2013-02-22
Värmelära
Värme
• Värme är rörelse hos atomer och molekyler.
• Ju varmare ett föremål är desto kraftigare är
atomernas eller molekylernas rörelse (tar mer
utrymme).
Fast
Flytande
Gas
Atomerna har bestämda Atomerna rör sig ganska
Atomerna rör sig helt
platser och vibrerar.
fritt.
fritt.
1
2013-02-22
Värmeutvidgning
• När ett ämne värms ökar atomernas
och molekylernas rörelse och tar mer
plats.
• Samtidigt minskar densiteten när
ämnen värms. Det gäller både fasta
ämnen, vätskor och gaser. Vatten är
ett undantag som har högst densitet
vid +4 °C och då är vattnet flytande.
• Exempel på värmeutvidgning är
solkurvor på järnvägsräls
Temperatur
• Temperatur är ett mått på värme
• Temperatur mäts med en termometer
• Temperaturskalor
Fahrenheit °F, används i USA
Celsius °C, fixpunkt är vattnets kok- och fryspunkt
Kelvin K, används av vetenskapsmän, saknar minusgrader
• En termostat är en termometer som reglerar temperaturen
i t.ex. frysen, kylen och ugnen
• Samband mellan °C och °F
°C =
°F - 32
°F = °C ⋅1,8 + 32
1,8
2
2013-02-22
Vätskors volymökning
• De flesta vätskor ökar i volym när
temperaturen stiger, undantag är vatten.
• Vattnets densitet är störst vid +4 °C, det är
oftast +4 °C på sjöbotten.
• Vattnets volym ökar när det när det stelnar
till is. Volymökningen har enorm kraft.
Isberg, 1/10 ovanför
vattenytan
Sönderfruset kopparrör
Gasers volymökning
• Alla gaser utvidgar sig då de värms upp.
• En gas instängd i en behållare kan inte
ändra sin volym, då kommer trycket i
gasen öka vid uppvärmning.
• Om trycket blir för stort kan behållaren
explodera.
• I en varmluftsballong värms luft, då får
luften i ballongen lägre densitet och blir
lättare än luften utanför ballongen.
Ballongen stiger.
3
2013-02-22
Värmespridning - ledning
• Vid ledning sprids värmen genom att
atomer/molekyler knuffar på närliggande
atomer/molekyler.
• T.ex. Spisplatta
Kastrull
Vatten.
• Värme leds inte lika bra i alla material och ämnen.
• Metaller är bra värmeledare.
• Luft och andra gaser är dåliga värmeledare.
• Isoleringsmaterial är luftiga material, t.ex.
mineralull, frigolit.
• Vakuum är bästa värmeisoleringen, utnyttjas i en
termos.
Värmespridning - Strömning
• När rörelser i en gas eller vätska tar med sig
värme kallas det strömning.
• Vattenburen värme i ett hus sprids med
strömning och pumpar.
• I ett rum med element kommer värmen spridas i
rummet med hjälp av strömning av luften.
• Golfströmmen ger oss varmare klimat.
Bilden visar hur
temperaturen i ett rum
kan variera om rummet
värms upp med ett
element.
4
2013-02-22
Värmespridning - Värmestrålning
•
•
•
•
Värmestrålning kallas också infrarött ljus.
Människor kan inte se infrarött ljus.
Solens värme kommer till jorden via strålning.
Mörka ytor tar lättare upp värmestrålning än
en ljus yta.
• Ju blankare en yta är, desto mindre blir
värmeutstrålningen.
Värme är energi
• Energin hos molekylernas eller atomernas rörelser kallas
värmeenergi
• För att höja temperaturen måste man alltid tillföra energi,
t.ex. koka vatten.
• För att sänka temperaturen måste man alltid bortföra
energi, t.ex. frysa mat.
• Det krävs mycket energi för att värma vatten, men samtidigt
kan vatten lagra mycket energi.
• Energi mäts i enheten joule (J), ofta används kilojoule (kJ).
• Matens energiinnehåll mäts också i kilojoule. T.ex. innehåller
1 liter mellanmjölk 1980 kJ.
• 1 liter bensin innehåller 32616 kJ, dvs. drygt 16 mer
energi än 1 liter mjölk.
