8.1 Tryk og atmosfæren

8.1.1 Tryk definition

Tryk fortæller noget om, hvor stor en kraft, der virker på en bestemt overflade. For tryk bruges symbolet p, for pressure på engelsk.

Tryk er kraft per areal

Tryk er kraft per areal

Tryk måles i enheden Newton per kvadratmeter, N/m². Denne enhed kaldes Pascal, Pa.

8.1.2 Atmosfærens tryk

Ved havets overflade har vi 1 atmosfæres tryk. Det svarer til 101325 Pa, altså 101325 N/m².

Atmosfærens tryk

Atmosfærens tryk

Atmosfærens tryk svarer til, at der står et 1 kg’s lod på én cm².

Aktivitet: Lufttryk pr. cm².

Du skal måle lufttrykket i enheden kg per kvadratcentimeter

Aktivitet: Mål lufttryk i kg per kvadratcentimeter

Aktivitet: Mål lufttryk i kg per kvadratcentimeter

Husk: Når sprøjten er trykket i bund, så skal hullet i sprøjtens spids lukkeholde. Det kan eventuelt gøres med en limpistol.


Aktivitet: Konstant tryk.

Mærk hvordan lufttrykket påvirker et stempel med en konstant kraft.

Tøm en sprøjte for luft. Sæt en finger for hullet, og træk stemplet langsomt ud. Bemærk, du skal bruge en konstant kraft.

Tryk på stempel

Tryk på stempel


Det er jordens tyngdekraft, der holder atmosfæren ved jorden. Det er således tyngdekraften, der er årsag til, at der er et lufttryk.

Tyngdekraft og tryk

Tyngdekraft og tryk

Det er lidt sjovt at tænke sig, at hvis vi ved hjælp af Newtons 2. (F=m·a) lov omregner 101325 N, så svarer det til, at der på én m² står en luftsøjle med en masse på 10,3 tons, ved havets overflade her på Jorden, hvor tyngdeaccelerationen er 9,82N/m²:

Næsten alle mennesker på Jorden lever i højder fra 0 til 500 meter over havets overflade. Hvis man går meget højt op ad et bjerg, falder lufttrykket. Man skal cirka 5,6 kilometer op, for at trykket er halveret, og tager man op til toppen af Mount Everest, som ligger i en højde af 8848 m, er trykket kun 1/3 af lufttrykket ved havets overflade.


Frit fald fra Stratosfæren

Link: To har for nyligt ladet sig falde fra Stratosfæren. Felix Baumgartner, 39 km højde, Oktober 2012. Men den rekord blev overgået oktober 2014, og rekorden er nu 41,4 km sat af Google’s Senior Vice President, Alan Eustace.

http://www.paragonsdc.com/stratex/

http://www.redbullstratos.com/

8.1.3 Atmosfærens lag og sammensætning

De forskellige lag i atmosfæren har forskellige navne. Det nederste lag hedder troposfæren. Troposfæren indeholder 80% af alt luft, og det er der, vejrsystemer optræder. Over Troposfæren ligger Stratosfæren, som blandt andet indeholder ozonlaget, som beskytter os mod solens UV lys.

Når man kommer til det yderste lag af stratosfæren, har man passeret 99% af atmosfæren.

Atmosfærens lag

Atmosfærens lag



Atmosfærens sammensætning

Atmosfærens sammensætning

Vores atmosfære består af 78 % kvælstof () og 21 % oxygen – når man ser bort fra vand. Vandindholdet variere fra 0 til 4%.

Den sidste procent består mest af argon og cirka 0,04 procent kuldioxid. Der er mange andre gasser i atmosfæren men kun i lille mængde.

Ozon er én af de gasser der er meget lidt af, men som har stor betydning. Ozon-laget beskytter os mod UV-stråling fra Solen.

8.1.4 Atmosfærisk luft, massefylde

Hvis man tager en kubikmeter atmosfærens luft ved 20 °C og 1 atmosfæres tryk, så vejer den cirka 1,29 kilogram.

Atmosfærisk luft er en blanding af forskellige gasser. Gasserne har i deres rene form forskellige massefylder. De letteste gasser vi kender er hydrogen og helium. Helium bruges som ballonggas.


Aktivitet: Vej luft.

Bestem luftens massefylde. Du skal bruge en konisk kolbe, noget syre, en ballon, en vægt og noget bagepulver eller nogle zinkstykker.

