8 Värme och väder
Värme och solsken är ofta ett resultat av ett långvarigt högtryck.
Solen värmer och skapar väder
Här får du lära dig
• vad som händer med föremål som värms upp
• vad absoluta nollpunkten är för någonting
• att värme kan spridas på olika sätt
• hur olika väderfenomen uppkommer
Stormar skapas då luftmassor med olika temperatur och tryck rör sig.
Varje dag talar människor om vädret. Men visste du att värme, vindar och nederbörd
beror på att solen värmer upp jordklotet ojämnt. Solen kan ju bara värma en sida i
taget. Det skapar väder.
1 På vintern när det är kallt kan du se hur småfåglarna burrar upp sig för att
hålla värmen. Varför hjälper det?
2 När det kommer rök ur en skorsten så stiger röken ofta uppåt. Varför tror du
att den gör det?
3 När temperaturen sjunker under 0 grader C så fryser vattnet i våra sjöar. Det
bildas is på ytan. Varför fryser inte allt vatten i sjön till is?
Innehåll
8.1 Värme får material att svälla
8.2 Värme kan spridas på olika sätt
8 3 Väder och vind
8.4 Värmeenergi
FOKUS: Världens oväder
8.1 Värme får material att svälla
Hur får du av locket?
Ett enkelt sätt att få bort ett metallock som sitter fast är att spola varmvatten på det.
Vad gör du när locket till syltburken sitter fast? Tar du i ännu hårdare? Försöker du
bända i lockets kant med en kniv? Det kanske fungerar. Men det finns ett enklare
sätt. Spola varmvatten på locket under några sekunder och vänta. Efter en stund är
det inga svårigheter att skruva av locket. Vad beror det på? För att kunna ge en bra
förklaring måste vi lära oss litet mer om vad värme är för något.
Vad är värme?
Materiens små byggstenar, atomer och molekyler, är inte stilla. De rör sig hela tiden.
I fasta ämnen har de bestämda platser och vibrerar litet grann. I vätskor rör sig
molekylerna lite mer. Där har de inga bestämda platser utan kan röra sig omkring
varandra. I gaser är det glest mellan molekylerna och de rör sig fritt omkring med hög
fart.
Vi kan säga att värme är ett mått på hur mycket atomerna och molekylerna rör sig. Ju
högre temperatur, desto mer rör de sig.
Ämnen utvidgas av värme
När temperaturen stiger och atomerna börjar röra sig behöver de mer plats. Det gör att
metalltrådarna utvidgar sig och blir längre på sommaren.
När temperaturen stiger och atomerna och molekylerna börjar röra sig allt häftigare,
behöver de mer plats. Därför utvidgar sig ämnen när de värms. ju varmare det blir,
desto större är utvidgningen. Men det är stor skillnad mellan olika ämnen. Aluminium
utvidgar sig dubbelt så mycket som järn. Men diamant utvidgar sig bara en tiondel av
vad järn utvidgar sig.
Nu kan vi förklara varför locket på burken släpper. Varmvattnet värmer upp både
locket och glasburken. Atomerna i glaset och locket börjar då röra sig lite mer. Både
glaset och metallen utvidgar sig därför en aning. Men metall utvidgar sig mer än glas.
Det är därför knepet fungerar. Metall-locket blir helt enkelt en aning för stort för
glasburken.
Värme får broar att röra sig
Ämnen i fast form utvidgar sig egentligen ganska lite när man värmer dem. Men
utvidgningen är ändå så pass stor att vi måste ta hänsyn till den ibland. När man
exempelvis bygger broar av betong måste man tänka på att bron ska kunna röra sig
lite fram och tillbaka. Därför läggs bron på stålrullar. Tack vare rullarna kan betongen
röra sig en aning utan att bron spricker i sina fästen.
På sommaren, när det är varmt, hänger elledningarna slaka. På vintern, när
temperaturen sjunker, sträcks ledningarna eftersom kylan gör att de dras ihop. Ju
kallare det är, desto kortare blir de. Det måste man ta hänsyn till när man hänger upp
ledningarna.
När betongen blir varm utvidgar den sig. Därför vilar bron på stålrullar. De gör att bron kan
röra lite på sig.
Termometrar utan vätska
Den här termometern innehåller en bimetall. När bimetallen böjer sig så överförs rörelsen till
en visare.
Det finns termometrar som inte innehåller någon vätska alls. I till exempel en
bimetalltermometer sitter det ett bimetallband som är format som en spiral. När
temperaturen stiger, böjer sig bandet och rörelsen överförs till en visare. Visaren
pekar mot en skala, där vi kan avläsa temperaturen.
Celsiusskalan
Enheten Celsius har fått sitt namn efter den svenske astronomen Anders Celsius.
