fredag 12 mars 2010

Varför blåser det? Temperaturskillnader


Jag har hittat lite ny information om varför det blåser. Hoppas att det kan ge en större förståelse för fenomenet och inte bara vara upprepande. Bilden föreställer sjöbris.

Den främsta orsaken till att vindar uppstår är skillnader i temperatur. På dagen värms jordytan upp mer än vattenytan. Den uppvärmda luften stiger som vi nämnt tidigare. När den stigit ökar trycket över den uppvärmda ytan (eftersom lufttryck mäts genom att se hur mycket luft som finns ovanför). Det finns en kraft som kallas gradientkraft som vill utjämna trycket och föra luften från högt till lågt tryck, den uppvärma luften som har ett högt tryck förs mot omgivningens kallare luft med lägre tryck, den kallare luften faller då mot marken eftersom trycket ökar när det blir mer luft ovanför (=högre tryck).

Vid marken återkommer gradientkraften och förflyttar den kallare luften (med högre tryck) mot den uppvärmda markytan (där luften har ett lägre tryck eftersom luft förts bort därifrån). Vinden blåser då in mot det uppvärmda området från det mindre uppvärmda området. Det blir som ett kretslopp, se bild. När solen inte längre värmer jorden upphör cirkulationen, därför blåser det inte så mycket på natten.

måndag 8 mars 2010

Från rörelseenergi till elektricitet

Vindkraftverk fångar energin i vinden och omvandlar den till mekaniskt arbete, som via en generator omvandlar rörelseenergin till el.

Vinden blåser på vindkraftverkets blad. De tryckskillnader som uppstår mellan fram och baksidan gör att bladen roterar. Bladen är formade på liknande sätt som flygplansvingar. Flygplan lyfter för att luftens omväg över vingen gör att luften har en högre hastighet över än under vingen vilket skapar ett undertryck över (luft i rörelse har lägre tryck än stillastående) och en lyftkraft som lyfter planet. När vinden blåser över bladen på vindkraftverket skapas en lyftkraft som gör att bladen roterar. Bladspetsen rör sig ungefär 6 gånger snabbare än vindens hastighet. Turbinaxeln (bladen) driver en generator, generatorn håller emot axeln eftersom ingen el skulle alstras om bladen snurrar fritt. Generatorn, som sitter uppe i tornet, alstrar elektricitet som sedan färdas via elkablar ut i det nedgrävda elnätet.

Referenser:

CVI. (2004) Så fungerar ett vindkraftverk- faktablad 3. Högskolan på Gotland. http://www.frostvikeninfo.se/vindkraft/files/Faktablad.pdf hämtat 8/3 2010

Energirådgivningen. (2009). Vindkraft- eff 12. www.energirådgivningen.se

Angående förra inlägget

Fick lite tankar när jag läste ditt inlägg Anna om bl.a. tunnare luft.

Lufttryck uppstår genom atmosfärens tryck på jorden och det som finns här. Gravitationskraften (jordens dragningskraft) drar atmosfären mot jordens mitt så att den stannar runt jorden. Lufttrycket minskar ju högre upp över havet man kommer eftersom mindre del av atmosfären är ovanför och lågt lufttryck har som Anna tidigare beskrivit lägre densitet, luften blir då "tunnare". Vid lägre densitet finns det då färre syreatomer per volymenhet. Det måste väl vara det som gör att det är svårt att andas på hög höjd? Flygplan drar också nytta av att den låga densiteten ger ett lägre luftmotstånd.



Referenser: http://sv.wikipedia.org/wiki/Lufttryck. hämtat den 8/3 2010

Luftens densitet

Jag har nu försökt bringa lite klarhet i detta med luftens densitet och vad som sker med densiteten vid låg- och högtryck. Detta är vad jag har kommit fram till hittills:

Densitet är ett mått av ett ämnes täthet. Mängden massa per volymenhet är större ju högre densitet ett ämne har. Densiteten påverkar därför direkt ämnets vikt. I det internationella enhetssystemet SI (Système internationale d’unités) fastställs densiteten (p) på följande vis:

p=m/V

Där m= massa (kg) och V= volym (m^3).

Begreppen relativ eller specifik densitet används när man är intresserad av storleksförhållandet snarare än absoluta värden. Uttrycken definieras som kvoten mellan två ämnens densitet. Luftens densitet används ofta som referens i samband med gaser och vattnets densitet ofta i samband med vätskor. Den ungefärliga densiteten av luft vid 20°C och 1 atmosfärs tryck är 1,2 kg/m^3.

