Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen

Senaste Veckans fråga | Ämnen | Ställ en fråga

620 frågor / svar hittades

Vad är materia?

Fråga:
Hej!
Massa är klart definierat, men vad är materia? Finns någon definition som mera precis än definition av tid, som ju undandrar sig närmare definition. Finns litteratur(på svenska)?
/Thomas  Ã,  Arlandagymnasiet,  Märsta 2009-10-01
Svar:
Enligt Nationalencyklopedin är materia det som alla föremål består av. Den långa artikeln materia av Tor Ragnar Gerholm (min ungdoms hjälte som populärvetenskaplig författare) är utmärkt - jag kan knappast uttrycka det bättre. Se även svaret från KS fråga [11568] och en bra Wikipedia-artikel Matter som behandlar många olika aspekter på begreppet (motsvarande svenska artikel är patetisk).

Enligt Nationalencyklopedin är antimateria materia som består av antipartiklar i form av antiatomer till skillnad från vanlig materia som består av atomer. Fysikaliska processer och fenomen är desamma i antimateria som i materia. Men materia och antimateria måste hållas helt åtskiljda för att inte förinta varandra. Antimateria finns därför inte naturligt i någon mängd i vårt solsystem, vår galax eller vår galaxhop. I stora smällen-modellen för universums uppkomst (big bang) antas materia och antimateria från början skapas i lika mängd; senare processer leder till materians dominans. I laboratorier har små mängder antimateria kunnat framställas.

Massa definieras i fråga [16048]. Massa är enligt den speciella relativitetsteorin ekvivalent med energi.

Energi är mer svårdefinierat, men det medför förändring, rörelse, eller någon form av uträttat arbete. Energi kan vara lagrad (potentiell energi eller lägesenergi) eller något som överförs.

Arbete definieras i fråga [13327]. Se även diskussionen i länk 1.
/Peter E 2009-10-02


Skulle utsläpp av vattenånga från vätgasdrivna bilar ge upphov till växthuseffekt?

Fråga:
Hej!
Det regnar och är grått ute.
Och jag undrar om det med vätgasdrift av "alla" bilar skulle bli ännu varmare och regnigare, eftersom vattenånga är en växthusgas precis som koldioxid är? Så man skulle egentligen bara fylla på växthusgaserna med en annan än CO2.
/Thomas  Ã,  Arlandagymnasiet,  Märsta 2009-11-17
Svar:
Hej Thomas! Som vanligt en relevant och klurig fråga!

Nej, utsläpp av vatten skulle inte ha någon märkbar betydelse eftersom det globalt inte är någon brist på vatten på jorden - 2/3 av ytan är ju täckt av hav! Det är andra faktorer som bestämmer hur mycket vattenånga det finns i atmosfären.

I applikationen under undervisningstips nedan kan man se att en fördubbling i den nuvarande CO2-halten ger mindre än en grads temperaturhöjning1). Om vi emellertid skulle ta bort all vattenånga skulle temperaturen sjunka med c:a 30 grader, och om vi dubblade halten vattenånga skulle temperaturen vara 25 grader högre än nu. Detta är naturligtvis den enklast tänkbara klimatmodellen, men visar att vattenångan är fundamental för förståelsen av den globala uppvärmningen.

Är det alltså vattenångan vi skall oroa oss för? I det temperaturintervall vi har på jorden i dag förekommer vatten som ånga (gasform), moln (vattendroppar, iskristaller), öppet vatten, snö och is. Övriga växhusgaser ha ingenstans att ta vägen. De är i gasform vid alla rimliga temperaturer, och utbytet med haven är ganska långsamt. Vattenånga däremot kan kondenseras och falla ner som regn och på så sätt försvinna som växthusgas. Vattenånga kan bilda moln som ökar reflektionsförmågan, vilket minskar instrålningen och temperaturen minskar. Om det bildas snö och is på marken eller på havsytan, kommer också reflektionsförmågan att öka med minskad temperatur som följd. Det är som synes mycket komplicerat att bestämma om vattnet dämpar eller accelererar den globala uppvärmningen.