I Sverige och de flesta andra länder mäts temperaturen i grader celsius. Det förkortas
grader C. Temperaturskalan har fått sitt namn efter den svenske astronomen Anders
Celsius. Han levde och arbetade i Uppsala under början av 1700-talet. Den så
kallade Celsiusskalan skapades när Celsius föreslog att en temperaturskala borde ha
två fasta punkter. Sådana fasta punkter kallas fixpunkter. Celsiusskalans ena
fixpunkt, 0 grader C, är vattnets fryspunkt och den andra, 100 grader C, är vattnets
kokpunkt. Avståndet mellan de båda punkterna är sedan indelat i hundra delar. Varje
del kallas en grad celsius.
När Celsius konstruerade sin ursprungliga temperaturskala gjorde han tvärtom. Han
satte 0 grader C vid vattnets kokpunkt och 100 grader C vid fryspunkten. Men skalan
vändes efter kort tid, troligen av hantverkare som tillverkade termometern.
Den absoluta nollpunkten
Nar temperaturen sjunker i ett ämne, minskar atomernas rörelse. ju lägre temperatur,
desto mindre rör de sig. Fysiker har räknat ut att atomerna upphör helt att röra sig vid
-273 grader C. Det går inte att få en lägre temperatur än så. Därför kallas
temperaturen -273 grader C för den absoluta nollpunkten. Denna temperatur kan i
verkligheten inte nås, men fysikerna har lyckats komma mycket nära. Det handlar om
endast bråkdelar av en grad från den absoluta nollpunkten.
Med utgångspunkt från den absoluta nollpunkten har fysikerna skapat en ny
temperaturskala som kallas Kelvinskalan. I den kallas temperaturen -273 grader C för
0 K ("noll kelvin"). Kokpunkten för vatten blir då 373 K.
Flytande kväve har en temperatur på omkring-200 grader C. Kvävet används bland annat för
att kyla ner vävnadsprover inom sjukvården.
Vatten har ovanliga egenskaper
Alla ämnen som upphettas får större volym och därmed lägre densitet, alla utom ett.
Vatten uppför sig nämligen inte på samma sätt som andra ämnen. Om vi värmer
nollgradigt vatten minskar vattnets volym till en början. Vid temperaturen 4 grader C
är volymen minst. Om vi sedan fortsätter att värma vattnet så ökar volymen.
Det här gör att vattens densitet är störst vid 4 grader C. Vatten med högre eller lägre
temperatur har lägre densitet. Tack vare vattnets egenskaper bottenfryser inte sjöar
under vintern. Vatten med störst densitet lägger sig närmast bottnen eftersom det är
tyngst. Temperaturen på botten blir då 4 grader C. Denna egenskap i naturen är av
avgörande betydelse för växt- och djurliv i sjöar och hav.
När vattentemperaturen är 4 grader C är densiteten som störst. Vatten med den
temperaturen lägger sig därför närmast bottnen.
Gas påverkas mest av värme
Gaser utvidgar sig mycket mer än både fasta ämnen och vätskor när de värms.
Anledningen är att molekylerna i gas rör sig fritt och oberoende av varandra. Det
räcker att höja temperaturen ett par grader så utvidgar sig gaser kraftigt.
Om du blåser upp en ballong med luft och sedan lägger in den i frysen så kan du se
hur mycket gasens volym minskar när den blir kall.
Testa dig själv 8.1
1 (g) Vilka ämnen utvidgar sig mest vid uppvärmning, ämnen i fast form,
vätskeform eller gasform?
2 (g) a) Vad är en bimetall?
b) Vad händer med en bimetall när den värms upp?
c) Ge exempel på hur vi i praktiska livet använder oss av bimetaller.
3 (g) Vilken vätska används oftast i termometrar?
4 (g) a) Vad kallas den temperaturskala som vi använder oss av i
Sverige?
b) Vilka två temperaturer grundar sig vår temperaturskala på?
5 (g) Vid vilken temperatur inträffar den absoluta nollpunkten? Svara i
a) grader celsius
b) kelvin
6 (m) Varför läggs broar på rullar av stål?
7 (m) Förklara hur en vätsketermometer fungerar.
8 (m) Varför bottenfryser inte sjöar på vintern?
9 (m) Varför kan det inte bli kallare än -273 grader C?
10 (s) Varför är det lättare att öppna en glasburk, om du först spolar locket
med varmt vatten?
11 (s) Om en elledning hängs upp i naturen under sommaren, får den inte
spännas för hårt mellan de höga stolparna. Varför inte det?
12 (s) Vid en laboration utför Rikard det experiment som bilden visar. I kolven
finns luft och i bägaren finns vatten. Från kolven går ett rör ner i vattnet.
a) Vad händer när Rikard värmer på kolven?
b) Varför?
13 (s) Vilka två fixpunkter har Fahrenheitskalan?
14 (s) Hur mycket längre blir en 2 m lång järnstång, om den upphettas 10
grader ? Använd den tabell som heter "Värmeutvidgning" längst bak i boken.
(hjärna) Stina säger: "Igår var det 5 grader . Idag är det 10 grader ". Då säger
Rikard: "Idag är det dubbelt så varmt som igår." Har Rikard rätt eller fel?
