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