Kort version
*
Vad händer i lådan
Kroppens effekt
Detta experiment får du bara göra under en lärares ledning.
• Stiger temperaturen lika snabbt för alla
• Hur känns luften efter 5 minuter
• Varifrån kommer fuktigheten
• Varifrån kommer koldioxiden
• Vad händer med syrehalten
• Vad förändras snabbast
• Hur hänger alltsammans ihop
• Jämför med ett klassrum
• Jämför med Jorden
Klimat-X, Klimatexperiment i skolan
Malmö miljöförvaltning i samarbete med
Malmö högskola, lärarutbildningen, fysik. Experimentutveckling: Mats Areskoug
1
030915
Utförlig version
*
Vad händer i lådan
Kroppens effekt
Detta experiment får du bara göra under en lärares ledning.
Vad händer med luften när man sitter instängd 5 minuter?
I lådan finns instrument som mäter
•
•
•
•
temperatur
fuktighet
koldioxid
syre
Låt en kamrat kliva in i lådan. Hon skall sitta vänd så att hon inte andas mot mätinstrumenten.
Stäng dörren. Starta mätningarna genom att klicka på knappen ”Collect” på skärmen.
Nu kan du under 5 minuter se hur luften förändras. Du kan se mätvärdena i siffror längst ned
på skärmen. I diagrammen kan du följa hur värdena förändras.
Klimat-X, Klimatexperiment i skolan
Malmö miljöförvaltning i samarbete med
Malmö högskola, lärarutbildningen, fysik. Experimentutveckling: Mats Areskoug
2
030915
Efter 5 minuter stoppar mätningen. Släpp ut försökspersonen.
•
Hur känns luften efter 5 minuter
•
•
•
Varifrån kommer fuktigheten
Varifrån kommer koldioxiden
Vad händer med syrehalten
•
•
Vad förändras snabbast
Hur hänger alltsammans ihop
•
•
Jämför med en annan försöksperson
Prova att göra armhävningar inne i lådan
o Jämför lådan med ett klassrum
o Jämför lådan med Jorden
Klimat-X, Klimatexperiment i skolan
Malmö miljöförvaltning i samarbete med
Malmö högskola, lärarutbildningen, fysik. Experimentutveckling: Mats Areskoug
3
030915
***
Mera om
Vad händer i lådan
Kroppens effekt
Syfte
Den egna kroppen ger exempel på energiomvandlingar som kan ge upphov till diskussioner
kring energifrågor, koldioxidutsläpp, bioenergi, växthuseffekt, luftkvalitet mm.
Att tänka på
Experimentet skall endast göras under uppsikt av en vuxen. Dörren till lådan hålls tillsluten av
magnetlås som på köksluckor. Det går alltså att knuffa upp dörren inifrån, men det kan vara
trögt. Låt bara en elev i taget sitta i lådan. 5 minuter är fullt tillräckligt, även kortare tid räcker
för att man skall se hur mätvärdena förändras.
Förkunskaper
Experimentet kan användas på många olika nivåer. För att bara studera kurvorna på
datorskärmen och diskutera vad som händer krävs inga direkta förkunskaper. På högskolenivå
kan en mängd intressanta analyser och beräkningar genomföras. Dessa beskrivs i separata
elevinstruktioner och lärarinstruktioner.
Datorprogrammet Logger Pro
Kort instruktion till programmet som samlar in och presenterar mätdata:
•
Starta Logger Pro från skrivbordet med ikonen ”Kroppens effekt, mätmall 1 s” eller
”Kroppen med 100 W lampa”
(Denna visar en mätning med en 100 W lampa i lådan. Den är bra att ha som referens. Om du inte vill
visa den från början, dubbelklicka på diagrammet, välj ”Axis options”, avmarkera ”Run 4.
Temperature”)
•
•
•
•
•
Placera en elev i lådan. Instruera eleven att inte andas mot instrumenten. Stäng dörren.
Starta mätning med ”Collect” uppe till höger på skärmen.
Mätvärdena visas kontinuerligt i diagrammen. Efter 5 minuter (300 s) stoppas
mätningen automatiskt.
Släpp ut eleven.
Spara mätningen med ”Data”, ”Store latest run”.
Klimat-X, Klimatexperiment i skolan
Malmö miljöförvaltning i samarbete med
Malmö högskola, lärarutbildningen, fysik. Experimentutveckling: Mats Areskoug
4
030915
Kommentarer till experimenten
Efter 5 minuter i lådan känns luften ganska ofräsch. Den som sitter i lådan kanske inte tänker
på det, men de som öppnar lådan utifrån märker det. Koldioxidhalten brukar användas som ett
mått på inomhusluftens kvalitet. Vid 1000 ppm (parts per million, miljondelar) bör man
ventilera. I frisk utomhusluft är nivån numera ca 400 ppm.
CO2-halt
ppm
280
370
1000
1500
5000
7000
10000
50000
80000
Effekt
Normalvärde i atmosfären för ca 200 år
sedan, innan fossila bränslen användes
Normalvärde i atmosfären år 2000
Upplevs som ofräsch luft. Huvudvärk,
trötthet kan börja uppkomma. Gräns för god
luftkvalitet inomhus.
Retlighet och koncentrationssvårigheter kan
börja uppkomma.
Arbetshygieniskt gränsvärde (medelvärde
under en dag)
Efter flera veckors exponering: biokemiska
förändringar i kroppen
Rekommenderat arbetshygieniskt maxvärde
under 15 minuter
Svindel, blodtrycksökning
Kramp, medvetslöshet, död
Syrehalten sjunker till synes mycket långsamt. När koldioxidhalten vuxit från 400 till 1500
ppm har syrehalten bara minskat med ca 0,1 procentenhet från normala ca 20 %. När man
säger att ”syret håller på att ta slut”, så är det just den höga koldioxidhalten man reagerar på.