Förklara hur du tänker.
8.2 Värme sprids på olika sätt
Hur sprids värme?
Hur transporteras egentligen värme från solen genom den tomma rymden till vår
planet jorden? Och hur går det till när ett element värmer upp ett helt rum? Värme
kan spridas från ett ämne till ett annat på tre sätt - genom ledning, strömming och
strålning.
Värme leds genom ämnen
Värme leds från spisplattan till kastrullens botten och vidare till vattnet i kastrullen.
Om du håller en silversked i en kopp varmt te kan skeden bli så varm att du bränner
dig på den. Det beror på att värmen sprids från atom till atom inuti silverskeden tills
hela skeden är varm. Det kallas för ledning.
Alla metaller är bra på att leda värme. Silver och koppar är de bästa värmeledarna.
En del kastruller har därför en kopparbotten för att plattans värme ska ledas till
kastrullens innehåll på bästa sätt.
Testa värmeledningsförmågan
När du tar i stången leds värme bort från din hand. Du upplever då att du blir kall i handen.
Ett enkelt sätt att avgöra om ett ämne leder värme bra eller dåligt är att lägga handen
på materialet. Om ytan känns kall är materialet bra på att leda värme, men känns den
varm är materialet en dålig värmeledare. Varför är det så?
Tänk dig att du lägger handen på en järnstång. Eftersom järn är en bra värme ledare,
så leds värme bort från handen. Du upplever att du blir kall i handen. Om du gör på
samma sätt med en trästång så känns ingenting. Trä leder nämligen värme dåligt.
Ämnen som leder värme dåligt
En dunjacka innehåller mycket luft vilket ger en god värmeisolering. En fågel som burrar upp
sig på vintern vill också ha in mycket luft mellan alla sina fjädrar för att bättre klara kylan.
När du håller en brinnande tändsticka i handen så blir stickan inte varm, trots att den
brinner i andra änden. Värmen från den brinnande lågan kan nämligen inte ledas till
ditt finger genom träet. Andra ämnen som också är dåliga på att leda värme är
gummi, glas, plast, vatten och luft.
Luftens dåliga värmeledningsförmåga utnyttjas bland annat i olika typer av kläder.
Stickade ylletröjor och dunjackor innehåller mycket luft och ger därför en god
värmeisolering. Samma sak gäller för isolerande byggnadsmaterial. När man ska
isolera till exempel ett hus använder man material som innehåller mycket luft. Men för
att luft ska fungera som isolering är det viktigt att luften inte kan röra sig. Därför
består isolerande material av massor av små luftfickor.
Ett exempel på luftens isolerande förmåga kan vi se hos fåglarna. När det är kallt ute
hurrar de upp sig för att få in mer luft mellan sina fjädrar. På så sätt fryser fåglarna
mindre.
Värme strömmar
Även om vatten och luft leder värme dåligt kan värme ändå spridas i både vatten och
luft. Det sker genom strömning.
Tänk dig att du värmer en kastrull med vatten på spisen. Vattnet i botten blir snabbt
uppvärmt och volymen ökar. Då minskar vattnets densitet. Det uppvärmda vattnet
stiger uppåt, medan det kalla vattnet sjunker neråt. När det kalla vattnet kommer ner
till botten så blir det i sin tur uppvärmt och stiger uppåt. På det här sättet cirkulerar
vattnet runt i kastrullen tills allt vatten fått samma temperatur.
Värme sprids i kastrullen genom strömning tills allt vatten har samma temperatur.
Fördjupning
Att gå på glödande kol
Det är faktiskt fullt möjligt att gå barfota på glödande kol. Kol är nämligen ett ämne
som leder värme mycket dåligt. Den som går på glödande kol är i kontakt med det
heta kolet under en så kort tid. Därför leds endast en liten del av värmen hos kolet till
foten. Även om det är fullt möjligt att gå på glödande kol är det inget du bör prova
hemma. Om du gör fel kan du få allvarliga brännskador.
Värmeelement skapar strömning i luften
Luften i en varmluftballong värms med en eldslåga. Varm luft har lägre densitet än kall luft
och stiger därför uppåt.
När den varma luften stiger uppåt ersätts den av kall luft från golvet. På så sätt cirkulerar
luften i rummet.
Varför är element nästan alltid placerade under fönster? jo, det är för att skapa en
skon strömning av värme genom rummet. Luften ovanför elementet blir uppvärmd av
elementet. Den uppvärmda luften har lägre densitet än den kalla och stiger därför
mot taket. När den uppvärmda luften stiger ersätts den av kall luft från golvet. På så
sätt cirkulerar luften från elementet, förbi fönstret, utefter taket in i rummet, ner mot
golvet och tillbaka mot elementet.
Om man placerar elementet på väggen mitt emot fönstret kommer luften att cirkulera
åt fel håll. Då kan det uppstå ett kyligt golvdrag när kall luft strömmar från fönstret
över golvet till elementet på andra sidan rummet.