Engelska Wikipedia säger om detta (Water_vaporWater_vapor_in_Earth.27s_atmosphere):
Gaseous water represents a small but environmentally significant constituent of the atmosphere. Approximately 99.99% of it is contained in the troposphere. The condensation of water vapor to the liquid or ice phase is responsible for clouds, rain, snow, and other precipitation, all of which count among the most significant elements of what we experience as weather.

Less obviously, the latent heat of vaporization, which is released to the atmosphere whenever condensation occurs, is one of the most important terms in the atmospheric energy budget on both local and global scales. For example, latent heat release in atmospheric convection is directly responsible for powering destructive storms such as tropical cyclones and severe thunderstorms. Water vapor is also a potent greenhouse gas.

Because the water vapor content of the atmosphere is expected to greatly increase in response to warmer temperatures, there is the potential for a water vapor feedback that could amplify the expected climate warming effect due to increased carbon dioxide alone. However, it is less clear how cloudiness would respond to a warming climate; depending on the nature of the response, clouds could either further amplify or partly mitigate the water vapor feedback.


I nedanstående diagram från Wikimedia Commons (Greenhouse_gasRole_of_water_vapor) syns en klar trend att halten vattenånga i stratosfären ökas. Nedre delen av figuren visar ökningen under en 22-årsperiod som funktion av höjden.

Ökningen beror antagligen på att atmosfärens temperatur har ökat, så att den kan hålla mer vattenånga. Om nettoeffekten av mer vattenånga ger en ytterligare ökad temperatur (genom att vattenångan fungerar som växthusgas) eller en minskad temperatur (genom ökad molnbildning) är som sagt osäkert.

Undervisningstips

Länk 1 innehåller applikationen Surface Temperature of Terrestrial Planets (Jordliknande planeters yttemperatur).
Det är en mycket bra "tutorial" om hur temperaturen på en planet beror av olika parametrar. Applikationen visar mycket bra de viktigaste faktorerna som bestämmer medeltemperaturen på en planet: avstånd till solen, reflektionsförmåga (albedo) och förekomst av växthusgaser. Relevant för studier i astrobiologi men även mycket relevant för diskussion av växthuseffekten.

______________________________________________________

1) Detta kan tyckas konstigt när man talar om att en relativt marginell ökning av CO2-halten under några tiotal år skulle ge flera graders temperaturökning. Förklaringen är att atmosfären är ett mycket komplext system med många komponenter (se fråga [15136]) som är kopplade och både kan förstärka och motverka temperaturhöjningen.

Question Image

/Peter E 2009-11-17


Har bakterier hjärna?

Fråga:
Har bakterier hjärna?
/kia  m,  nya stenkulaskolan,  malmö 2009-11-26
Svar:
Hej Kia! Intressant fråga. Skall försöka säga lite även om det är biologi och inte fysik. Det är i varje fall NO, och jag tror jag är behörig där :-).

Nej, bakterier har ingen hjärna. Hjärnan är den centrala delen av nervsystemet, och bakterier (och växter) har inget nervsystem. Wikipedia (Hjärna) säger om hjärnan:
Hjärnan är en del av det centrala nervsystemet och utgör dess styrande del. Den kontrollerar och koordinerar kroppsfunktioner som hjärtat, blodtryck, vätskebalans och kroppstemperatur och mentala funktioner som intellekt, känslor, minne och inlärning.


Så hjärnan är en del i ett signalsystem i vilket information går både till och från hjärnan.

Naturligtvis behöver även bakterier styra de processer som är nödvändiga, men det gör de på ett mer fundamentalt sätt med hjälp av proteiner som i sin tur styrs av arvsmassan DNA. Man kan kan säga att bakterier har en enkel dator med hårddisk med data (DNA) och program (proteiner) som styr processerna. Den mänskliga hjärnan är mycket mer komplex än någon dator vi kan tillverka. Än så länge får man tillägga.
/Peter E 2009-11-26


Vad är så speciellt med nanoteknik?

Fråga:
Hej!

Jag och min klasskamrat skriver ett arbete om nanoteknik. Vi har lite frågor kring ämnet.

1) Nanoteknik används bland annat till att göra olika material avstötande från frukt och smuts. Varför har nanopartiklar den egenskapen?

2) Varför blir nanopartiklar superparamagnetiska?