Mål atmosfærens massefylde

Mål atmosfærens massefylde


8.1.5 Overtryk og undertryk

Hvis der er et lavere tryk i en plastflaske, bliver den presset sammen af luften udenfor. I en ballon er der et lille overtryk. Derfor siger den bang, når den baldres.

Overtryk og undertryk

Overtryk og undertryk

Det går stærkt, når 100°C varm vanddamp kondenserer til vand ved stuetemperatur. Vandet fylder mindre end vanddampen, og der skabes et undertryk i dåsen.

Damp i dåse fortættes

Damp i dåse fortættes


8.1.6 Brownske bevægelser

Hvis man ser på røgpartikler i et lysmikroskop, kan man se, at de vibrerer. Det er fordi, de er så små, at de bliver rystet voldsomt rundt på grund af sammenstød med luftens atomer og molekyler. De bevægelser kaldes Brownske bevægelser

De Brownske bevægelser

De Brownske bevægelser


Teknikske anvendelser af gas og væsker under tryk
Gasfjeder

Hvis man spærre gas inde i et stempel eller i en gummislange, virker det som en uopslidelig fjeder. Det bruger vi til gasfjedre og til dæk.

Gas som fjeder

Hydraulik
Tryk, hydraulik, donkraft

Hydraulik er væsker under tryk, der påvirker stempler. Hydraulik er særligt praktisk, hvor man har brug for at bruge store kræfter, uden at det behøver at gå hurtigt. En donkraft er et godt eksempel.


8.1.7 Tryk og Temperatur

Når luft opvarmes, bevæger molekylerne og atomerne sig hurtigere. Det betyder, at hvis luften er spærret inde, så stiger trykket. Hvis luften ikke er spærret inde, så udvider den sig, for at bevare et konstant tryk.

Tryk og temperatur

Tryk og temperatur

Aktivitet: Tryk og temperatur.

Tag to tomme ikke al for hårde plast flasker. Skru låget fast, og kom den ene i fryseren og opvarm den anden eventuelt i sollys. Beskriv og forklar, hvad du observerer.


8.1.8 Vejr og lufttryk

Luften på Jorden påvirkes hele tiden af Solens energi. Der opstår trykforskelle, som kaldes høj og lavtryk.

Trykforskellene opstår, fordi luften i atmosfæren udvider sig, når den bliver varmere, og trækker sig sammen når den køles ned.

Vejr, høj og lavtryk

Vejr, høj og lavtryk

Når der er trykforskelle, begynder luften at flytte sig, og det blæser. Hvis der er meget store trykforskelle, vil det blæse meget, eller der kan dannes orkaner eller tyfoner.

Link:
Hvor kommer vinden fra energimuseet

Barometer, måling af tryk

Mange har et barometer hængende på væggen. Det viser luftens atmosfæriske tryk. Højtryk varsler godt vejr med solskind og lavtryk blæst og regn.

Måling af tryk med barometer

Måling af tryk med barometer


8.1.9 Tryk og rumfang

Gas består af enkeltmolekyler eller enkeltatomer, der er i bevægelse.

Når temperaturen stiger, bevæger de sig hurtigere, og trykket stiger.

Når der er flere molekyler per volumen, stiger trykket også.

Mindre rumfang større tryk

Mindre rumfang større tryk


Aktivitet: Gasegenskaber.

Prøv at køre simuleringen af gas og tryk. Link: Gasegenskaber

Du skal trykke “kør nu” og derefter “run”

Prøv at pumpe noget gas ind i beholderen (3 pump med cykelpumpen).

Du skal nu prøve at ændre temperaturen. Brug varmekontrol (tilføj/fjern)

Prøv derefter at ændre volumen ved at presse håndtaget til venstre mod pumpen.

Du kan til sidst prøve med forskellige gasser (tunge og lette).


8.1.10 Tryk under vand

Det er ikke kun gasser, der påvirker omgivelserne med et tryk. Trykket stiger under vandet med cirka 1 atmosfæres tryk, for hver 10 meter man dykker ned.

Tryk under vand

Tryk under vand

Når man dykker, kan man mærke, at det trykker for ørene. Det er fordi trykket stiger.

dykker

Marianergraven er næsten 11 kilometer dyb. Der er trykket 1072 gange højere en ved overfladen.

Hvad ved du om gasser?


Læringsmål


Færdighedsmål

  • Eleven kan anvende modeller til forklaring af naturfaglige fænomener og problemstillinger.

Vidensmål

  • Eleven har viden om naturfaglige modeller.
  • Eleven har viden om vejrfænomener.
  • Eleven har viden om teknologi i industri og landbrug.