Ibland vill man undvika strömning. När man till exempel tillverkar fönster så suger
man ut luften mellan glasrutorna. När det är vakuum i fönstret finns det inte någon luft
mellan rutorna som kan transportera värme. Fönstret har blivit värmeisolerat.
Värme strålar genom rymden
Vår viktigaste värmekälla är solen. Om inte solen fanns skulle inget liv vara möjligt på
jorden. Men hur kan värme överföras från solen till jorden? Eftersom det är vakuum
ute i rymden kan det inte vara fråga om ledning eller strömning. Svaret är att värmen
överförs på ett tredje sätt, genom strålning.
Alla varma föremål sänder ut strålning. En stor del av strålningen är osynlig. Sådan
osynlig strålning kallas för värmestrålning eller infraröd strålning och kan till exempel
komma från ett vanligt element.
Ett sätt att fånga upp den infraröda strålningen från solen är med hjälp av svarta ytor.
Svarta ytor tar åt sig - absorberar - mer strålning än ytor som är ljusa eller blanka. Du
kanske har upplevt värmen från svarta byxor en solig vårdag.
Svarta ytor tar upp strålning väldigt bra men de strålar också ut mer värme än ljusa
eller blanka ytor. Det är för att så lite värme som möjligt ska försvinna som kastruller
och andra kokkärl är blanka.
Svarta ytor fångar mer värmestrålning än vita. Det är därför svarta kläder blir så varma i
solen.
Solfångare
Forskare och tekniker har utvecklat speciella metoder för att kunna ta vara på den
energi som finns i strålningen från solen. På flera håll i Sverige finns så kallade
solfångare. En solfångare är en låda med glaslock. Inne i lådan finns svarta plåtar
med tunna vattenrör på baksidan. Under sommaren pumpas vatten genom
solfångarnas vattenrör tills strålningen från solen har värmt vattnet tillräckligt. Det
varma vattnet pumpas sedan vidare ner i bergrum. Berget håller vattnet varmt tills
värmen från vattnet behövs under vinterhalvåret.
Solen värmer den svarta fenan som i sin tur värmer det vatten som rinner i det fyrkantiga
röret.
En termos håller värmen
En termos ser på ett effektivt sätt till att värmen varken leds, strömmar eller strålar ut från
innehållet.
En termos sammanfattar på ett bra sätt hur värme sprids i naturen. Den är gjord för
att på alla sätt se till att innehållet hålls varmt eller kallt. Själva kärlet i termosen är
tillverkat av glas. Glas leder inte värme särskilt bra. Kärlet har dubbla väggar och
däremellan är det vakuum. På så sätt kan inte värmen försvinna genom ledning eller
strömning. Dessutom är ytan på termosen blank. Det gör att den inte strålar ut så
mycket värme.
En termos ser på ett effektivt sätt till att värmen varken leds, strömmar eller strålar ut
från innehållet. På så sätt kan vi njuta av varm dryck trots flera timmar i vinterkyla.
Testa dig själv 8.2
1 (g) På vilka tre olika sätt kan värme spridas?
2 (g) Vilka metaller leder värme bäst?
3 (g) Ge exempel på ämnen som leder värme dåligt.
4 (g) Hur sprids värme i vatten och luft?
5 (g) Hur överförs värme från solen till jorden?
6 (m) En solig och varm sommardag bör man ha ljusa kläder. Förklara varför.
7 (m) Ge några praktiska exempel på hur vi utnyttjar kunskapen om att luft
leder värme dåligt.
8 (m) Beskriv hur ett element kan värma upp ett rum.
9 (m) Hur är en termos konstruerad för att hålla innehållet varmt eller kallt?
10 (s) Hur fungerar en solfångare?
11 (s) Det är vinter och -18 grader C. Anders har åtta tröjor på sig men fryser
ändå. Förklara för Anders varför han fryser trots alla tröjor han har på sig. Vad
ska han göra?
(hjärna) Förklara varför det är varmare inuti en snögrotta än utanför en kall
vinterdag.
8.3 Väder och vind
Med hjälp av satellitbilder tagna ovanför molnen kan meteorologerna se hur molnen rör sig
över jordklotet. I Sverige skiner solen, men i södra Europa är det molnigt.
Vädret - ett evigt samtalsämne
"Du lyssnar till PI och klockan är 08.05. Här följer en väderrapport från SMHI. Torr
och kall luft strömmar in över land från öster och ger idag klart väder i större delen av
landet. Ett lågtryck väster om Island fördjupas..."
Vädret påverkar alla. Bönder vill ha regn. Semesterfirare föredrar sol och värme. Den
enes lycka är den andres olycka. Men ett är säkert - det är svårt att förutsäga vädret.
Från en dag till nästa går ganska bra, men att förutsäga vädret en vecka i förväg är
svårt.