3) När vi har sökt information inom ämnet så har vi hittat artiklar som hävdar att nanopartiklar i smink är cancerframkallande medan i andra står det att nanopartiklar inom medicin är helt ofarliga och helt utan biverkningar. Beror det på vilken typ av nanopartikel det är eller hur ska vi tolka det?
/Susanne  J,  Växjö Fria Gymnasium,  Växjö 2010-04-29
Svar:
Hej Susanne och kompis! Börja med att läsa tidigare svar och länkar i dessa: nanoteknik.

Problemet med att svara på ovanstående frågor är att definitionen av en nanopartikel är så generell: det är helt enkelt en partikel som är av storleksordningen 1-100 nm. En atom är c:a 0.1 nm, så en nanopartikel innehåller många atomer. Det kan även molekyler göra - molekyler kan vara lika stora som nanopartiklar - men molekyler är inte nanopartiklar eftersom de har en exakt struktur.

För många av nanopartiklarnas speciella egenskaper är det storleken som har betydelse. Om man har ett material i stora klumpar och samma material i form av nanopartiklar, så kan de ha helt annorlunda egenskaper. Anledningen är att nanopartikeln har mycket yta (A) i förhållande till volymen (V) eller massan. Förhållandet blir

A/V = (4pr2)/(4pr3/3) = 3/r

Nanopartiklar har alltså väldigt mycket yta i förhållande till massan, och det är delvis detta som gör dem så speciella, eller som det uttrycks i Wikipedia-artikeln Nanoparticle:

The interesting and sometimes unexpected properties of nanoparticles are therefore largely due to the large surface area of the material, which dominates the contributions made by the small bulk of the material.


1 Detta illustreras bra av nedanstående bild (från länk 1 där den finns i en animerad version). En glasyta är i mikroskopisk skala faktiskt ganska skrovlig även om den för blotta ögat ser jämn ut. I den övre vänstra bilden ser man hur vattnet (med eventuella smutspartiklar) fastnar i springorna. I den högra bilden visas vad som händer om vi täcker glasytan och springorna med nanopartiklar: en vattendroppe får inget fäste utan glider av rutan.

Egenskaper som gör nanopartiklar bra för ändamålet: de är små och kan komma in i små springor, de kan (också dett pga sin storlek) binda bra med molekylbindningar till det underliggande materialet och slutligen kan man välja ett material för nanopartiklarna som inte binder bra till vatten.

2 Ni tänker antagligen på neodynium-magneter, se Neodymium_magnet. Jag tror inte det är nanopartiklarna som sådana som orsakar den höga fältstyrkan i dessa magneter. Det är tillverkningstekniken (som antagligen är hemlig) som involverar nanopartiklar.

3 Som sagt, egenskaperna och därmed farligheten kan variera beroende på vad nanopartiklarna är gjorda av. Fria nanopartiklar har ju p.g.a. sin storlek egenskapen att de kan ta sig in överallt (lungor, blodomlopp, t.o.m. celler) och därmed vara skadliga. Vi skall emellertid komma ihåg att i många tillämpningar av nanoteknik finns det inga fria nanopartiklar i produkten utan bara i tillverkningsprocessen. Neodynium-magneter (punkt 2 ovan) är ju inte farliga eftersom nanopartiklarna är väl inkapslade, t.ex. i nickel.

Lycka till med rapporten!

Question Image

/Peter E 2010-04-30


Vart tog all koldioxid som fanns i jordens urspungliga atmosfär vägen?

Fråga:
Om Jordens atmosfär från början bestod mest av koldioxid och man jämför med hur lite koldioxid det finns idag i atmosfären så kan man fråga sig vad har hänt med all koldioxiden som fanns i atmosfären? Är den bunden i växterna?
Vi vet att syret kommer från växterna, men var kommer kvävet ifrån?
/carl  l,  2010-09-03
Svar:
Carl! Egentligen en geologi-fråga, men jag skall ändå försöka mig på några kommentarer.

För det första finns det inga direkta data hur jordens urspungliga atmosfär var sammansatt. Vi får titta på vilka grundämnen i gasform som förekommer mycket i solsystemet och vilka gaser som kommer ut vid vulkanism. Jorden var ju när den bildades i princip en stor vulkan. Dels värmdes den upp när den bildades och dels utsattes den för ett bombardemang av meteoriter. Perioden kallas ju Hadean (Hades är ju dödsriket i den grekiska mytologin).

