Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen:

| Senaste Veckans fråga | Alla Veckans frågor | ämnen |

9 frågor / svar hittades

Vad är fossila bränslen?

Gymnasium: Energi - energikällor, fossila bränslen, geologi, växthuseffekten [1782]
Fråga:
Jag skulle vilja veta lite om fossila bränslen. Vad är fossila bränslen? Hur de används? För- och nackdelar?

/malena  h,  Eksjö gymnasium,  Ekjsö 1998-11-18
Svar:
Exempel på fossila bränslen: kol, olja, naturgas. De kallas fossila därför att de finns i gamla geologiska formationer, och skulle ha blivit kvar där, om inte vi hade plockat upp dom för att elda med (naturgas borde alltså i konsekvensens namn kallas fossilgas). Problemet är att vi därmed ökar koldioxidhalten i atmosfären. Detta kan ge upphov till en temperaturhöjning med svåröverskådliga följder, den så kallade växthuseffekten. Fördelen är att de är relativt lättillgängliga, lättanvända och billiga.

Motsatsen kallas fönybara bränslen, som trä, halm, biogas, etanol, rapsolja. De gröna växterna tar ju upp koldioxid ur luften. När vi eldar trä frigörs visserligen kodioxid, men det blir inget nettotillskott eftersom trädet har tagit upp lika mycket när det växte. Se fråga [1129] för det mer generella begreppet förnybara energikällor.

Wikipedia säger om bildandet av fossila bränslen:
Enligt den biogeniska teorin har jordens petroleumtillgångar bildats då förhistoriska alger och plankton lagt sig på sjöars och havs botten under syrefria förhållanden. Detta organiska material har begravts under stora lager sediment. Genom högt tryck och hög temperatur har det omvandlats kemiskt, först till kerogen och sedan genom ytterligare tryck och värme till kolväten i gas- eller vätskeform (det vill säga naturgas och petroleum).

Växter på land bildar dock främst kol. Stora delar av jordens kolreserver härstammar från den geologiska perioden karbon.


Kol kommer alltså antagligen från jättestora ormbunksliknande träd, se den fantasifulla illustrationen nedan från Wikimedia Commons.

Alla fossila bränslen kommer alltså från växter/alger som med hjälp av solljus omvandlar koldioxid och vatten till kolhydrater:

CO2 + H2O + energi (solljus) --> CH2O + O2

CH2O är en förenklad formel för ett kolhydrat. Under lång tid och vid högt tryck och hög temperatur omvandlas sedan kolhydraterna till kolväten (olja, fossilgas) eller kol. Energin i dessa bränslen är alltså inget annat än lagrat solljus!

Se vidare länk 1, Fossila_bränslen och Fossil_fuel.

Fundera: Hur är det med torv? Är torv fossilt eller förnyelsebart?

Tillägg 13/12/2013:

Ovanstående beskrivning av bildandet av fossila bränslen är mycket väl etablerat i vetenskapen. Det finns emellertid en liten minoritet som tror på ett icke-biologiskt scenario.

Det mest direkta argumentet för biologiskt ursprung är att 13C/12C-förhållandet i organiskt material är mindre än i oorganiskt kol. Fossila bränslen har detta lägre förhållande, se fråga [19264].

Här är ett utdrag av Bradley J Dibble (länk 2) som argumenterar för den traditionella synen med argumentet att fossila bränslen innehåller fossila biomarkörer (identifierbara rester av växter/djur).

The abiotic theory is controversial and has a number of flaws, however. For one, it doesn’t predict deposits of oil as well as the biogenic theory does. Oil deposits are typically found close to fault lines because that’s where two tectonic plates meet, and ocean sediments can be more easily buried in those regions. Also, oil deposits usually have biomarkers, little telltale signs of life. For the abiotic theory to work, those markers have to be explained somehow; it fills in that hole by suggesting microbes must have been feeding on the petroleum. The biogenic theory easily explains why such evidence of life would be present, however, given that they originated from the remains of once-living plants.

Question Image

Länkar: http://www.energyquest.ca.gov/story/chapter08.html  |  http://bradleydibble.authorsxpress.com/2012/04/29/the-origin-of-coal-oil-and-natural-gas-fossil-fuels-or-something-else/
/KS/lpe 1998-11-19


Grundskola_7-9: Energi - fossila bränslen [2445]
Fråga:
Vi undrar när man upptäckte fossila bränslen och när man började använda dom?