Bakom alla väderprognoser på TV, internet, i radio och tidningar finns
meteorologerna. Så kallas den yrkesgrupp som arbetar med att studera och
förutsäga vädret. De är ofta fysiker, eftersom meteorologi är ett speciellt område
inom fysiken.
Forskning
Månadsprognoser
Hittills har det ansetts vara omöjligt att förutse vädret längre än 7-10 dagar framåt.
Men genom att mäta temperaturen i den översta delen av atmosfären kommer man i
framtiden med kraftiga datorer att kunna göra en väderprognos för en hel månad.
Hur uppstår väder?
Luft, mark och hav värms upp olika mycket på olika delar av jorden. Det ger upphov till
vindar, moln och nederbörd.
Luft, mark och hav värms olika mycket på olika delar av jorden. Det är därför det
uppstår vader. Men vad beror den ojämna uppvärmningen på?
Eftersom jorden är rund värms områdena vid ekvatorn upp mer än områdena runt
polerna. Det blir därför varmare vid ekvatorn än vid polerna. Jordaxelns lutning gör
dessutom att norra halvklotet värms mer än södra halvklotet under ena halvan av
året. Under den andra halvan av året är det tvärtom.
Den oregelbundna uppvärmningen av jorden gör att det skapas luftströmmar.
Luftströmmarna ger upphov till vindar, moln och regn. Dessutom skapas strömmar i
haven. Golfströmmen är ett exempel på hur varmt vatten strömmar från varmare
områden till kallare. Utan den skulle det vara väldigt kallt här i Skandinavien.
Väderstationer håller koll på vädret
För att kunna förutsäga vädret måste meteorologerna veta hur vädret är på olika
platser. Runt om i Sverige finns cirka 20 stora bemannade väderstationer och 120
automatiska. Förr var alla stationer bemannade.
Den som ansvarar för en bemannad väderstation läser av instrumenten var tredje
timme, dygnet runt och skickar resultaten till SMHI. I de automatiska
väderstationerna mäter instrumenten automatiskt hur vädret är en gång i timmen och
skickar informationen till SMHI:s datorer på elektronisk väg.
Förr var alla väderstationer bemannade. Idag är nästan alla automatiska. Den här finns vid
Stora Sjöfallet i norra Lappland, cirka 2 mil söder om Kebnekaise.
Vad mäter en väderstation?
Vad mäts:
Enhet (förkortning):
Mäts med:
Temperatur
grader celsius (grader C)
Termometer
Tryck
Hektopascal (hPa)
Barometer
Luftfuktighet
Procent (%)
Hygrometer
Vindhastighet
Meter per sekund (m/s)
Anemometer
Nederbörd
Millimeter (mm)
Pluviometer
Molnighet
Procent (%)
Siktmätare
Både automatiska och bemannade väderstationer har en mängd mätutrustning.
Med en termometer mäts luftens temperatur och dygnets högsta och lägsta
temperatur registreras.
En barometer mäter lufttrycket. Normalt lufttryck vid havsytan är 1013 hPa
(hektopascal). Om lufttrycket är högre säger vi att det är högtryck. Om trycket är
lägre än normalt säger vi att det är lågtryck.
Med en hygrometer mäts luftfuktigheten. När mängden vattenånga i luften är så stor
som möjligt, säger vi att luften är mättad. Vi säger då att den relativa fuktigheten är
100 %.
Vindhastighet mäts oftast i enheten meter per sekund. Stationen undersöker också
från vilket väderstreck vinden blåser, den så kallade vindriktningen. Om det blåser
från väst säger man att det är västlig vind.
Nederbörd mäts i millimeter. Om nederbörden faller i form av snö så smälter man
den först. 1 cm snö motsvarar omkring 1 mm nederbörd. Väderstationen kan också
mäta molnigheten.
Väderkartan
När uppgifterna från de olika väderstationerna kommer in till Sveriges meteorologiska
och hydrologiska institut, SMHI, förs de in på väderkartor. Förenklade väderkartor
publiceras sedan i tidningar och på TV. På en väderkarta kan vi bland annat avläsa
temperaturen på olika platser, var det är soligt, molnigt eller var det regnar.
Vi kan också se hur stort lufttrycket är på olika platser. En linje binder samman
platser med samma lufttryck. Vid linjerna står det olika tal, till exempel 1010. Talen
anger lufttrycket i hektopascal.
På en väderkarta kan vi även se var ett högtryck och ett lågtryck har sitt centrum, det
vill säga var trycket är som högst respektive lägst. Det anges med bokstäverna H och
L.
"Ett djupt lågtryck mellan Island och Skottland medför blåsigt väder över Brittiska öarna.
Västeuropa får friska sydvindar och tidvis regn. Över Ryssland är vädret klart och kallt.
"Väderkartan är hämtad ur en av våra stora morgontidningar en typisk vårdag.
Varmfront och kallfront
En varmfront kännetecknas av att varm luft klättrar upp ovanpå kall luft.
Vid en kallfront kryper den kalla luften under den varma luften.
