Drivhuseffekt forsøk nr.3

Elevundersøkelse nr. 3
04.12.13
Deltakere: Katrine Rolund, Andrea Palmberg, Camilla Lund

Dette bildet illustrerer godt og enkelt hvordan drivhuseffekten fungerer. De gule strålene er stråling fra sola som treffer jordatmosfæren. Strålingen trenger igjennom jordatmosfæren, noe av strålingen reflekteres ut igjen. De oransje strålene er langbølget varmestråling fra jorda. Noe av varmestrålingen brytes ut av jordatmosfæren, mens noe blir bliende på jorden. 

Teori: Drivhuseffekten er grunnlaget for alt liv på jorden. Stråling fra sola (vår viktigste energikilde) hadde vært svært skadelig for alt liv uten jordatmosfæren. Atmosfæren opprettholder strålingsbalansen på jorda. Den bestemmer hvilke strålingstyper som slipper inn, og hvilke som slippes ut igjen. Siden jorda har et beskyttende lag (atmosfæren), sier vi at jorda er en terrestrisk planet. Uten atmosfæren ville temperaturen på jorda vært -19 grader celsius. Takket være drivhuseffekten med drivhuseffektgassene (eksempel: karbondioksid, metan, lystgass, og vanndamp) er gjennomsnittstemperaturen på jorda 15 grader.

Jorda får energi fra sola ved hjelp av solstråling. Jorda sender varmestråling ut igjen. Hvis det blir ubalanse i hvor mye strålining som kommer ut fra jorda, og hvor mye som kommer inn, forandres den globale temperaturen. Temperaturen øker om det kommer mer solstråling inn på jorda, enn varmestråling som kommer ut. Temperaturen faller hvis jorda sender ut mer energi enn den får fra sola.

Siden varmestrålingen fra jorda har lengre bølgelengder enn solstråling er det vanskeligere for varmestrålingen å trenge gjennom atmosfæren. Når varmestrålingen er på vei bort fra jorda blir den absorbert av gasser i jordatmosfæren. Gassene sender da varmestrålingen ut igjen, men nå i mange retninger. Noe stråling går tilbake igjen til jorda, mens noe forsvinner ut.

Kort sagt: drivhuseffekten er at jordoverflaten varmes opp både av sola og atmosfæren.

Hensikt:
Hva er drivhuseffekten, og hvordan oppstår den? Hva skjer når isen på polene våre smelter? Er det noe forskjell om isen på nordpolen og isen på sørpolen smelter? Dette forsøket gir oss svar på disse spørsmålene.

Utstyr:

• Lyspære (sola)
• 2 isblokker med samme volum
• 2 steiner med samme volum
• 2 termometre
• 4 esker (2 store, 2 små)
• linjal
• kokeplate
• glassplate
• plastfolie

Hypotese:
Del 1, "hvordan oppstår drivhuseffekten?": synlig lys vil trenge bedre igjennom glassplaten enn varmestrålingen. Dette er fordi synlig lys har kortere bølgelengde enn varmestråling. Dette tror jeg fordi varmestråling vil absorberes av gasser i atmosfæren, noe av energien sendes tilbake til jorda, mens noe sendes ut. Plastfolien rundt den ene esken, vil fungere som jorda med atmosfære rundt seg. Esken med plastfolie vil derfor få høyere temperatur enn esken uten plastfolie, etter å ha stått en stund under lampa (solen).

Del 2, "hva skjer med havnivået når temperaturen stiger?": Esken med isblokk vedsiden av steinen vil ikke utgjøre noen forskjell, vannet vil ikke stige. Dette er fordi is tar mer plass enn vann, så siden isen allerede er i vannet vil ikke vannet stige. I esken hvor isblokken ligger oppå stein vil vannet stige litt, siden isen ikke har vært i kontakt med vannet tidligere.

Fremgangsmåte/resultater del 1:

• Hold en glassplate opp mot lampa. Blir det synlige lyset hindret av glassplata?

 - Lyset ble reflektert, og sendt ut i flere retninger. Dette beviser at når stråling fra sola treffer jordatmosfæren blir strålingen spredt i flere retninger.

• Skru på en kokeplate på middels varme. Hold en hånd over plata. Hold en glassplate mellom hånden og plata. Merker du noen forskjell? Hva har dette med drivhuseffekten å gjøre?

 - Det var varmere før glassplata kom inn i bildet. Glassplata kan fungere som ozonlaget, mens    kokeplata er jorda. Varmestråling har lange bølgelengder, de slipper ikke lett gjennom ozonlaget.