/Johan  S,  Ã…sö Grundskolan,  Stockholm 1998-12-03
Svar:
Det finns skriftliga belägg för att stenkol användes i både
Europa och Kina för ungefär 2000 år sedan. Sedan glömdes bruket bort i Europa, så när Marco Polo reste i Kina i slutet
av 1200-talet, blev han förvånad över att kineserna "eldade
med en svart sten". På 1500-talet bröts stenkol i England och
Tyskland. Till Sverige importerades stenkol för att användas i fyrar
och smedjor. I slutet av 1700-talet började man använda stenkol också för uppvärmning. Olja började man utvinna
under mitten av 1800-talet.

/KS 1999-03-09


Gymnasium: Blandat - fossila bränslen, koldioxidcykeln [8254]
Fråga:
Är det mindre syre i luften på vintern när träden har fällt sina löv?
/Pia  S,  Ängaryd,  TranÃ¥s 2001-04-13
Svar:
Det är klart att man kan tänka sig lokala variationer i syrehalten,
beroende på lokala variationer i fotosyntesen. En sak är i alla fall
säker. Variationerna är mycket små. Man kan få en uppfattning om storleken
genom att titta på mostvarande variationer av koldioxidhalten under året.
Det rör sig då om 0.0005%, vilket ska jämföras med normalhalten av syre på 20%.

Nedanstående figur (från Carbon_dioxide_in_Earth's_atmosphere) visar den årliga variationen i koldioxidhalten och även den systematiska ökningen orsakad av vår förbränning av fossila bränslen.

Question Image

Länkar: http://vathena.arc.nasa.gov/curric/land/global/greenhou.html
/KS/lpe 2001-04-17


Vilka fördelar och nackdelar har kraftverk som eldar med kol, olja och gas?

Grundskola_7-9: Energi - energikällor, fossila bränslen [12629]
Fråga:
1. Vilka fördelar och nackdelar har energikraftverk som eldar med kol, olja och gas?

2. Vad används energin från olja, gas och kol till?
/Anna  S,  Tullbroskolan,  Falkenberg 2004-01-20
Svar:
Här är två bra och lättillgängliga källor till information om energi: Vattenfall - Energikunskap och
Svensk Energi - skolmaterial. Den senare innehåller, förutom information om olika energislag, fria overheadbilder och bilder för presentationer.

Nationalencyklopedin är också en bra informationskälla.

Alla energikällor utom vattenkraft och vind/vågkraft fungerar på så sätt att man värmer upp ett medium (vanligen vatten) till hög temperatur. Med hjälp av en turbin (som förvandlar värmeenergin till mekaniskt arbete) och en generator får man elektricitet. Problemet är att bara en liten del av den urspungliga energin (typiskt 30%) blir mekanisk energi. Resten är värme som ofta bara går ut i naturen. Ibland kan man utnyttja energin i kylvattnet för uppvärmning, och då blir effektiviteten lite bättre.

Eftersom alla är fossila bränslen - man bör egentligen kalla naturgas för fossilgas - så bidrar de till växthuseffekten, se Växthuseffekten. Olja har fördelen att vara lätt att förvara och förbränna, så det används som bränsle i de flesta typer av transportmedel.

Förutom utsläpp av koldioxid och en del svavel orsakar kol flera tusen döda gruvarbetare vid brytningen. Kinesiska gruvor har när det gäller detta speciellt dåligt rykte.

När man jämför olika energikällor är det viktigt att man inte bara konstaterar att källan x är skadlig, så vi skall inte använda den. Man måste även ta med i beräkningen hur skadliga är de alternativ som finns?

Bilden nedan är från 'Svensk energi i skolan'.

Question Image

/Peter E 2004-01-20


Hur kan 1 kg bensin ge ett utsläpp av 1,5 kg CO2?

: Energi - energikällor, fossila bränslen [16110]
Fråga:
Om en bil släpper ut 150gr koldioxid/km så släpper den ut 1, 5 kg per 10 km. Har inte koll på bensinens densitet men förmodar att den är ca 1kg/liter.
Troligen drar bilen i exemplet ca 1 liter/mil.
Hur kan 1 kg bensin omvandlas till 1,5 kg CO2 utsläpp plus vikten av alla andra utsläpp som uppstår ur 1 liter bensin.
Vore intressant med en förklaring.
/Manfred  S,  Livets,  2009-04-21
Svar:
Manfred! Egentligen en kemifråga, men vi kan nog klara av den. Den typiska förbränningsreaktionen för bensin (se Hydrocarbon) är

C8H18 + 12.5O2 -> 9H20 + 8CO2

Atomvikterna är: H - 1; C - 12; O - 16. Molekylvikterna i reaktionen ovan blir då

114 + 400 -> 162 + 352 = 514

Detta betyder att 114g bensin reagerar med 400g syre och ger 162g vatten och 352g koldioxid. Förhållandet (producerad koldioxid)/(förbrukad bensin) är alltså 352/114=3.1. Det produceras alltså ungefär 3 gånger så mycket koldioxid som man förbränner bensin. Det beror helt enkelt på att det mesta av slutprodukten CO2 kommer från atmosfärens syre.