En så kallad front är en gränslinje mellan en varm och en kall luftmassa. På en
väderkarta kan vi se vilka fronter som finns och hur de rör sig. Om den varma luften
tränger undan den kalla, är det en varmfront. Om den kalla luften tränger undan den
varma, är det en kallfront.
På en väderkarta ritas en varmfront som en rödfärgad linje med kullar på. En kallfront
ritas som en blå linje med taggar på. Taggarna på kallfronten och kullarna på
varmfronten visar i vilken riktning som fronten rör sig.
Vi kan också se pilar på väderkartan som visar vilken riktning vinden har. Om pilen är
röd betyder det att det är varma vindar och om pilen är blå så är det kalla vindar.
Så uppkommer vindar
När det uppstår skillnader i lufttryck mellan olika områden uppkommer vindar. Det
som sker är att luftmassor flyttar sig från områden med högre tryck till områden med
lägre. Vi säger att luften strömmar. På grund av jordens rotation blåser det inte direkt
från ett högtrycksområde till ett lågtrycksområde. Istället bildas det stora luftvirvlar.
Kring ett högtryck blåser det medsols och kring ett lågtryck motsols. Vindarna är
oftast kraftigare runt ett lågtryck än runt ett högtryck.
Sjöbris
Över land värms luften snabbare än över vatten. Luften stiger och det skapas en vind mot
land.
Vid kusterna bildas under sommaren ofta något vi kallar sjöbris. Det är vindar som
blåser från vattnet in över land. Sjöbrisen uppkommer på grund av att luft värms upp
snabbare över land än över vatten. Den varma luften över land stiger och ersätts av
kall luft som tidigare befann sig över vatten. Sjöbris uppstår ofta på eftermiddagen
och är ett uppskattat naturfenomen bland seglare som befunnit sig i timmar på
vindstilla vatten.
Så bildas moln
Moln bildas när varm och fuktig luft stiger uppåt i atmosfären. Då sjunker
temperaturen och luften blir avkyld. På en viss höjd är temperaturen så låg att den
osynliga vattenångan i luften kondenserar och bildar små vattendroppar. Är det
tillräckligt kallt bildas iskristaller. Det är vattendropparna och iskristallerna som vi ser
som moln. Många moln består av iskristaller upptill och vattendroppar nertill.
På sommaren är det ofta molnigt över land, medan det är klart ute till havs.
Förklaringen är att luft värms upp snabbare över land. Den uppvärmda luften stiger
uppåt och bildar moln.
Även när fronter drar fram bildas moln. En varmfront pressar varm luft upp ovanpå
stillastående kall luft. När den varma luften blir nerkyld bildas moln. Nästan samma
sak händer vid en kallfront. Då tränger kall luft in under varm luft. Den varma luften
tvingas då upp i skyn, kyls ner och bildar moln.
Fördjupning
Varför känns vinden kall?
Varför blir det inte varmare när man sticker ut handen genom bilfönstret och luftens
molekyler krockar med handen? När atomerna rör sig mer och mer ökar ju
temperaturen.
Luftens molekyler flyger i vanliga fall omkring med en hastighet på omkring 500 m/s.
När du stoppar ut din hand genom bilfönstret så träffar molekylerna handen med lite
högre hastighet, men skillnaden blir så liten att du inte märker temperaturökningen.
Däremot så blåser vinden bort det skyddande luftlagret kring din hud vilket gör att det
känns kallare.
Regn, snö och hagel
Bröderna Johansson bor i Sveriges regnigaste by, Digeshult.
- Det står Åstrilt på SMHI:s hemsida, men det stämmer inte, säger bröderna. Mätaren
flyttades till Digeshult 1992.
Regn bildas när vattendropparna i ett moln krockar med varandra så att
vattendropparna blir större och större. När dropparna blir för tunga faller de till
marken. Om det är tillräckligt kallt i molnet bildas det iskristaller. När de slår sig
samman med vattendroppar faller det rent, snö eller hagel.
Ibland kan varm luft tvingas upp på högre höjd av stora berg. Det sker bland annat i
västligaste Norge. Då tvingas luft från Atlanten upp i atmosfären av de branta bergen.
Därför bildas det mycket moln och det regnar ofta. I exempelvis staden Bergen
regnar det i genomsnitt nästan 3 000 mm varje år. I Sverige är årsnederbörden störst
i fjällen och i Halland. Största uppmätta årsnederbörden är 1631 mm i Digeshult i
Halland 1998.
Testa dig själv 8.3
1 (g) Vad saknas i tabellen?
mäts med
mäts i
temperatur
termometer
grader C
luftryck
a)
b)
relativ luftfuktighet
c)
d)
vindstyrka
e)
f)
nederbörd
g)
h)
2 (g) Vad menas med en front?
3 (g) Vad består moln av?
4 (g) Hur uppkommer vindar?
5 (g) På en väderkarta finns linjer vid vilka det kan stå till exempel 1 010. Vad
betyder det?