5
2013-02-22
Värmekapacitet
• Värmekapacitans är hur mycket energi det
krävs att värma upp 1 kg av ett ämne 1 grad.
• Enheten är Joule/kg x grad
• Vatten kräver mycket energi för att värmas
upp 1 grad. Det krävs 4,2kJ/kg x grad
• Luft kräver bara 1kJ/kg x grad
Fast, flytande och gas
Smältning
Fast
Kokning
Flytande
Stelning
Gas
Kondensering
• Kokpunkt: Temperaturen då ett flytande ämne kokar och
övergår till gasform.
• Smältpunkt: Temperaturen då ett fast ämne smälter och
övergår till flytande form.
• Fryspunkt: Temperaturen då ett flytande ämne stelnar
och övergår till fast form.
• Kokpunkten beror på lufttrycket, t.ex. vattnet kokar vid
100 ° C vid havsytan och vid 75 ° C på toppen av Mount
Everest.
6
2013-02-22
Avdunstning och kondensation
• Vid avdunstning (ångbildning) tar vätskan upp
värme.
• Vid kondensation avger ångan värme.
• Detta används i kylskåp och värmepumpar.
• Fuktig hud blir kall, det krävs värme för att
vattnet ska avdunsta.
• Svettning är kroppens kylsystem.
Meteorologi
Läran om vädret
7
2013-02-22
Meteorologi (läran om vädret)
• En meteorolog samlar in data om vädret som
denne använder för att göra väderprognoser
• För att kunna göra en prognos krävs data om:
• Temperatur (termometer) mäts i Celsius Co
/Kelvin/Fahrenheit
• Lufttryck (barrometer) mäts i hektopascal hPa
• Luftfuktighet (hygrometer) mäts i %
• Vind (anemometer, vimpel) mäts i sekundmeter
• Nederbörd (regnmätare) mäts i millimeter
• Molnighet (observationer/sateliter)
Lufttryck
• Lufttrycket mäter man med en barometer.
• Enheten är hPa, hektoPascal
• Lufttrycket varierar från dag till dag men
normalt lufttryck är 1013 hPa.
• Är det under 1013 hPa är vädret ostadigt.
• Är det över 1013 hPa är det vackert väder.
8
2013-02-22
Högtryck och lågtryck
• Vindar uppstår pga att solen värmer upp luften
över jorden.
• När luften cirkulerar uppstår områden med
högtryck och lågtryck.
• Lågtryck är när ett område har lägre lufttryck än
omgivningen. Vid lågtryck är det ofta nederbörd,
blåsigt och molnigt.
• Högtryck är när ett område har högre lufttryck än
omgivningen.
• Vid ett högtryck är det ofta soligt och klart.
Vindar
• Vid ett lågtryck blåser vindarna i en virvel moturs in
mot lågtrycketscentrum. En sån luftvirvel kallas cyklon.
• Vid ett högtryck blåser vindarna i en spiralformad bana
medurs från centrum. Vindarna är ofta svagare än vid
lågtryck.
• Med vindriktning menar man från vilket håll det blåser.
• Vindhastighet mäts i m/s.
• Vindmätare för hasighet kallas anemometer.
• Sjöbris
• Landbris
9
2013-02-22
Sjöbris/Landbris
• Sjöbris uppstår på
förmiddagen när
luften ovan land
värms mer än luften
ovan hav.
• På kvällen uppstår
motsatt fenomen
vilket kallas landbris
Luftfuktighet
• Luften kan ta upp mer fukt ju varmare den är.
• Om temperaturen sjunker kondenseras fukten.
• Luftfuktighet mäts i relativ luftfuktighet i procent
där 100% är den maximala mängd fukt luften kan
ta upp. Då säger vi att luften är mättad.
• Fukten i luften leder kylan eller värmen i luften.
• Därför upplever vi ofta fuktigt vinterväder som
extra kallt och fuktigt sommarväder eller en
fuktig bastu som extra varmt.
10
2013-02-22
Kallfront Varmfront
• När varm luft rör sig in över ett landområde
kallar vi detta för varmfront, motsatt fenomen
kallar vi för kallfront
• När fronterna möts kommer den varma luften
pressas upp och där kylas ner regn kommer
bildas
Moln
• Moln kan bestå av både iskristaller och mycket
små vattendroppar.
• Lär dig in om två av de molnen du själv skrivit
om.
11