Egentligen är förändringen i absoluta tal lika stor för syret och för koldioxiden. 0,1 procent är
detsamma som 1000 ppm. En syremolekyl behövs för att bilda en koldioxidmolekyl.
För naturvetarelever på gymnasium eller högskola kan mätvärdena analyseras i detalj och ge
upphov till en rad slutsatser om kroppens effekt och energiomvandlingarna i lådan. Se speciell
experimenthandledning i litteraturlistan.
Slutsatser
Människokroppen kan jämföras med ett kraftvärmeverk, med mat som bränsle. Den kemiska
energin i maten omvandlas till värme och, om vi arbetar, mekanisk energi.
När kroppen förbränner maten omvandlar den energirika ämnen (bland annat kolhydrater som
socker) till enklare ämnen, koldioxid och vatten. Samtidigt frigörs energi. Syre som vi andas
in behövs när kroppen skapar koldioxid och vatten.
Klimat-X, Klimatexperiment i skolan
Malmö miljöförvaltning i samarbete med
Malmö högskola, lärarutbildningen, fysik. Experimentutveckling: Mats Areskoug
5
030915
I experimentet ser vi tecken på att förbränningen sker. Koldioxid- och vattenhalt ökar i
kammaren. Koldioxiden kommer från utandningsluften. Vattenångan kommer både från
utandningsluften och från avdunstning från huden. Temperaturen stiger när kroppen avger
energi. Vattenångan har avdunstat med hjälp av energi från kroppen.
Det vi ser är nästan precis detsamma som sker i fotosyntesen i växterna – fast tvärtom.
Växterna tar upp energi från solljuset och använder energin för att binda samman koldioxid
från luften med vatten från marken. På så sätt bygger växterna upp socker och andra
kolhydrater. Växterna avger syre, som blir över vid tillverkningen.
Att koldioxidhalten ökar i naturen är ett stort problem. Koldioxiden ökar växthuseffekten och
förändrar klimatet, så att stora delar av jorden kan bli obeboeliga. Koldioxiden kommer från
förbränning. Bostäder behöver värmas. Bilar drivas och industrier hållas igång. Överallt
förbränner vi kol, olja och gas. Koldioxiden kommer ut i luften.
Men den koldioxid vi andas ut, liksom den som kommer från förbränning av biobränsle (ved,
flis etc.) kommer ursprungligen från luften. Växterna band den i kolhydrater. Vi äter
kolhydraterna eller eldar med veden. Koldioxiden återgår till luften.
Tillämpningar
I lådan har eleven lite mer än 1 m3 luft. Man kan enkelt räkna ut att i ett normalt klassrum har
varje elev ca 5 m3 luft. Om ventilationen är dålig sker alltså samma luftförändring i
klassrummet under 25 minuter som i lådan på 5 minuter.
Denna utrustning behöver du
Låda ”Kroppens effekt” (Zenit ab läromedel).
Mätinstrument för temperatur, fuktighet, koldioxid och syre. T.ex. Verniers prober, kopplade
via LabPro mätvärdesinsamlare till dator (Zenit ab läromedel).
Experimentbeskrivning för ”Kroppens effekt” (Zenit ab läromedel).
Man kan också tillverka en låda själv, av 5 cm cellplast.
Litteratur
Arbete - Människa – Teknik. Arbetarskyddsnämnden 1997. ISBN 91-7522-414-3. Människans
värmebalans behandlas i samband med temperaturförhållanden och
värmereglering i lokaler.
Areskoug, Mats. Experiment i miljöfysik. Kroppens effekt. 2001. Zenit läromedel, Smögen.
Utförlig experimenthandledning och lärarservice med teoretisk bakgrund,
kommentarer till utförande och analys, samt exempel på resultat. Högskolenivåoch gymnasienivå.
Areskoug, Mats, Miljöfysik. Energi och klimat. 1999. ISBN 91-44-01114-8. Kolets kretslopp
och koldioxidhaltens ökning behandlas i kapitlen Materia, energi, liv och
Växthuseffekten. Grundläggande högskolenivå (eller fördjupning på gymnasiet).
Hollins, Martin, Medical Physics. 1992. ISBN 0-17-448188-8. Behandlar kroppens
energiomsättning översiktligt. Gymnasienivå.
Klimat-X, Klimatexperiment i skolan
Malmö miljöförvaltning i samarbete med
Malmö högskola, lärarutbildningen, fysik. Experimentutveckling: Mats Areskoug
6
030915
Lenskjaer, T., Aagren-Nielsen, J, Krop & Energi. 1989. ISBN 87-00-43254-7. Gymnasiebok
om kropp och energi. Många bra experiment och exempel, även för yngre barn. På
danska.
Miljödidaktiska texter 4/2002. Britta Carlsson: "Jag vill vara kol." (även på nätet:
http://www.lut.mah.se/publikationer/utbrapp402.pdf , bläddra ned till sid.10). Om
rollspel kring fotosyntes och förbränning.
Weblänkar
http://www.lut.mah.se/publikationer/utbrapp402.pdf (bläddra ned till sid.10)
Miljödidaktiska texter 4/2002. Britta Carlsson: "Jag vill vara kol." För lärare om
dramatisering av fotosyntesen.
http://www.smy.fi/koulut/carbon/
Finnish Forest Association. Bra information om kolets kretslopp. Grundskola
och gymnasium. På engelska.
Klimat-X, Klimatexperiment i skolan
Malmö miljöförvaltning i samarbete med
Malmö högskola, lärarutbildningen, fysik. Experimentutveckling: Mats Areskoug
7
030915