6 (m) Vad menas med nordlig vind?
7 (m) Hur mäter man nederbörd när det snöar?
8 (m) Vilken är skillnaden mellan en varmfront och en kallfront?
9 (m) Använd väderkartan på sid 149 och besvara följande frågor.
a) Hur högt är lufttrycket över Sverige?
b) Var finns högtryckets centrum och vilket lufttryck är det där?
c) Vad för slags front sträcker sig genom Europa?
d) Åt vilket håll rör sig den fronten?
10 (s) Varför blåser det inte direkt från ett högtrycksområde till ett
lågtrycksområde?
11 (s) Vad menas med relativ fuktighet?
12 (s) Förklara hur en sjöbris uppkommer.
13 (s) Hur uppkommer moln och hur kan moln ge nederbörd?
(hjärna) Högtrycken brukar ha svårare att flytta på sig under vintern jämfört
med på sommaren. Vad kan det bero på?
8.4 (sol) Värmeenergi
Värme är en energiform
Värmen som du känner från en spis är en av flera energiformer.
På vintern måste våra hus värmas upp. Förr i tiden eldade vi med ved eller kol i
järnspisar. Idag används istället olika typer av element. Själva värmen från
elementen är en så kallad energiform. I vardagligt tal säger vi ofta bara värme fast vi
egentligen borde säga värmeenergi.
Värmeenergi är en av flera energiformer:
elektrisk energi
värmeenergi
strålningsenergi
kemisk energi
mekanisk energi
lägesenergi
rörelseenergi
kärnenergi
Vibrerande atomer och molekyler
Värme är ett mått på hur mycket atomer och molekyler rör sig. I till exempel is sitter
molekylerna på bestämda platser. Men de rör sig lite fram och tillbaka, de vibrerar.
När temperaturen ökar blir vibrationerna kraftigare. Ju högre temperatur, desto
kraftigare vibrerar de.
Om det blir tillräckligt varmt vibrerar molekylerna så mycket att de tappar sina
bestämda platser. Isen smälter och blir en vätska, vatten. Fortsätter vi att värma
vattnet blir molekylernas rörelser så kraftiga att de lämnar vätskan. Vattnet övergår till
gas, vattenånga.
Även det omvända gäller. Ju lägre temperaturen blir, desto mindre rör sig
molekylerna. Om temperaturen minskar tillräckligt mycket kommer molekylerna till
sist att sluta röra sig helt och hållet. När molekylerna står helt stilla kan det inte bli
kallare. Då har man uppnått den så kallade absoluta nollpunkten. Fysikerna har
räknat ut att det händer vid -273 grader C.
I is sitter molekylerna på bestämda platser och vibrerar.
I vatten rör sig molekylerna ganska fritt.
I vattenånga rör sig molekylerna helt fritt.
Testa dig själv 8.4
1 (g) Nämn tre olika energiformer.
2 (m) Vad menas med den absoluta nollpunkten?
3 (s) Förklara vad som händer när is först smälter och sedan förångas.
Fysik i fokus
Världens oväder
Varje dag äger det rum rejäla åskväder någonstans på jorden. Ibland drabbar de oss
i Sverige. I januari 2005 drog den värsta stormen på 30 år fram över Småland och
fällde gigantiska mängder skog.
År 1998 fick man i trakten kring Gävle hela 1,5 meter snö under två dygn. Men i
Sverige är vi ganska väl förberedda när det gäller intensiva snöfall. Värre är det med
hagel. De kan orsaka stora skador för till exempel Sveriges bönder som kan få
sädesfälten helt förstörda på en timme.
I Colorado i USA drog 1990 en hagelstorm fram där varje hagel var lika stor som en
snöboll. Sådana hagelstormar är livsfarliga. Men kanske farligast av alla oväder är
tromben. I Sverige är de lyckligtvis få varje år. Men nu för tiden kan vi via tv och
Internet följa hur hurricanes och tornados (orkaner och tromber kallas så i USA)
bildas ute på Atlanten för att sedan dra in över land. I en tornado kan vindstyrkan nå
upp mot 150 m/s. Lösa föremål som cyklar och bilar dras med och husen som
kommer i dess väg krossas.
Hagel inte långt från golfbollars storlek föll i samband med ett kraftigt åskväder i södra
Tyskland 2003.
En dag i juni 2003 förstörde en tornado hela byn Manchester i staten Syddakota i USA. Med
vindhastigheter på över 400 km/h tog den med sig väggar, hustak, förråd, kylskåp och TVapparater.
Vindhastighet i m/s Namn till lands
Vindens
verkningar
0-0,2
Lugnt
Inga, röken stiger rakt upp
0,3-3,3
Svag vind
Små löv sätts i rörelse
3,4-7,9
Måttlig vind
Blad och kvistar rör sig
8,0-13,8
Frisk vind
Stora grenar sätts i rörelse
13,9-20,7
Hård vind
Hela träd svajar
20,8-24,4
Halv storm
Mindre skador på hus
24,5-28,4
Storm
Träd rycks upp med roten
28,5-32,6
Svår storm
Stora skador.
