Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

7 frågor/svar hittade

Ljud-Ljus-Vågor [20602]

Fråga:
Hej, jag visste inte var jag skulle skicka den här frågan, om det var en biologisk frågeställning eller en fysikfråga. Men jag undrar hur växterna, och människorna också för den delen absorberar solljus? Hur går processen till? Solen, som för många människor är detta ljus ett glädjeämne, så kanske det kan hjälpa oss genom att veta hur processen går till, hur vi människor tar emot ljuset, om inte kärleken. Finns det något växterna gör till exempel innan för att förbereda sig? Vad krävs det av växterna egentligen? Jag tänker mig själva ögonblicket ljuset blir en del av växten. Det avgörande ögonblicket när en reaktion uppstår.

Glad för svar, vänliga hälsningar / Magnus
/Magnus H, Malmö

Svar:
Frågan är väl snarast biologi och kemi, men jag kan säga lite om de fysikaliska aspekterna.

Låt oss börja med några definitioner.

Ljusabsorption innebär att energin från fotoner upptas av elektroner i atomer. Fotonerna försvinner och övergår till inre energi i atomerna för att till slut övergå i värme. För de flesta material gäller att en del av infallande strålning absorberas, medan andra delar reflekteras, i många fall beror fördelningen mellan absorption och reflektion på fotonernas våglängd. (Absorption#Optik )

Fotosyntes är den process där levande organismer tar hand om energi från ljus och lagrar den i kemiska bindningar. Fotosyntesen i växter försiggår i kloroplasterna i bladen med användning av solljuset, se nedanstående figur från Kloroplast .

Fotosyntesen kan enkelt förklaras så här: Växten tar in koldioxid, vatten och solenergi som den sedan omvandlar till fritt syre och kolhydrater. Syret och kolhydraterna kan växten sedan använda under natten vid cellandningen. Se Fotosyntes och fråga 13757 .

Klorofyll är det ämne som ger växter deras gröna färg genom att det absorberar blått och rött ljus (se fråga 10888 ). Ämnet spelar en avgörande roll i fotosyntesen, det vill säga växternas omvandling av koldioxid, vatten och ljusenergi till kolhydrater och syrgas. Klorofyllet fungerar som en antenn som absorberar blått och rött ljus. Det är även involverat i transporten av energin till områden där kolhydrater bildas. Kolhydraterna är alltså ett energilagringssystem men även basen för växtens uppbyggnad av celler. Se Klorofyll och Kolhydrat .

Människan kan alltså inte tillgodogöra sig solljuset direkt utan endast indirekt i form av uppvärmning. Denna process är en enkel och ospecifik fysikalisk process. Fotosyntesen är däremot en mycket specifik och komplex process som producerar kolhydrater som är en varaktig källa till energi som kan användas både av växter och djur.



/Peter E

Nyckelord: *biologi [20]; *kemi [12]; energilagringssystem [7];

*

Elektricitet-Magnetism [20518]

Fråga:
Hej, har har en fråga angående fysiken till er:

Om man glömmer stoppa in laddaren i sin dator och sen ser man att strömsladden varit i eluttaget och den svarta lådan är varm. Varför blev denna låda varm trots den inte varit inkopplad? Hur fungerar komponenter som finns i den svarta lådan och vad har de för funktion?

MVH
/Svamp S, Fysikskolan, Skåne

Svar:
Det finns både mycket enkla och mycket avancerade konstruktioner av batteriladdare, se en mycket bra artikel i engelska Wikipedia: Battery_charger .

De oumbärliga komponenterna är

* en transformator för att transformera nätspänningen till några volt

* likriktare för att göra likspänning som passar till batteriet

* ett filter (kondensator) för att få en konstant likspänning

För de flesta applikationer behöver man en krets för att övervaka uppladdningen t.ex. genom att kontrollera batterispänningen. Eftersom delar av elektroniken i laddaren måste vara på hela tiden får man en viss uppvärmning bland annat i transformatorn. Laddaren värms alltså upp lite grann även om den inte är inkopplad till batteriet. Detta gäller även annan hemelektronik: även om apparaten är avstängd måste den kunna svara t.ex. på en fjärrkontroll.
/Peter E

Nyckelord: batteri [23]; energilagringssystem [7];

1 http://www.explainthatstuff.com/how-battery-chargers-work.html
2 http://batteryuniversity.com/learn/article/all_about_chargers

*

Energi [17219]

Fråga:
Hejsan, hur kan en energikälla omvandlas till en annan? detta är en fråga som jag verkligen behöver svar på. och jag hittar verkligen inget riktigt svar. svara gärna så fort ni/du kan :)

// Alice o johanna
/Alice L, ingaredsskolan, alingsås

Svar:
Alice o Johanna! Vi svarar alltid snabbt på bra frågor! Ni menar antagligen hur kan en energiform omvandlas till en annan.

Energiomvandling är när det sker en omvandling från en energiform till en annan. Ofta använder vi uttrycket "energiförbrukning" trots att enligt energiprincipen (lagen om totala energins bevarande) ingen energi förbrukas. De förluster som finns vid energiomvandling blir i allmänhet till värme (friktion, värmeläckage, kylning).