Här finns energiinnehållet och koldioxidutsläpp för några vanliga bränslen: Energy_content_of_biofuel.
/Peter E 2009-04-21


Vad kostar det i bränsle att öka hastigheten för en lastbil från 60 till 80 km/tim?

: Kraft-Rörelse - fossila bränslen, friktion, luftmotstånd, rörelseenergi [16592]
Fråga:
Jag skall hålla en utbildning för lastbilschaufförer. Hastigheten och förmågan att planera sin körning är alltid ett hett ämne som kräver konkreta svar.

Fråga: Vad kostar det i energi (diesel) att öka hastigheten från 60 till 80 km/tim resp från 5 till 25/km/tim. Fordonets totalvikt 60 ton resp 20 ton.
Konsekvens: Om man bromsar från 80 till 60 km/tim förlorar man i princip lika mycket i rörelseenergi som det kostat att accelera från 60 till 80 km/tim.
/Klas  G,  Brantevik 2009-11-09
Svar:
Klas! Eftersom man normalt kör ganska långa sträckor så är det inte accelerationerna som är avgörande utan friktionsförluster - inklusive luftmotstånd. En personbil har en optimal hastighet på c:a 70-90 km/t, se länk 1 och 2 nedan. I länk 1 finns ett diagram på bränsleeffektivitet och tips för effektiv körning.

Om hastigheten är v så är luftmotståndet (bromsande kraften)

Fluftmotstånd = konstantv2

(se Drag_(physics)). Effekten går som Fv, så förlusterna från luftmotståndet går som v3. Å andra sidan kör man längre per tidsenhet, så slutresultatet blir att effektiviteten minskar som v2.

Det är klart att det optimala är att köra med så konstant hastighet som möjligt. Om man inte har KERS (se fråga 16552 nedan) så är ju bromseffekten rena förluster.

Eftersom rörelseenergin är mv2/2, kostar det mycket mer energi att accelerera från 60 km/t till 80 km/t än att accelerera från 5 km/t till 25 km/t. Kraften som krävs för accelerationen är (bortsett från luftmotståndet) densamma, men kraften verkar vid den högre hastigheten på en längre sträcka, så den erfordrade energin blir större.

Bränsleekonomi för en bil är ett ganska komplicerat ämne med många parametrar, så man kan inte räkna ut bränsleförbrukningen med hjälp av en enkel formel. Det bästa är att pröva själv - vissa bilar visar den ögonblickliga bränsleförbrukningen så för dessa är det enkelt.

Låt oss avslutningsvis beräkna hur mycket diesel det kostar att accelerera en 20 tons lastbil från 5 till 25 km/t och från 60 till 80 km/t. Energiutbytet för dieselolja är enligt Energy_content_of_biofuel 40.3 MJ/l. Om vi räknar med en effektivitet på 40% blir energiutbytet 16100 kJ/l. Detta värde har använts för att räkna ut förbrukningen i den sista kolumnen.


Hastighet Ekin DEkin Förbrukning

 5 1.4 19.6

 25 6.9 476 456.4 0.028

.

 60 16.7 2790 80 22.2 4930 2140 0.13

km/t m/s kJ kJ liter dieselolja

Det tar alltså hisnande 0.13 l diesel att accelerera vår 20 tons lastbil från 60 till 80 km/t!
Länkar: http://eartheasy.com/live_fuel_efficient_driving.htm  |  http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/eng99/eng99540.htm
/Peter E 2009-11-09


Är det möjligt att driva ett batteri med koldioxid?

Grundskola_7-9: Energi - energikällor, fossila bränslen [17516]
Fråga:
Är det möjligt att driva ett batteri med koldioxid?
/Beatrice  S,  Vittra vid gerdsken,  AlingsÃ¥s 2010-11-24
Svar:
Hej Beatrice! Vilken bra idé - om det fungerade! Låt oss ställa frågan mer generellt: kan vi använda koldioxid som energikälla?

