Powerpoint – Materia, Tryck, Varmelara

Fysik
MATERIA
Materia
 Runt omkring dig finns material som sten, järn, koppar, plast,
gummi m.m.
 Oavsett vilket material föremålet är gjort av, säger man att det
består av materia (kommer från latinet och betyder ämne).
 Materia är allting som kan vägas,
allting som består av atomer.
 T.ex. vatten, ved, luft, djur, växter o.s.v.
 Värme och ljus är inte materia.
Bestämning av massa
 Du består helt och hållet av materia.
 Om du ställer dig på en våg och den visar 60 kg
kommer du nog säga att din vikt är 60 kg.
 Om någon frågar hur stor massa du har, bör du
också svara 60 kg.
 Inom fysiken används ordet massa istället för vikt
när det talas om hur mycket något väger.
Vanliga enheter för massa
 Enheter för massa
 1 ton = 1000 kg (kilo = tusen)
 1 kg = 1000 g
 1 hg = 100 g
 1 g = 1000 mg (milli = tusendel)
Dessa enheter
ska ni kunna
omvandla
både fram och
tillbaka!
 Exempelfråga: Hur många gram går det på 1 ton?
 Det går 1000 g på 1 kg. Det går 1000 kg på ett ton.
 Alltså 1000 * 1000 = 1 000 000 g på 1 ton
Mätning av längd
 I slutet av 1700-talet beslöt fransmännen att
konstruera en ny längdenhet.
 De mätte avståndet från ekvatorn till nordpolen. Den
sträckan delade de sedan i 10 miljoner delar.
 Värdet de fick fram då kallades för 1 meter.
 Sedan tillverkade man en meterstav av metall som
mall för nya stavar.
Vanliga enheter för längd
 Enheter för längd:
 1 mil = 10 km
 1 km = 1000 m
 1 m = 10 dm
 1 dm = 10 cm
 1 cm = 10 mm
Dessa enheter
ska ni kunna
omvandla
både fram och
tillbaka!
 Hjälp för att omvandla:
 1 mil = 10 km = 10 000 m
 1 m = 10 dm = 100 cm = 1000 mm
Bestämning av area
 Formel
 Arean = längden * bredden
 Enheter för area:
 1 m2 = 100 dm2
 1 dm2 = 100 cm2
 1 cm2 = 100 mm2
 Hjälp för att omvandla:
 1 m2 = 100 dm2 = 10 000 cm2 = 1 000 000 mm2
Bestämning av volym
 Volym är
 Hur mycket plats ämnet (föremålet) tar
 Formel
 Volymen = längden * bredden * höjden
Enheter för volym
 Enheter för volym
 1 m3 = 1000 dm3
 1 dm3 = 1000 cm3 = 1 liter
 1 cm3 = 1000 mm3 = 1 ml
 Hjälp för att omvandla:
 1 liter = 10 dl = 100 cl = 1000 ml
 1 m3 = 1000 dm3 = 1 000 000 cm3 = 1 000 000 000 mm3
Mätglas
 Om ett föremål har så oregelbunden form att man
inte kan räkna ut volymen, kan man använda sig
utav ett mätglas.
 Man fyller mätglaset med vatten och stoppar i
föremålet. Skillnaden i vattenhöjden är då föremålets
volym.
 Den nya volymen - den gamla volymen
= föremålets volym
Aggregationstillstånd
 Som du känner igen från kemin kan de flesta
ämnena (materia) förekomma i tre former:
 Fast, flytande och gas.
 Alla molekyler i ett ämne hålls samman av mer eller
mindre starka krafter.
 I fasta ämnen håller krafterna kvar molekylerna på
bestämda platser (molekylerna är dock inte helt still)
 I en vätska är molekylerna rörligare
 I en gas rör sig molekylerna fritt
Fast, flytande, gas
Avdunstning och kondensation
 När vatten kokar eller avdunstar bildas vattenånga.
 När vattenånga kyls ner genomgår den en fysikalisk
förändring och blir till flytande form (vatten) igen.
Man säger att vattnet kondenseras.
 Moln bildas genom att vatten kondenseras.
 Vatten avdunstar från t.ex. sjöar och när
vattenångan stiger till kallare luftlager kondenseras
den och bildar moln.
Densitet = hur tätt atomerna sitter
 Hur kommer det sig att två kulor i olika material
väger olika mycket?
 Det beror dels på hur mycket atomerna väger och
dels på hur tätt packade atomerna är.
 Om vi jämför en järnkula med en träkula, så kommer
järnkulan att väga mer. Varför?
 Jo, atomerna väger mer och är mer packade i
järnkulan.
Densitet
 Man säger att järn har högre densitet än trä.
 Densiteten talar om hur många gram som 1 cm3
(1 ml) väger.
 Densiteten för vatten är 1 g/cm3. Det betyder att 1
cm3 vatten har massan 1 g.
 För att lättare förstå vad densitet är, kan man också
tänka att det betyder täthet på atomerna.
Beräkning av densitet
 För att kunna beräkna ett ämnes densitet måste man
veta hur mycket det väger (massan) och hur stor
volym det har. Sedan delar man massan med
volymen.
 Densiteten = Massan / Volymen
 En metallbit väger 33,9 g och har volymen 3 cm3.
Beräkna densiteten!
Materia kan inte förstöras
 Materia kan inte förstöras eller nyskapas, den kan
bara omvandlar till andra former.
 Vad innebär det tror du?
 De atomer som t.ex. Napoleon andades ut i sitt sista
andetag finns kvar. Man kan utgå från att atomerna
har fördelat sig jämt i jordens atmosfär. Därför är det
med stor sannolikhet så att varje andetag som du tar,
innehåller minst en atom som Napoleon utandades.
Fysik
VÄRMELÄRA
Vad händer när man värmer?
 Vad är värme?
 Värme är en sorts ENERGI!
 När man värmer ett ämne så rör sig atomerna mer
och sprider ut sig. Det gör att:


Volymen ökar
Densiteten (tätheten på atomerna) minskar
 Vad händer om man värmer en gasbehållare?
Om det inte finns mer plats?
DÅ ÖKAR TRYCKET TILLS…… DET SPRÄNGS.
Därför är det jätteviktigt att inte låta gasflaskor stå ute i solen!
Varför lyfter en luftballong?

Alla ämnen ”blir större” när de värms upp.
Volymen ÖKAR.

Det här gäller oavsett vilken fas ämnet befinner
sig i (fast, flytande eller gas)

Det beror på att atomerna börjar röra sig mer
och sprida ut sig.

Det gör att densiteten (atomtätheten) minskar.

Om man värmer luft kommer luften att stiga
uppåt eftersom det som har lägst densitet vill
vara högst upp.

När kan man har användning för detta?
Temperaturskalor
 Celsius
 Bygger på vattens kok- och fryspunkt.
 Skapades av svensken Anders Celcius och är den skala som
används i största delen av världen
 Kelvin
 Bygger på absoluta nollpunkten. (0 K = -273 °C)
 Vid 0 K så rör sig inte atomerna alls.
 Fahrenheit
 Bygger på människans kroppstemperatur. (100 °F = 37 °C)
Vattnets speciella egenskaper
Vattnets speciella egenskaper
 Vatten har högst densitet vid +4 °C.
 Det är det enda ämnet som beter sig på detta sätt.
 Alla andra ämnen har högst densitet (atomtäthet) i
fast form och lägst densitet i gasform.
 Vatten har alltså högst densitet i flytande form (vid
exakt +4 °C) och lägst densitet i gasform.
Fysik
TRYCK
Trycket är beroende av kraft och area
 Om du klämmer med tummen på din




arm känner du ett tryck från
tummen.
Om du i stället lägger en träbit
emellan och trycker med tummen
kommer du inte uppleva samma
tryck.
Trycket beror på arean.
För att räkna ut tryck använder man
formeln: tryck = kraft / area
Formeln säger att om arean är större
kommer trycket att bli mindre, och
tvärtom.
Vad var kraft nu igen?
 Krafter mäts i en enhet som
kallas för Newton. (N)
 Om du vet vikten i kg,
multiplicera med 10 så får du
tyngdkraften.
 Exempel: Pierre väger 80 kg. Då
krävs det en kraft på 80*10=800
N för att lyfta Pierre.
Pierres tyngdkraft är 800N.
Ett exempel

En vikt med massan 1 kg har tyngden 10 N.
När vikten placeras på ett bord säger vi att den
påverkar bordet med tyngdkraften 10 N.