Energiomvandling sker alltså i all energianvändning, och tekniken är olika beroende på energikälla och vilken form av energi man vill ha. Det finns ett stort antal relevanta frågor under energikällor och energilagringssystem .

Låt oss bara ta två enkla exempel:

Vattenkraft:
Solens strålningsenergi värmer upp vatten. Vattnet förångas, bildar moln och regnar ner på högt belägna platser. Vattnet som samlas i floder och sjöar har lägesenergi (potentiell energi). Denna omvandlas till rörelseenergi (kinetisk energi) genom att man låter vattnet falla ner i ett rör. I vattenkraftverket omvandlas vattnets rörelseenergi till elektrisk energi med hjälp av en turbin och en generator. I den senare processen är verkningsgraden c:a 90%. Den elektriska energin distribueras till konsumenterna med el-ledningar.

Dieselbil:
Solenergin från miljontals år tillbaka har lagrats i fossila bränslen, t.ex. dieselolja (se fråga 1782 ). Dieseloljan förbränns tillsammans med luftens syre. Värmen från förbränningen driver motorn som ger bilen rörelseenergi. Verkningsgraden för en bilmotor är 30-40%, resten av energin kyls bort av kylaren,

Det visar sig att om man studerar energikedjan noggrannt så är alla energikällor utom kärnenergi och tidvatten kraft att hänföra till solen (solenergi ).
/Peter E

Nyckelord: energilagringssystem [7];

*

Energi, Kraft-Rörelse, Värme [16552]

Fråga:
Hur omvandlas bilens bränsle till rörelseenergi?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hur omvandlas bilens bränsle till rörelseenergi och kan man ta vara på värmeenergin som bildas vid inbromsning och i så fall används den metoden idag? Hur fungerar bromsar och styrsystem, med och utan servo?
/Alida F, Uppgårdskolan, Stenhamar

Svar:
Alida! Det är mycket omfattande frågor du ställer och de är delvis mer teknologi än fysik. Jag kommer att behandla några av de fysikaliska aspekterna i din fråga.

Förbränningsmotorer

Bilens bränsle förbränns tillsammans med syre från luften i en cylinder. Varm gas tar mer plats än kall gas och expansionen driver en kolv. Via en vevaxel omvandlar man fram-och-tillbaka rörelsen till rotation som kan driva hjulen, se nedanstående animering från Wikimedia Commons (Engine ). Observera att det är inte den höga temperaturen i sig som driver förbränningsmotorn utan skillnaden i temperatur mellan de varma och kalla delarna. En förbränningsmotor måste alltså alltid kylas - oftast med vatten. I ett kraftverk eller fabrik kan man använda kylvattnet för uppvärmning, men i en bil är det varma kylvattnet en ren energiförlust. Effektiviteten (verkningsgraden) för en förbränningsmotor (producerat mekaniskt arbete/(bränslets energiutveckling) är av storleksordningen 40% (Internal_combustion_engine ).

Bromsar

Den traditionella konstruktionen för bromsar är två plattor eller cylindrar som bringas i kontakt och genom friktion förvandlar mekanisk energi till värme. Normalt är denna värme en ren förlust.

Det finns emellertid bromsar som återanvänder bromsenergin.

Om bilen drivs av en elmotor och batterier kan man använda motorn som broms. Elmotorn blir i stället en generator som producerar ström som laddar patterierna. Det är alltså det mekaniska motståndet från generatorn (Lenz's_law ) som ger bromsverkan. En stor del av energin kommer till nytta från det uppladdade batteriet. Se Regenerative_brake#The_motor_as_a_generator .

En annan lösning är att använda sig av ett svänghjul. Ett svänghjul (se Flywheel ) är en mekanisk anordning vars syfte är att lagra rörelseenergi genom att en tung cylinder sätts i rotation. För ett fordon överför man rörelseenergi till rotationsenergi hos svänghjulet. Denna rotationsenergi kan sedan återanvändas för acceleration. Systemet används bland annat av några stall i Formel 1. Systemet kallas KERS (Regenerative_brake#Kinetic_Energy_Recovery_Systems ). Man kan med detta system få några extra hästkrafter för en snabb omkörning. Svänghjulet laddas alltså upp av uppbromsningarna. Anledningen till att inte alla Formel 1 stall använder KERS är att systemet är ganska tungt (c:a 25 kg) och därför medför begränsningar i den optimala viktfördelningen i bilen. (Kommentar: Systemet var förbjudet under säsongen 2010, men är tillåtet från säsongen 2011.)

Hydraulik/servosystem

Hydraulik är ett system med två kolvar med olika diameter som är förbundna med en slang innehållande en vätska, vanligen olja. Vätskan är inkompressibel (kan inte tryckas ihop), och man skapar ett övertryck genom att trampa på en pedal. Om kolvarnas ytor förhåller sig som 1/10 får man en förstärkning av kraften med en faktor 10. På samma sätt som för en hävstång betalar man kraftförstärkningen med att den mindre kraften verkar över en längre sträcka, se Hydraulik .