Grundämnenas förekomst i solsystemet framgår av Abundances_of_the_elements_(data_page)Sun_and_solar_system.

Där kan man se att förutom väte och helium (som båda är mycket lätta och försvinner nästan omedelbart när jorden bildades) dominerar kol, syre och kväve. Man bör alltså vänta sig att den urspungliga atmosfären innehöll dessa ämnen. Eftersom O2 är mycket reaktivt så försvinner det säkert genom att det oxiderar andra ämnen, bland annat kol. Observera att det var säkert 1000-2000 grader på jordytan, så allt brännbart (t.ex. kol) brann upp. Enligt detta resonemang skulle atmosfären bestå till en stor del av koldioxid och en del andra gaser t.ex. kvävgas. Med tanke på vulkanism och venusatmosfärens sammansättning (se Planetary Fact Sheets), så inehöll atmosfären säkert även en del svaveloxider.

Nedanstående figur (från Atmosphere_of_Venus) visar den procentuella sammansättningen av Venus', Mars' och jordens troliga första atmosfär. Varför jordens nuvarande atmosfär är så helt annorlunda förklaras nedan.







Det är emellertid inte ens säkert att jorden hade någon atmosfär alls från början. Solen var när den skapades antagligen mycket aktiv (jmfr. T-Tauri stjärnor, T_Tauri_star), så partikelstrålningen från solen kan ha slitit bort den atmosfär som bildats.

Dagens atmosfär har sammansättningen c:a 20% syrgas, 80% kvävgas och små mängder av andra gaser t.ex. koldioxid, se Atmosphere_of_Earth. I medeltal innehåller jordatmosfären 1% vatten, i huvudsak som vattenånga och en mindre del som moln (vattendroppar/iskristaller).

Syrgasen kommer från fotosyntetiserande växter och bakterier, se figuren i fråga [1550] hur syrehalten har byggts upp under ett par miljarder år.

Vart har kolet tagit vägen då? Bilden i fråga [14739] visar i vilken form kolet finns på jorden (se även länk 1). De dominerande sänkorna är som synes kalksten (från snäckor, skaldjur) och organiskt material (från döda växter, djur, bakterier) i sedimentära bergarter. Det är alltså livsformer genom tiderna som har utarmat atmosfären på koldioxid!

Bara en liten del av den utspungliga koldioxiden finns bundet i existerande liv. Den viktigaste stabilisatorn för den atmosfäriska koldioxidhalten är jordens inre med hjälp av den långsamma koldioxidcykeln, Carbonate-silicate_cycle.

Med karbonat-silikatcykeln, se bilden nedan från länk 2, transporteras atmosfärens koldioxid, via havet, utfällning i form av CaCO3, transport med kontinentaldriften till jordens inre i subduktionszonerna. Vid den höga temperaturen i jordens inre ombildas karbonatet till silikat. Vid vulkanutbrott släpps sedan en del av den återbildade koldioxiden ut i atmosfären.

Vi har alltså en cirkulation av koldioxid. Det är alltså så länge kontinentaldriften pågår en jämviktshalt av 200-280 ppm koldioxid i atmosfären (se figuren i fråga [830]). Anledningen till att denna process inte kan rädda oss från ökningen i koldioxidhalten (i dag över 380 ppm pga användning av fossila bränslen) är att processen har för lång tidskonstant - vi släpper helt enkelt ut alltför mycket koldioxid under kort tid.

Se även Atmosphere_of_Earth och History_of_Earth.

Se fråga [13757] för den organiska koldioxidcykeln och fråga [12306] för hur man tror att vatten kom till jorden.

Question Image

/Peter E 2010-09-16


När vatten fryser till is utvidgas det ju. Hur stor är kraften?

Fråga:
När vatten fryser till is utvidgas det ju. Hur stor är den kraften? Mätt i Newton.
/Ellen  L,  Finnvedens Gymnasium,  Värnamo 2010-12-11
Svar:
Ellen! För att ge kraften i Newton måste man definiera på vilken yta kraften verkar. Vi börjar med att se vilka tryck i amtmosfärer, där 1 atm = 1.013 105 Pa (N/m2), som krävs för en fasövergång.