• Legg to termometre i hver sin boks. Les av temperaturen etter en stund. 

- 20 grader i begge. Dette beviser at uten ozonlaget ville jorda vært mye kaldere.

• Legg plastfolie over den ene. Sett begge under lampa. Hva skjer    med temperaturen? Forklar forskjellen!

- For å ikke få feilkilder tok vi termometrene inn mot et felles hjørne. En feilkilde vi derimot fikk var at plasten ikke var tett nok. Derfor steg ikke temperaturen slik den skulle ha gjort. Vi fikk pakket plasten litt tettere over etterhvert, da var det 27 grader i boksen med plast, og 25 grader i den uten. Lampa fungerer som sola, som sender ut solstråling. Plastfolien fungerer som jordatmosfæren. Jordatmosfæren slipper inn mye solstråling som gjør at jorda varmes opp. Boksen uten plastfolie blir derfor kaldere enn den med plastfolie, siden boksen uten plastfolie ikke har "jordatmosfære".

Del 2:

• Legg den ene isblokken ved siden av en steinblokk i en av plastboksene. Fyll på med lunkent vann. Hva skjedde da isen smeltet?

- Vannet steg ingenting. Vannet målte 3,4 cm da isen ikke hadde smeltet, og 3,4 cm da isen hadde smeltet. Vannet steg kun når steinen kom nedi vannet. Mulige feilkilder her var at vi kunne glemme oss bort og måle på to forskjellige steder, men dette var vi nøye på. Så denne feilkilden fikk vi ikke. En annen feilkilde var at vi brukte betongstein, som trekker til seg vann. Da får vi ikke nøyaktig måling av vannet, og utfallet kan bli noe helt annen enn det skulle ha blitt. 

• Legg isblokken oppå steinblokken i den andre plastboksen. Hva skjedde da isen smeltet?

- Vannet steg, siden is tar større plass en flytende vann. Først målte vi at vannet var 3,1 cm høyt, etter at isen hadde smeltet var vannet 3,3 cm. Dette samsvarte med det vi fikk høre av læreren, at vannet skulle stige med ca. 2-3mm. En feilkilde: vi hadde en veldig liten isblokk, da får man ikke se så stor forskjell. En annen feilkilde var betongsteinen, som sugde til seg vannet som smeltet fra isen. Vannstanden økte med 6,4%. Dette fant vi ved å dele ny vannstand på gammel vannstand. 3,3:3,1=1,064=6,4%.

• La boksene stå i ro til isen smelter. Hva skjer? Forklar hvordan dette forsøket kan forklare hva som skjer på Sørpolen og Nordpolen når temperaturen stiger! 

- Nordpolen (arktis) har isblokker som ligger på vann. Sørpolen (antarktis) har isblokker oppå stein. Når isen på nordpolen smelter vil vi ikke merke noe forskjell på havnivået. Hvis isen på sørpolen smelter derimot vil havnivået stige. 

Kilder: 
Naturfag 3 bok, 2011
http://ndla.no/nb/node/44737?fag=7

Forsøk 2: Spektre

Lyskilde	Hypotese
Stearinlys	emisjonsspekter
magnesiumflamme	sammenhengende spekter
lysstoffrør	emisjonsspekter
lommelykt	absorpsjonsspekter
lyspære	sammenhengende spekter

Utstyr:

• Håndspektroskop
• Magnesiumtråd
• Lighter
• Stearinlys
• Lysrør
• Klype
• Lommelykt
• Lyspære
• Mobilkamera

Hensikt:

Se på ulike spektre gjennom et håndspektroskop, de forskjellige bølgelengdene i den elektromagnetiske strålingen blir skilt fra hverandre, så man kan se fargene hver for seg.

Fremgangsmåte: 

Vi laget først hypoteser om hvilke fargespektre vi trodde hver lyskilde ville få, utifra hva slags gass de ulike lyskildene bestod av. Vi trakk gardinene i rommet godt for, så vi skulle prøve så godt vi kunne å unngå feilkilder. Vi så på de forskjellige lyskildene gjennom et håndspektroskop, som fortalte oss hva slags fargespektre de har.

Observasjoner: 

Grønn tekst= riktig hypotese

Rød tekst= feil hypotese

Lyspære: fargespekter med hvite merker i midten. tydelig rødt, oransje, gul så hvitt, grønn, blå og lilla

Lommelykt: absorpsjonsspekter, skille mellom fargene

Lysstoffrør: emisjonsspekter, veldig tydelig skille mellom fargene

Magnesiumflamme: sammenhengende spekter, med mye blått

Stearinlys: fargespekter, fullt

Naturlig lys: sammenhengende spekter, som regnbuen

Forklaring:

• lyspære: inneholder stoffet wolfram som gløder. Vi sjekket fargespektret til dette stoffet på internett, som stemte overens med det spekteret vi så. Glødende faste stoff er et sammenhengende spekter.
  