Låt oss säga att bottenarean är 5 cm2. Då blir
trycket enligt formlen:
Tryck = Kraft/ Area = 10 N / 5 cm2 = 2 N per
cm2

Om vi istället för kvadratcentimeter använder
kvadratmeter ( m2) så får vi trycket i N/m2. Det
är samma sak som pascal (Pa)

Alltså:
N/m2 är samma som Pa
Lågt tryck på en yta kan vara bra
 Om en kompis åker igenom isen
gäller det att veta hur man ska göra.
 Om du går på isen kommer tyngden
från dina skor att fördela sig som ett
tryck på isen. Trycket blir ganska
stort då Arean på dina fötter är
ganska liten.
 Om du lägger dig ner kommer arean
att öka och då minskar trycket
från din kropp på isen.
 Kom ihåg: Tryck = Kraft / Area.
Ju större area desto mindre
tryck.
Tryck på en yta

Det kanske känns självklart att ett par klackskor
ger märken i golvet och inte ett par
gymnastikskor.

Det beror på att klackens yta är så mycket mindre
än gymnastikskons yta.

Trycket beror på formeln: Kraft / Area.

I det här fallet är kraften (tyngdkraften) lika stor
om det är samma person som bär skorna, men
arean på den delen av skon som träffar golvet är
ju annorlunda.

Ju mindre area, desto högre tryck.

Ett annat exempel på liten yta är yxor, spikar och
nålar. De har väldigt liten area för att trycket ska
bli så stort som möjligt så de kan tränga in i ytan
de ska sättas i.
Tryck i vätskor
 I vatten finns det ett vattentryck.
 Ju längre ner du kommer desto
större känns trycket.
 Detta beror på att vatten väger
och ju längre ner du kommer desto
mer vatten har du över dig som
trycker på dig.
 Trycket kommer att kännas lika
stort från alla håll, både uppifrån
nedifrån och på sidorna.
 Trycket nere i vattnet ökar med
10kPa (10 000 Pa) för varje meter.
Vad är densitet nu igen?
 Densitet är hur tätt atomerna




sitter i ett ämne.
Tänk dig att du har en vanlig
tärning och att du kan öppna den
med ett litet lock upptill.
Tärningen är ihålig.
En vanlig tärning är 1 cm3 stor. Det
betyder att varje sida på tärningen
är 1 cm lång.
Om du exempelvis häller i vatten i
tärningen och sedan väger den, då
kommer du upptäcka att den väger
1g. Densiteten för vatten är alltså 1
g / cm3.
Alltså är densitet: Vad väger en
liten kubikcentimeter av ämnet.
Flyta eller sjunka – densiteten avgör
 När du slänger något i vattnet
kommer det antingen flyta eller
sjunka. Det har att göra med
vätskans och föremålets densitet.
 Om föremålet du slänger i sjön har
lägre densitet än vatten, då
kommer det att flyta. Om det har
högre densitet än vatten, då
sjunker det.
 Exempelvis flyter en kork på
vattnet. Det beror på att kork har
lägre densitet än vatten.
Tryck i gaser





Runt jorden finns ett lufthölje vi kallar
atmosfär. Luften trycker på jordytan på
grund av sin tyngd, luft väger alltså.
Ju högre upp vi kommer i atmosfären
desto mindre blir lufttrycket. Luften
trycker på oss lika mycket överallt,
precis som i vattnet.
Luftens tryck mäts med en barometer.
Enheten för luftryck är hPa.
(hektopascal).
En annan enhet för lufttryck är
millibar(mbar) Det är samma sak som
hektopascal.
Normalt lufttryck på jordytan
brukar man säga ligger på 1013
hPa.
När man kommer högre upp i
atmosfären sjunker lufttrycket.
Frågor att besvara
1. Ge exempel på en enhet för tryck.
2. Ge exempel på tillfällen då vi i praktiska livet: minskar arean för
att få stort tryck, ökar arean för att få litet tryck.
3. Hur högt blir trycket om kraften är 100 N och arean 10 cm2?
4. Varför är det farligare att vara ute på svag is när du åker
skridskor än när du går?
5. En trälåda som väger 200 kg står på en lastkaj. Bottenytan är 4
m2. Hur stort är trycket på lastkajen. Svara i Pa.
6. En dam i högklackade skor dansar runt på ett golv. Damen väger
60 kg. Hur stort blir trycket mot golvet, om hon låter hela
tyngden vila på en klack med arena 2 cm2? Svara i både N / cm2
och i kPa.
Fler frågor att besvara
1.
2.
3.
4.
5.
Hur förändras trycket när du dyker ner djupare i en
bassäng?
En dykare befinner sig under vattnet. Var är tycket på
dykaren störst, på ryggen eller magen?
Vad krävs för att ett föremål ska flyta på en vätska?
Hur högt är normalt luftryck vid havsytan?
Varför sänks trycket i en behållare om du kyler
behållaren?