Vi behöver även ett så kallat fasdiagram som är en plot med temperatur på x-axeln och tryck på y-axeln där man markerar ämnets aggregationstillstånd (gas, vätska eller fast form) i diagrammet. I fråga [12715] finns ett fasdiagram för vatten. För att vi skall kunna se detaljerna bättre finns en variant nedan där vi zoomat in det intressanta området. Diagrammet är från Water Structure and Science. Det blå området är is (av flera olika typer) och det grönaktiga vatten.

Låt oss som ett exempel utgå från is med temperaturen -10oC och atmosfärstryck. Om vi ökar trycket långsamt och håller temperaturen konstant, så kommer isen att smälta vid trycket 113 Mpa (c:a 1100 atmosfärer) och sedan återgå till is vid 443 MPa (c:a 4400 atmosfärer).

Låt oss anta att vårt prov har en yta på 1 cm2 = 0.0001 m2. Trycket 113 MPa [MN/m2] motsvarar då kraften 0.0001113106 = 11300 N. Detta är en kraft på 11300/g = ungefär 1000 kg. Vi behöver alltså åstadkomma en kraft motsvarande ett ton för att smälta isen.

Om isens temperatur är högre erfordras naturligvis mycket mindre kraft, för temperaturen -1oC fordras en kraft motsvarande 100 kg.

Den klassiska förklaringen till varför is är halkigt är alltså inte korrekt: trycket från skridskoskenan är knappast tillräckligt för att smälta lite is och ge ett halkigt ytskikt av vattenmolekyler. Se länk 1 och 2 för alternativa förklaringar.

Observera att isen har olika struktur i olika områden. Stukturen i Ih är den normala som tar c:a 10% mer plats än vatten. I området V har isen en annan struktur och betydligt högre densitet. Observera att axeln med densitet till höger avser flytande vatten.

Question Image

/Peter E 2010-12-11


Varför har vi så kalla vintrar trots global uppvärmning?

Fråga:
Hej jag läser med stor nyfikenhet om allt på er sida om varför klimatet är knasigt. Det finns så många bra teorier och frågor och svar men något jag märkt är att man tar inte upp frågan om varför det har varit +10 hela december i Arktis och -20 till -30 grader hos oss i Norden.

Jag har en fundering som knyter samman flera expertområden, kemi, fysik och kanske till och med övernaturliga krafter eller snarare sånt som vi valt att kalla så.
Kan det ökande användandet av mobiler, radarteknik, elförbrukning, alltså all typ av strålning och radiovågor (elektromagnetiskt) skapa en förvillande effekt på polerna exempelvis som man kan störa kompasser eller annan känslig utrustning och på så vis rubba polerna.

Det skulle ju förklara det fenomen som vi NU upplever.
Jag har sett karta över elktromagnetiska fält över Europa och det har ökat dramatiskt senaste årtiondet. (det är det sista årtiondet vi upplevt mest klimatförändringar)
Om man kunde göra ett test på en miniatyr-jordglob med två poler likt Nord å Sydpolen med samma frekventa laddning som de har och sätta den i rotation likt jorden bana runt solen och sen skapa samma strålbeskjutning och elektromagnetiska fält som vi har i Europa i samma skala och se vad som händer.
Kommer polerna flyttas och jordgloben studsar iväg ur sin bana? Är det detta som håller på att hända? Det finns ju de som hävdar att detta händer.

Hur lång tid skulle det ta innan vi åker ur banan och dör därför att det inte går att leva under de förhållanden som då uppstår? Ja, inte lång tid, 2 år kanske? och när ändå det är sagt så ska ju jorden gå under 2012 12 12.
Ja det låter extremt och oproffsigt men är kanske således inte helt omöjligt.

Det är ju inte bara Europa som ökar sina elektrofält och strålning, USA och Asien är också samma bantiter isåfall. Med det ökar också riskerna om det finns något som stödjer min teori.

Om sen man tar denna strålning vi har naturligt, både från solen och från marken och lägger till i detta så blir det ju ganska mycket till slut.