Ett servo-system skall enligt en strikt definition (Servomechanism ) även innehålla en extern drivkälla (t.ex. vakuum från motorn) och återkoppling.



/Peter E

Nyckelord: hävstång [5]; friktion [45]; verkningsgrad [20]; energilagringssystem [7]; formel 1 [2];

*

Värme [16294]

Fråga:
Vi ska skriva ett energiprojekt om termisk energilagring, fasomvandlingar, marklagring etc. inom fysiken. Vad är den gemensamma nämnaren, sambandet, mellan dessa begrepp? Vi har en teori om att det bl.a. har med atomers förmåga att lagra energi i bindningarna.
/Michaela & Martina K, S:t Petri Skola, Malmö

Svar:
Hej Michaela & Martina! För det första skall jag inte göra ert projekt - det är tänkt som en övning för er. Sedan är frågan lite kryptiskt formulerad, så jag är inte säker på vad ni menar. Låt mig bara säga lite om ämnet, även om jag inte är expert utan bara en vanlig fysiker.

Om man vill lagra värme är det naturligtvis bra om om den specifika värmekapaciteten är hög, dvs många joule per kg och grad temeraturändring. Vatten har dessa egenskaper (se fråga 14203 nedan) och används därför ofta som lagringsmedium. Jag tror inte man i större omfattning använder fasomvandling för energilagring, det används däremot i kylskåp och värmepumpar.

Eftersom temperaturerna i lagringsmediet normalt är ganska låga och det krävs en temperatur på minst 40-50 grader för att åstadkomma uppvärmning av t.ex. ett hus, så använder man vanligtvis en värmepump, se fråga 14245 nedan.

Atomers och molekylers förmåga att lagra energi är, som ni säger, beroende av egenskaper hos de kemiska bindningarna.

Se vidare Thermal_energy_storage . Se även tipsen i projektarbete . Lycka till!
/Peter E

Se även fråga 14203 och fråga 14245

Nyckelord: specifik värmekapacitet [21]; energilagringssystem [7];

*

Energi [14405]

Fråga:
Hej.

Man kan tydligen lagra energi i bränd kalk (CaO).

Ca 325 kWh/ton får jag det till.

Varför kan man inte använda detta som energilagring?

Om man kan ha hela systemet lufttätt så att CO2 undviks kan man gå från CaO till Ca(OH)2 och tillbaka. Då behöver man ju bara ca 550 C grader vid bränningen. Då kan man ju använda både vind/sol och vattenkraft för att lagra energi till vintern. Man behöver visserligen ett lufttätt lager på ca 20-40 ton beroende på energibehov men det är ju som en stor källare.

Vad missförstår jag?

När man släcker kan man ju tom driva en ångmaskin med generator och få el.

Blir det för dyrt?
/Magnus I, rönne, skåne

Svar:
Magnus! Man kan lagra energi med alla reversibla (omvändningsbara) reaktioner. Kriteriet för om reaktionen är bra eller inte är dels det utvecklade värmet (reaktionen Q-värde) som bör vara högt och dels att man enkelt kan reglera reaktionen i båda riktningarna. Dessutom bör förlusterna (som inte kan undvikas) vara så små som möjligt.

Ditt värde på energilagringskapaciteten 325 kWh/ton kan jag inte kontrollera, men det verkar rimligt. Om man räknar med detta och antar att vi i medeltal behöver 2 kW för vår uppvärmning, så behöver man c:a 60 ton CaO. Det är ganska ohanterligt.

Om man jämför med energiinnehållet i olja 13000 kWh/ton (se Energy_density ) så är din reaktion inte särskilt bra (40 gånger sämre). Visserligen är det svårare att tillverka kolväten, men man skulle ju kunna använda rapsolja.

Vill man även ha elektricitet blir det ännu besvärligare. Om man gör elektricitet från värme har man en verkningsgrad på c:a 30% - du får alltså bara ut högst 1/3 av energin i bränslet.

Teoretiskt är det alltså inget fel med ditt förslag, men det är nog alltför bökigt i praktiken.

Verkningsgraden hos bränslecell er är högre och energiinnehållet i vätgas är mycket högt (124000 kJ/kg). Jag tror därför att vätgas kommer att bli en mycket viktig energibärare. För att göra elektricitet kommer man att använda sig av bränsleceller.

Se vidare fråga 14407 .
/Peter E

Nyckelord: energilagringssystem [7];

*

Energi [496]

Fråga:
Jag antar att det inte finns några evighetsmaskiner, men vilken mekanisk maskin har kunnat "hålla igång"“ längst, och hur fungerar den i så fall?
/

Svar:
En apparat av det slag du menar skulle vara ett energilagringssystem. Ett exempel på ett sådant är ett svänghjul. Genom att använda bra kullager kan man få en sådan att snurra länge, säkert i veckor. Det har diskuterats att använda svänghjul för att lagra energi i t ex trådbussar. Dessa kan då köra ett stycke utan kontakt med elledningen. Det har även använts i Formel 1 bilar, se fråga 16552 .

Nyckelord: energilagringssystem [7];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7203 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-11-19 11:33:22.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.