvitring af en lang

række bjergarter, sætter det også skub i nedbrydningen af bygninger og

statuer.

Ting lavet af kalk (bl.a. marmor) nedbrydes af den sure påvirkning:

CACO3 + 2H+ -----> Ca2+ + H2O + CO2

Eksempelvis bliver en zinktagrende også påvirket af det sure regnvand:

Zn + 2H+ -----> Zn2+ + H2

Syres evne til at opløse kalk udnyttes også i husholdingen. I forsøget kan

eleverne undersøge forskellige kemikaliers evne til at nedbryde kalk. Eller

udtrykt på en anden måde: deres evne til at foretage en kemisk forvitring af

kalk.

Tidsramme Elevernes undersøgelse af forskellige kemikaliers nedbrydning af kalk, kan afvikles i løbet af en lektion. At fjerne æggeskallerne tager ca. 24 timer.

Faglige mål At eleverne erfarer, at kalk kan opløses af forskellige stoffer, og at deres

evne til at opløse kalk er afhængig af deres pH.


I den ene del af øvelsen skal eleverne observere, hvad der er sket med

ægget, når det placeres i eddike.

Lad eleverne opstille hypoteser om, hvad der vil ske med ægget,

inden forsøget igangsættes. Drøft efterfølgende med eleverne

hvordan deres observationer stemmer overens med deres

hypoteser.

I den anden del af øvelsen skal eleverne registrere, hvor stor en del af

kridtet -placeret i de forskellige væsker - der bliver opløst efter 10 minutter,

Eleverne skal også registrere de forskellige væskers pH.

104

Eleverne skal overveje, hvordan de vil repræsentere deres observationer for

resten af klassen.

Drøft med eleverne, hvordan de vil udføre deres undersøgelse

o Hvor meget kridt skal bruges? Skal der bruges lige meget

kridt til hver væske? Har det nogen betydning? Hvordan

vurdere man, hvor meget kridt der er blevet opløst?

o Hvor meget væske af hver slags, skal der bruges? Skal der

bruges lige meget væske af hver slags? Har det betydning i

forhold til at kunne sammenligne de forskellige væskers

evne til at opløse kalk?

o Hvordan og hvornår vil de måle væskernes pH?

Drøft med eleverne, hvad der ligger bag begrebet pH

Drøft med eleverne, hvordan de vil repræsentere deres

observationer

Drøft med eleverne, om der er sammenhæng mellem væskernes pH

og deres evne til at opløse kalk

Drøft med eleverne, om der er sammenhæng mellem deres

observationer og kemisk forvitring af bjergarter, bygninger og

statuer

OBS! Husk at eleverne skal måle væskernes pH før kridtet tilføres.

Overvej om eleverne også skal måle væskernes pH efter forsøget og overvej

hvilke drøftelser, dette kan afstedkomme.

Faglige begreber Syre, kalk, pH, forvitring, kemisk påvirkning.

Forberedelse Fremskaf de sure væsker

Sikkerhed

Der skal benyttes sikkerhedsbriller og handsker. I henhold til At-meddelelse 4.01.07, bør rengøringsmidler, der er klassificeret som ætsende, ikke anvendes af eleverne. Dog må eleverne godt arbejde med brugsklare blandinger af rengøringsmidler, hvor det koncentrerede rengøringsmiddel er ætsende, blot den brugsklare blanding ikke er ætsende.

Documents

Lærervejledning NØRD-Akademiet