  
• Sollys: Sollys er hvitt lys som er sammensatt av alle fargene vi kan se (7 farger), derfor var vår hypotese at det skulle være et sammenhengende spekter. Egentlig skal det være et absorpsjonsspekter, men øynene våre er bygget opp slik at de ikke klarer å se klart alle fargene, derfor så vi kun et sammenhengende spekter.

• lommelykt: Stoffet i en LED-lommelykt er en blanding av gallium, aleminium og arsenikk (Galliumaluminiumarsenid). Når vi så på disse tre stoffene kombinert så vi et spekter som var likt det spekteret vi så gjennom håndspektroskopet, nemlig absorpsjonsspekter.

• lysstoffrør: inneholder den edle gassen Argon. Argons fargespekter stemmer over ens med våre observasjoner av et emisjonsspekter. Grunnet til at det har dette spekteret er at vi ser spekteret fra direkte gass. 

• Magnesiumflamme: Vi observerte ikke det sorte området i spekteres grønne del, som vi la merke til da vi søkte opp spekteret til magnesium. Vi tror dette skyldes feilkilden blandingslys, som kan ha påvirket hvor godt vi så skillene mellom fargene. Emisjonsspekter skulle det egentlig være, siden vi tente på ren magnesiumtråd. 

• Stearinlys: Vår hypotese var at vi skulle se et emisjonsspekter, fordi vi trodde at det var gassen som glødet. Det viste seg at vi tok feil, det ga oss et sammenhengende spekter fordi det er det faste stoffet i veken på lyset som gir glød.
  
  

  

  
  

Bilde av de forskjellige spektrene:

Konklusjon: 

Vi fant ut at vi er omgitt av stråling hele tiden, og at lyskilder har forskjellige spektre, utifra hva slags gass de inneholder.

Fagstoff: 

Et sammenhengende spekter er spekteret til glødende væske, glødende fast stoff eller gass med høyt trykk. Lyskildene kaller vi hvitt lys, og det sender ut alle fargene i spekteret (ROGGBIF). Emisjonsspekter er spekterer til en gass. Gassen er lyskilden, man ser bestemte spektrallinjer, resten er svart. Absorpsjonsspekter er spekteret til et lys som passerer gjennom en gass. Gassen absorberer noen fontoner fra lyskilden, lyset blir svakere på disse bølgelengdene, og det vil vises svarte streker i fargespekteret. 

Feilkilder:

Det var ikke et helt mørkt rom, så vi fikk ikke kun fokusert på en lyskilde, det ble et blandingslys. En annen feilkilde er synet våres, som ikke klarer å observere alt. Utstyret kan også være med på å gi oss feil informasjon, hvis for eksempel noe er galt med ustyret, eller at vi tar det i bruk på feil måte.

Kilder:

Naturfag 3 bok

http://www.nrk.no/skole/klippdetalj?topic=nrk:klipp/364050

Bilder: Hanna Sofie Eftedal

Elevøvelse 1: Økosystem

Formålet med denne elevøvelsen var å studere økosystemet på fjellet på Haglebu i Sigdal kommune. Her skal jeg skildre hva som befinner seg i dette økosystemet, hvordan området ser ut og hvor langt jeg tror det er kommet i suksesjonsprosessen. Jeg skal til slutt runde av med en konklusjon om hvorfor økosystemet er slikt det er. Til våren skal jeg studere økosystemet i lavlandet, og komme med en sammenlikning mellom de to økosystemene.

Utstyr: Iphone kamera (for å ta bilder), PC (til å skrive)
Dato: 16.09.13, klokken 15.00

Fjellet er et økosystem fordi det består av både biotiske (levende) og abiotiske (ikke-levende) faktorer innenfor et avgrenset område. Økosystemer er bygget opp av fire komponenter: produsenter (grønne planter), konsumenter (planteetere), nedbrytere (f.eks. bakterier, sopp) og miljøet, med solen som energikilde. Økosystemer blir grovt delt inn i tre hovedtyper: marine økosystemer (hav), limniske økosystemer (ferskvannsområder) og terrestriske økosystemer (landjorda) (https://sites.google.com/site/naturfag1stb/gruppe-3/baerekraftig-utvikling/oekosystem). Haglebu er et liminisk økosystem.