Förändringar av luftens densitet vid låg- och högtryck

Både lufttryck och temperatur påverkar densiteten, men den förändras inte särskilt mycket beroende på om det är lågtryck eller högtryck. Vid lågtryck får luften lägre densitet och man säger då att luften är tunnare. Luften blir även kallare och eftersom kall luft har högre densitet stabiliseras det hela och förändringarna blir inte så stora. Den uppvärmda luften vid högtryck som har värmts av solen rör sig snabbare (molekylerna i luften rör sig snabbare) och gasen utvidgas, med andra ord blir luften tunnare och får lägre densitet. Högtryck har dock högre densitet, vilket kompenserar den låga densiteten. Det kan ibland ske förändringar med luftens densitet beroende på väder, till exempel soliga vinterdagar då det kan vara både högtryck och kall luft vilket ger luften en högre densitet.

Referenser:

http://www.smhi.se/,

http://sv.wikipedia.org/wiki/Densitet,

http://www.aftonbladet.se/väder/fragorochsvar. Alla hämtade 2010-03-03

Kommentera gärna om det är något ni undrar över eller om det är något ni vill lägga till.

onsdag 3 mars 2010

Vindens kyleffekt

När man tittar på en termometer för att se vilket temperatur det är utomhus är det inte säkert att den ger den riktigt sanna uppgiften om hur det verkligen känns utanför dörren. Vinden har en avkylande effekt, vilket gör att det känns kallare om det blåser. Det går att räkna ut en så kallad effektiv temperatur som visar vindens kylande effekt, detta genom att kombinera temperaturen med vindens hastighet. Till exempel om temperaturen är -6 och vindens hastighet är 2 m/s blir den effektiva avkylande temperaturen -9. Höga vindhastigheter ger större avkylning vid låga temperaturer, till exempel om det är -16 och det blåser en vind på 6 m/s är den effektiva temperaturen -26. Här nedan är en tabell som visar den avkylande effektiva temperaturen, vilket är en beräknad kombination av den temperatur som termometern visar och vindens hastighet.

Kyleffekten

+10

+6

0

-6

-10

-16

-26

-30

2 m/s

9

5

-2

-9

-14

-21

-33

-37

6 m/s

7

2

-5

-13

-18

-26

-38

-44

10 m/s

6

1

-7

-15

-20

-28

-41

-47

14 m/s

6

0

-8

-16

-22

-30

-44

-49

18 m/s

5

-1

-9

-17

-23

-31

-45

-51

Denna tabell finns med ytterligare en kolumn på SMHI:s hemsida i deras kunskapsbank där jag har sökt på vindens kyleffekt.

Referenser: http://www.smhi.se/kunskapsbanken/meteorologi/vindens-kyleffekt-1.259 hämtat 2010-03-03.

måndag 1 mars 2010

Litteraturseminarium 1/3-2010

Under seminariet har vi utgått från modellen som Ahlrik (muntlig kommunikation, 100301) tog upp under föreläsningen samt tankefiguren som visar sambandet mellan kunskapsmål, undervisning och bedömning i naturorienterade ämnen från Myndigheten för skolutveckling (2008).

Tema vind i förskolan

Mål utifrån Läroplanen för förskolan (Utbildningsdepartementet, 1998)

Förskolan skall sträva efter att varje barn utvecklar förståelse för sin egen delaktighet i naturens kretslopp och för enkla naturvetenskapliga fenomen, liksom sitt kunnande om växter och djur.

Tolkning av målet inom tema vind

Utveckla sin förståelse för hur vindar uppstår och att luft är någonting.

Hur arbetar vi för att barnen ska få möjlighet att förstå fenomenet?

Visa att varm luft stiger och kall luft sjunker genom olika experiment. Använda experiment med ballonger för att synliggöra att luft är något.

Hur vet vi att verksamheten har bidragit till att barnen utvecklat sitt kunnande?

Använda Concept Cartoon för att fråga och diskutera med barnen för att få syn på deras kunnande. Det går även att få syn på deras lärande i barnens lek. Ett annat sätt att få syn på barnens lärande är genom intervjuer. Andersson (2008) tar upp att det är viktigt att planera undervisningen så att kunnande som byggs upp vid ett tillfälle används och utvidgas i nya sammanhang och detta anser vi är möjligt att uppnå genom intervjuer både innan och efter lärandetillfället.

Kriteriefråga

Varför stiger en luftballong?

Tema vatten – flyta sjunka i skolan

Mål utifrån Läroplanen för obligatoriska skolväsendet, förskoleklassen och fritidshemmet (Utbildningsdepartementet, 1998).

Skolan skall sträva efter att varje elev efter genomgången grundskola ska känna till och förstå grundläggande begrepp och sammanhang inom de naturvetenskapliga, tekniska, samhällsvetenskapliga och humanistiska kunskapsområdena.

Mål utifrån kursplanen för naturorienterade ämnen (Skolverket, 2008).