Jag tror vi skapar tillräckligt mycket energi på jorden för att flytta en, eller bägge polerna ur sitt läge och det tror jag har hänt under de 2 sista åren. Då tror jag resultatet blir att polarisen smälter och vi kastar ut oss själva ur jordevarvet till slut.

Finns det andra likatänkande eller kanske vetenskapsmän att få kontakt med? (Har 100 funderingar kring detta).
Eller har jag fullständigt fel? Isåfall vill jag motbevisas.
/Anders  N,  Skillingsfors 2010-12-24
Svar:
Anders! För det första måste vi skilja på klimat och väder. Väder beskriver temperatur, nederbörd och andra egenskaper hos atmosfären just nu eller under en kortare period. Klimat är det genomsnittliga vädret i ett visst område och hur det varierar under flera tiotals år.

Global uppvärmning innebär att medelvärdet av temperaturen över hela jorden ökar, dvs är ett mått på den totala energibalansen av instrålning/utstrålning. Nedanstående figur ofta kallad hockey-klubban (från NASA) visar den globala årsmedeltemperaturen från 1880 till 2009. Att medeltemperaturen har stigit med c:a 0.7o går knappast att förneka, men man kan diskutera vad höjningen beror på. De flesta tror att höjningen framför allt beror på den av oss orsakade ökningen av växthusgasen CO2 i atmosfären (se figuren i fråga [8254]).

Orsaken till det kalla vädret här hos oss vintern 2009-10 och i november-december 2010 är den nordatlantiska oscillationen (NAO, Nordatlantiska_oscillationen, North_Atlantic_oscillation), som är en naturlig svängning i atmosfären över nordatlanten. Den är lite besläktad (men inte helt analog) med El Nino (ENSO)som påverkar vädret på södra halvklotet.

Skillnader i klimatet från år till år i det nordatlantiska området beror på små fluktuationer i tryckskillnaden mellan det halvpermanenta Islandslågtrycket och det halvpermanenta Azoriska högtrycket. Tryckskillnaden kontrollerar styrkan och riktningen hos västvindarna och lågtrycken över nordatlanten. Vintern 2009-10 och november-december 2010 har västvindarna tagit en mer sydlig bana, vilket i Norden orsakat kallt (högtrycks)väder med nordliga vindar.

Se vidare länk 1 nedan.

Jag tror inte att människans genererande av strålning påverkar vädret. För de första måste vi skilja på de magnetiska polerna och rotationsaxeln. De magnetiska polerna (Earth's_magnetic_field) vandrar omkring lite grann (några 10-tals km), men rotationsaxeln är mycket stabil. Orsaken till variationerna i jordens magnetfält ligger i den flytande järnkärnan i jordens centrum, och är inte orsakad av våra aktiviteter. Den lilla ändring i magnetfältet som förekommer har ingen påverkan på klimatet. Se fråga [17557] för en diskussion om stabiliteten hos jordens magnetfält.

Att jorden skulle slungas ur sin bana av ändring i elektromagnetiska fält är helt omöjligt från bevarandet av rörelsemängden. Det behövs en extern kraft för detta - t.ex. en stor planet som kommer nära jorden.

Ja, du har fel i ditt domedagsscenario. Att jorden skulle slungas ur sin bana och att våra svaga elektromagnetiska fält skulle påverka jordmagnetiska fältet är helt omöjligt. Likatänkande vetenskapsmän finns knappast: de som hyser åsikter som strider mot etablerade fysikaliska lagar är knappast vetenskapmän. De sysslar med ovetenskap eller pseudovetenskap.

Det är inte så i naturvetenskap att alla åsikter och teorier har samma värde. Naturvetenskap är inte demokrati! De teorier som stämmer med observationer och innefattar minst godtyckliga antaganden är de som accepteras. Se fråga [14237] för mer om vetenskaplig metod
kontra pseudovetenskap.

Question Image

/Peter E 2010-12-25


Jag undrar varför kg är en SI-enhet för vikt. Borde det inte vara gram?

Fråga:
Jag undrar varför kg är en SI-enhet för vikt. Borde det inte vara gram (g)?

En grundenhet är för mig (enkelt förklarat) enheten som inte använder sig av något prefix. T.ex. meter (m), liter (l), Volt (V) etc. Finns det andra enheter som frångår detta mönster?