>32,6
Orkan
Mycket stora skador.
När stormen Gudrun härjade i södra Sverige bröts granar och tallar av som tändstickor. Skog
motsvarande många års avverkning fälldes under en natt.
Året var 1969. En tromb ställde då till stor skada i Moheda i Småland. Tre
människor skadades.
Sommar och sol. Plötsligt växlar vädret och ett åskväder drar fram med kraftiga hagelskurar i
Kiaby utanför Kristianstad.
Sammanfattning
8.1 Utvidgning genom värme
• Alla ämnen utvidgar sig vid uppvärmning. Ämnen i gasform utvidgar sig mest
och ämnen i fast form minst.
• En bimetall består av ett band med två olika metaller som sitter ihop.
Metallerna utvidgas olika mycket vid uppvärmning. Det gör att bimetallen böjer
sig och kan användas som strömbrytare i en termostat. Bimetaller kan också
användas i termometrar.
• En vätsketermometer innehåller vanligen sprit. När temperaturen stiger
utvidgar sig spriten och stiger i termometerröret.
• Alla ämnen får lägre densitet när de värms upp. Ett viktigt undantag är
vatten. Vattens densitet ökar när temperaturen stiger från 0 grader C till 4
grader C. Därefter minskar densiteten. Densiteten är alltså störst vid +4 grader
C. Det är därför som våra sjöar inte bottenfryser på vintern.
• I de flesta länder mäts temperatur i grader C ( grader celsius).
Temperaturskalan har två fixpunkter: 0 grader C (vattens fryspunkt) och 100
grader C (vattens kokpunkt).
• Kelvinskalan utgår från den absoluta nollpunkten. 0 K =-273 grader C.
Bron vilar på rullar av stål.
Bimetall i ett strykjärn.
Celsius- och Kelvinskalan.
8.2 Hur värme sprids
• Värme kan spridas på tre olika sätt: ledning, strömning och strålning.
• De flesta metaller leder värme bra. Bäst leder silver och koppar. Ämnen som
trä, gummi och luft leder värme dåligt.
• I vätskor och gaser sprids värme genom strömning. Värmen från ett element
sprids genom strömning.
• Varm luft har lägre densitet än kall. Därför stiger den uppåt. Det utnyttjar vi i
varmluftballonger.
• Från solen till jorden överförs värme genom strålning.
• Om en mörk och en ljus yta har samma temperatur så utstrålar den mörka
ytan mer värme än den ljusa.
• En mörk yta absorberar mer strålning än en ljus. Det blir därför varmt att ha
på sig mörka kläder en solig sommardag.
• I en solfångare värms vatten med hjälp av solens värmestrålning. Det varma
vattnet kan sedan användas direkt eller lagras i bergrum.
Luften mellan fjädrarna isolerar.
Värme sprids med strömning.
157
8.3 Väder och vind
• Det är på grund av den ojämna uppvärmningen av luft, mark och hav som vi
får väder.
• En väderstation mäter temperatur, lufttryck, luftfuktighet, vind, molnighet och
nederbörd. Värdena skickas till SMHI som gör en väderprognos och
sammanställer väderkartor.
• Temperatur mäts i grader celsius ( grader C), lufttryck i hektopascal (hPa),
relativ luftfuktighet i procent (%), vind i meter per sekund (m/s) och nederbörd i
millimeter (mm).
• Med vindriktning menas från vilket håll vinden blåser.
• En front är en gränslinje mellan en kall och en varm luftmassa.
• Vindar uppkommer när luftmassor strömmar från områden med högre tryck
till områden med lägre tryck.
• Sjöbris är vindar som blåser in mot land. De uppkommer ofta på
eftermiddagen.
• Moln består av små vattendroppar och små iskristaller.
• Moln uppkommer när en luftmassa stiger uppåt. Då avkyls den osynliga
vattenångan som finns i luften och det bildas små vattendroppar.
• De vattendroppar och iskristaller som ett moln består av är små. Ibland
händer det att vattendroppar och iskristaller slås samman till större droppar
och iskristaller. Till slut blir de så tunga att de faller till marken i form av regn
eller snö.
Ojämn uppvärmning ger väder.
Varmfront
Kallfront
Sjöbris är vindar mot land.
8.4 Värmeenergi
• Värmeenergi är en av flera energiformer.
• Värme är ett mått på hur mycket atomerna rör på sig.
• Ju högre temperatur ett ämne i fast form har, desto kraftigare vibrerar
atomerna. Om det blir tillräckligt varmt tappar de sina bestämda platser.
Ämnet blir vätska eller gas.
• Ju lägre temperatur, desto mindre rör sig atomerna. Blir det tillräckligt kallt
slutar de att röra på sig helt och hållet. Det inträffar vid -273 grader C och
kallas den absoluta nollpunkten.