De biotiske faktorene i dette liminiske økosystemet er: bartrær (gran, furu), bjørk, fugler, elger, mose, insekter, sopp og planter (lav, blåbær, myrull, tyttebærlyng, molter). De abiotiske faktorene er: vind, vann/fuktighet, lys, jordsmonn, stein, temperatur, søppel, jord. Det regnet mye da vi var ute på tur og det var rundt 5 grader. Området vi besiktiget bestod av mye myr. Det biologiske mangfoldet var stort, jeg fant blant annet ekskrementer etter elg og fugl. I tillegg fant vi rester etter skogbrann, som er med på å endre et økosystem.

Fjellet var i slutten på konsoluderingsfasen siden torvmose og gress har begynt å vokse seg innover i det våte området, som tyder på at myren har begynt å gro igjen. Årsaken til at det dannes myrområder er planterester (torv) som langsomt brytes ned, så det dannes lag av delvis nedbrutt materiale. Nedbørsmengden må være høyere enn fordampningen, for å føre til overskudd av vann i jordsmonnet ("den del av jordskorpens løsavleiringer som er påvirket av klima, vegetasjon, dyreliv og mukrobielle omsetninger, slik at den skiller seg ut fra undergrunnsjorden" (http://snl.no/jordsmonn)). Myr er som regel i klima hvor det er lav temperatur.

Gjengroing av tjern et et eksempel på hvordan en myr blir til, men myr kan også forkomme på fastmark hvor vannet i bakken stagnerer (står stille) og blir oksygenfritt. Definisjonen på en myr er at den har et areal på minst 30 cm lag av torv. Jorda blir ikke gjennomluftet siden det er fylt med vann, og celleånding fra organismer i jorda gjør at jorda blir oksygenfattig. Bunnvegetasjonen i dette økosystemet var torvmose.

En suksesjon er endring i et økosystem over tid. Endringer kan være: skogbrann, mangel på vann, eller temperaturendringer. Det kan deles inn i to hovedgrupper "Primær og sekundær-suksesjon". Økosystemet på Haglebu er en sekundærsuksesjon fordi vannet i området har kommet etter smelting av is, og har tidligere vært igjennom primærsuksesjonen. Det var også deler av skogen som var blitt hogd i. Tilbake i tid da skogen ikke var hogd i ble det lite sollys, så plantene som levde der var planter som ikke trengte mye lys. Senere har nye planter som trenger mye sollys kommet til, siden mer lys ble sluppet til i og med at færre trær sperret for solen. Dette er også en grunn til at dette økosystemet er en sekundærsuksesjon.

Prosessen delere vi inn i tre forskjellige faser: pionerfasen (start), konsolideringsfasen (artsmangfoldet har nådd grensen) og klimaksfasen (sluttfasen som vil holde seg slik over en lang tid). En myr er et klimakssamfunn siden myrvegetasjonen er stabil, men en myr kan også utvide seg innover i skogsterrenget, eller tørke inn. Det varierer veldig utifra klimaet og terrenget. Derfor er økosystemet på Haglebufjellet i konsolideringsfasen, siden vi så tegn til at myren har begynt å gro igjen. Mennesker kan ha stor innvirkning på om en myr utvider seg eller forsvinner. Når en myr dreneres (vannfjerning), kommer det luft til i torven, og myren vil begynne å synke. Da kan trær kommer bedre til og skogen kan vokse frem. Derfor kan vi si at denne suksjesonen er en god blanding mellom autogen (for eksempel gjengroing av tjern til myr) og allogen suksesjon (for eksempel trehogst).



Konklusjon:
Jeg tror at økosystemet på Haglebu om 20 år vil se nokså likt ut. Jeg tror det vil ta enda flere år før dette økosystemet går over i klimaksfasen. Klimaendringer kan føre til stigende temperaturer på Haglebufjellet, som kan før til at mye vann fordampes, så det vil etterhvert ikke være like mye myr som det var da vi var der. Det vil heller ikke vokse like mye mose, siden mosen lever av fuktighet. De dyrene og plantene som lever der idag vil ikke overleve klimaendringene, for hvis det blir varmere vil mye vann som de lever av tørke ut.

Kilder: Naturfag 3 (bok)  http://ndla.no/nb/node/16135  http://ndla.no/nb/node/22721 http://www.biologforeningen.org/enbiolog/topic.asp?TOPIC_ID=5170 http://snl.no/myr http://snl.no/jordsmonn http://naturfaganette.blogspot.no/2012/09/elevvelse-1-kosystem.html https://sites.google.com/site/naturfag1stb/gruppe-3/baerekraftig-utvikling/oekosystem