Vad var det som bestämdes först i viktsammanhang? Var det kg eller gram? Vilket bygger på den andra?
/Petri  M,  Mariefreds skola,  Mariefred 2011-02-11
Svar:
Hej Petri! Bra fråga. Det är helt korrekt att enheten kg är lite udda. Under franska revolutionen (då man inte bara högg huvudet av folk utan även reformerade mätenheter) definierade man gram som vikten av en cm3 vatten vid temperaturen för smältande is.

Senare ansåg man att gram var en för liten enhet, så man definierade kg i stället, men man behöll kopplingen till gram i namnet:

Ett kilogram är definierat som den massa som ingår i standardvikten ("den internationella kilogramprototypen") som finns i ett valv i Paris. Standardvikten (av en platina-iridium legering, se nedanstående figur) ersatte år 1889 den gamla definitionen som visat sig vara för inexakt. Den gamla angav 1 kg som massan hos en liter vatten vid temperaturen 4 grader celsius. Se även fråga [13930].

Eftersom kg är enheten som definierats så är de lite speciella regler med prefix. För större massor anväder man ton (på engelska metric ton eller Tonne), kiloton, Megaton (Mt) etc för att undvika dubbla prefix. För mindre massor använder man g, mg, etc. Det finns faktiskt en SI-enhet som fortfarande baseras på gram: substansmängden mol, som är det antal gram av ett ämne som molekylvikten anger (molekylvikten har dimensionen g/mol).

Se vidare Kilogram och SI-enheter.

Question Image

/Peter E 2011-02-11


Naturvetenskapen beskriver modeller av sådant vi aldrig sett. Hur kan man det?

Fråga:
Naturvetenskapen beskriver modeller av sådant vi egentligen aldrig sett.

Hur kan man veta något om universums byggnad när man aldrig varit utanför vårt solsystem? Hur kan man veta något om jordens innandöme när det djupaste borrhålet i jordskorpan är 12 km? Hur kan man göra en modell av atomen när ingen har sett hur den ser ut?

Vad menas med att något har besvarats objektivt? Vad är motsatsen? Kan man någonson vara helt objektiv? Vad skulle kunna förhindra att något är helt objektivt?

Kan man vara naturvetare och samtidigt tro på gud?
/sofia  k,  skolstaden, olympia,  Helsingborg 2011-11-13
Svar:
Hej Sofia! Mycket bra men svåra frågor du ställer!

Naturvetenskap

I naturvetenskap har man för det första några grundregler som kallas vetenskaplig metod, se fråga [13406]. I fråga [14237] diskuteras god vetenskaplig metod och dess motsats, pseudovetenskap.

Vad gäller fysikaliska modeller så är de förenklade bilder av verkligheten som hjälper oss att förstå världen omkring oss. Modeller är inte detsamma som verkligheten, men en bra modell skall beskriva observationer så bra som möjligt.

Några exempel på fysikaliska modeller

Grunden för alla fysikaliska modeller är observationer och experiment. För kosmologi kan vi t.ex. observera den kosmiska bakgrundsstrålningen, mäta heliumhalten i stjärnor med spektroskopi, se att universum expanderar med dopplereffekten och mäta ljusstyrkan hos supernovor. Allt detta tillsammans skall passa in i en acceptabel modell för universums utveckling och struktur.

För jordens inre har man skaffat sig kunskap genom att studera sesmiska vågor vid t.ex. jordbävningar, se fråga [1052]. Dessutom kan man ju analysera material som kommer ut vid vulkanutbrott.

Bohrmodellen, fråga [13733], beskriver atomen mycket förenklat. Den är en bra utgångspunkt men ger intrycket att elektroner rör sig i fixa banor.

Vätskedroppsmodellen är en enkel modell av atomkärnan som trots sin enkelhet förklarar förvånansvärt många egenskaper hos atomkärnor, se Vätskedroppsmodellen.

För att försöka förstå problemet med global uppvärmning använder man enkla och mycket sofistikerade klimatmodeller, se fråga [16846].

För gravitation använder man fortfarande oftast Newtons beskrivning även om Einsteins allmänna relativitetsteori är mer grundläggande och mer korrekt i vissa fall. Det är inte ovanligt att man använder olika modeller för samma fenomen, aningen för att räkningarna blir enklare eller för att man bara är intresserad av en viss aspekt hos fenomenet.