Mål som eleven skall ha uppnått i slutet av det femte skolåret

Ha inblick i olika sätt att göra naturen begriplig, som å ena sidan det naturvetenskapliga med dess systematiska observationer, experiment och teorier.

Tolkning av målet inom tema flyta – sjunka

Känna till att föremåls sammansättning och form har betydelse för dess flytförmåga.

Så här kan eleven visa att hon/han kan detta

Genom att ställa hypoteser, diskutera och utföra experiment där de får testa olika föremåls flytförmåga, samt med hjälp av lera undersöka formens betydelse för flytförmågan.


Så här avgörs om en elev har nått målet

Genom att använda Conxept Cartoon för att se vad eleverna har lärt sig och göra lärandet synligt. Ett annat sätt att få syn på elevernas lärande är genom de diskussioner som förs under undervisningstillfället, samt deras lösningar av problemet med lerklumpen.

Kriteriefrågor

Hur kommer det sig att en båt kan flyta?

Reflektioner kring bedömning

Vi anser att det är det är oerhört komplext med bedömning och vi kan förstå att många väljer att ha prov eftersom man då direkt får ett mått på elevernas kunskap, men vi anser att det är svårt att se elevernas förståelse genom prov och att provens utformning är av betydelse. Använder man sig av kriteriefrågor kan man bättre se elevernas förståelse. Vi anser även att det är viktigt att med variation när det gäller bedömning för att eleverna ska få möjlighet att visa sin kunskap och förståelse på olika sätt. Det är även viktigt att använda sig av formativ bedömning vilket även Andersson (2008) tar upp. Han menar att det ger vägledning för både lärare och elever.

Vi upplever att grupparbete kan vara ett bra arbetssätt att använda i undervisningen, men att det kan vara svårt för läraren att bedöma den enskilda elevens kunskaper utifrån detta.

Referenser

Andersson, B. (2008). Grundskolans naturvetenskap. Lund: Studentlitteratur.

Myndigheten för skolutveckling. (2008). Naturorienterade ämnen – en samtalsguide om kunskap, arbetssätt och bedömning.

Skolverket. (2008). Kursplaner och betygskriterier. Västerås: Fritzes.

Utbildningsdepartementet. (1998). Läroplanen för förskolan. Stockholm: Fritzes.

Utbildningsdepartementet. (1998). Läroplanen för obligatoriska skolväsendet, förskoleklassen och fritidshemmet. Stockholm: Fritzes.

Atmosfären

Med tanke på vårt valda område har jag här skrivit en del om atmosfären.

Runt hela vårt jordklot finns det ett luftrum. Detta luftrum är det vi kallar för atmosfären. Atmosfären består av största delen av kväve (78%) och syre (21%). Det finns även argon, koldioxid samt små mängder av en hel del andra gaser, bland andra koldioxid och ozon som är särskilt viktiga för atmosfärens egenskaper. Utöver detta ingår vattenånga i varierande mängd, det vill säga vatten i gasform. Jordens atmosfär utvecklades inte förrän hundratals miljoner år efter jordens tillkomst. Den utvecklades genom gaser som trängde fram ur jordens inre. För 500-1000 miljoner år sedan blev syrgasmängden så pass hög att ett ozonskikt kunde bildas och skydda organiskt liv. Atmosfären har under de senaste 3-4 miljoner åren varit betydligt kallare än den numera är, och har då haft återkommande istider. Nu är atmosfären inne i en av de korta varma perioder som återkommer omkring vart 100 000:e år och som varar ungefär 10-20 tusen år.

Vi lever hela vårt liv i atmosfären, men den är i stort sett omärklig för oss utom när det blåser. Piaget menade att luft endast existerade för barn i förskoleåldern när luften var i rörelse. De har, enligt honom, inget begrepp om stillastående luft. Det är dock viktigt att ha kunskap om luften, som är ett livsuppehållande system som finns i vår närmaste omgivning i hela vårt liv! Trots att luft är osynlig och luktlös så existerar den. Den tar plats, har tyngd och massa, kan fördela sig jämt i en given volym och kan samlas in i slutna kärl. Luften kan även utvidga sig vid uppvärmning och dra sig samman vid avkylning. Atmosfären kan delas in i olika skikt efter lufttemperaturens förändringar med höjden och, över 60 km höjd, på förekomsten av elektrifierade gasatomer och gasmolekyler (så kallade joner);
· troposfären: 0-10 km
· stratosfären: 10-50 km
· mesosfären: 50-80 km
· termosfären: 80-600 km

Atmosfären är tätast närmast jordytan. Tätheten avtar sedan uppåt, och på 50 km höjd är den inte mer än en tusendel av värdet vid jordytan.

Källor: Andersson, B. (2008), Bra Böckers Lexikon och Anders Persson, meteorolog vid SMHI.