Objektivitet

Objektivt är något som inte beror på observatören, och detta är något man strävar efter i naturvetenskap. Om du står på marken och släpper en boll, så kan nog alla vara överens om att bollen faller till marken. Om du däremot ställer frågan "vilken färg har bollen?", så kan du tänkas få olika svar eftersom hur man uppfattar färger är något subjektivt (motsatsen till objektivt).

Hundraprocentig objektivitet är mycket svårt att åstadkomma eftersom man redan när man bestämmer hur ett experiment eller en observation skall utföras, så har man infört ett mått av subjektivitet.

Religion

Ja, det finns många exempel på naturvetare som trott på Gud. Einstein är ett exempel.

Stephen Hawking är däremot ett exempel på en forskare som anser att det inte finns något behov av en gud, se fråga [17334]. Carl Sagan hade en ganska avvisande attityd till religion.

Många naturvetare föreställer sig inte en personlig gud utan något mer abstrakt, kanske t.o.m. att man uppfattar naturlagarna som ett gudomligt väsen.

Se även Vetenskapsteori, länk 1 och FysikTeori_och_experiment.
/Peter E 2011-11-13


Jordens strålningsbalans

Fråga:
Hej,

När man räknar på jordens strålningsvikt och undantar växthuseffekten, är två vanliga antaganden som följer:

1. Jorden absorberar ca 70% av den infallande strålningen från solen.

2. Jorden strålar som en svartkropp.

I mina ögon motsäger dessa två antaganden varandra. Om jorden endast absorberar 70% av den infallande strålningen så är den ju bevisligen ingen svartkropp. Vore det då inte rimligt att räkna med att jorden till 70% strålar som en svartkropp; d.v.s. att vi modifierar Stefan-Boltzmanns lag med en faktor 0,7. Räknar man dock på detta senare sätt spelar det ingen roll hur många procent av strålningen som jorden absorberar, eftersom dessa faktorer 0,7 tar ut varandra. Följden av detta blir att beräknad temperatur blir ca 6 grader C; vilket är alldeles för varmt (utan hänsyn tagen till växthuseffekten ska ju jordens temperatur landa på ca -15 grader C). Var tänker jag fel?
/Patrik  F,  Södra Latins gymnasium,  Stockholm 2012-04-23
Svar:
Patrik! Bra fråga. Som du anar så tänker du fel.

Instrålningen från solen har sitt maximum i det synliga området (400-700 nm) eftersom solen har en temperatur på c:a 5800 K. Utstrålningen från jorden har sitt maximum i infrarött/mikrovågor eftersom temperaturen är c:a 300 K.

Maxvåglängden ges av Wiens förskjutningslag, se fråga [12397]. Låt oss beräkna våglängderna för maximum för dessa temperaturer:

Solen, T=5800 K

lmax = 2.898×10&8722;3/T = 2.898×10&8722;3/5800 = 500 nm

Jorden, T=300 K

lmax = 2.898×10&8722;3/T = 2.898×10&8722;3/300 = 9.7 mm

Emissiviteten (e i Stefan-Boltzmanns lag, fråga [12397]) är en funktion av våglängden och relaterad (lika med) absorptionsförmågan, se fråga [9333]. Eftersom jorden och solen sänder ut strålning vid vitt skilda våglängder, så finns det ingen anledning att emissiviteten (och absorptionsförmågan) skulle vara densamma.

Att jorden och solen strålar i helt olika våglängdsområden förklarar alltså varför strålningen från solen (ljus) kan ta sig igenom atmosfären medan strålningen från jorden (infrarött) stoppas av atmosfären, se figuren i fråga [12668].

I fråga [16846] beräknas jordens temperatur från strålningsbalansen. Fråga [17681] behandlar en liknande fråga om vita värmeelement. I fråga [14936] behandlas selektiva absorbanter.
/Peter E 2012-04-23


Senaste Veckans fråga | Ämnen | Ställ en fråga

Länkar till externa sidor kan inte garanteras bibehålla informationen som fanns vid tillfället när frågan besvarades.


Creative Commons License

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