Förutsättningen för att man skall kunna använda ett ämne som energikälla är att vi på något sätt kan kan omvandla ämnet till ett annat ämne under utveckling av energi. Ämnet måste alltså ha en energipotential (möjlighet att genom någon kemisk reaktion utveckla energi). Processen kan vara i ett batteri/bränslecell (göra ström direkt) eller förbränning (skapa värme som kan användas).

Nu är tyvärr koldioxid så långt ner man kan komma på energitrappan - det finns inget ämne som har mindre energi. Om vi förbränner kol är reaktionen

C + O2 -> CO2

Atomvikterna är: C - 12; O - 16. Molekylvikterna i reaktionen ovan blir då

12 + 32 -> 44.

Så 12kg kol plus 32kg syre (normalt från luften) ger alltså 44kg CO2.

Enligt Energy_content_of_biofuel är energiutvecklingen vid kolförbränning c:a 30MJ/kg, vilket är ett typiskt värde för fossila bränslen. Om vi räknar på ovanstående reaktion får vi att en mol kol ger

1230 MJ/1000 = 0.360 MJ

En mol är 6.0221023 atomer, så energiutvecklingen per reaktion blir

0.360106/(6.0221023) J = 5.9810-19 J

1 eV är 1.6010-19 J, så energiutvecklingen per reaktion i eV blir

5.9810-19/(1.6010-19) eV = 3.7 eV

Några eV är typiska energier när det gäller kemiska reaktioner eftersom bindningsenergin för valenselektroner är några eV.

Vätgas har mycket högre energipotential (c:a 130MJ/kg), men vätgas måste tillverkas så man vinner ingen energi. Och, som sagt, koldioxid har ingen energipotential alls.

Se vidare Energy_density som bland annat ger en plot av energy density (energipotential/kg) för olika ämnen, figuren nedan (länk 1 för figuren i större skala).

Question Image

Länkar: http://fragelada.fysik.org/bilder/energy_density.jpg
/Peter E 2010-11-24


Vilka bevis finns det på att olja är rester av växter och djur?

Gymnasium: Energi - fossila bränslen, geologi [19264]
Fråga:
Vilka naturvetenskapliga bevis finns det på att olja är rester av växter och djur?
/Marcus  E,  LBS,  2013-12-13
Svar:
Marcus! Det är egentligen en geologifråga, med det är intressant så jag ger en fysikers svar.

Det finns mycket starka bevis för att fossila bränslen (olja, fossilgas och kol) kommer från växter/djur som levde för många miljoner år sedan, se fråga [1782]. Låt oss börja med ett citat från länk 1:

The relative proportion of 13C in our atmosphere is steadily decreasing over time. Before the industrial revolution, d13C of our atmosphere was approximately -6.5‰; now the value is around -8‰. Recall that plants have less 13C relative to the atmosphere (and therefore have a more negative d13C value of around -25‰). Most fossil fuels, like oil and coal, which are ancient plant and animal material, have the same d13C isotopic fingerprint as other plants. The annual trend–the overall decrease in atmospheric d13C–is explained by the addition of carbon dioxide to the atmosphere that must come from the terrestrial biosphere and/or fossil fuels. In fact, we know from D14C measurements, inventories, and other sources, that this decrease is from fossil fuel emissions, and is an example of the Suess Effect.

Recall that the Suess Effect is the observed decrease in d13C and D14C values due to fossil fuel emissions, which are depleted in 13C and do not contain 14C.

Eftersom CO2-molekylen med 12C är lättare än den med 13C är den också mer lättrörlig (medelenergin beror av temperaturen mv2/2=3kT/2). Organiskt material innehåller alltså mindre 13C relativt 12C, dvs ett negativt d13C, se Carbon-13Uses_in_earth_science.

Fossila bränslen har detta negativa d13C, vilket är en tydlig indikation på organiskt ursprung - oorganiskt material har positivt d13C.

Man vet även från kemikunskaper att organiskt material under högt tryck, hög temperatur och frånvaro av syre kan omvandlas till kol eller kolväten.

Se tillägget till fråga [1782] för ytterligare oberoende bevis för att fossila bränslen kommer från biologiskt material. Länk 2 ger en bra sammanfattning av kontroversen.

Question Image

Länkar: http://www.esrl.noaa.gov/gmd/outreach/isotopes/c13tellsus.html  |  http://www.rense.com/general58/biot.htm
/Peter E 2013-12-13


Fossila bränslen och koldioxid i jordens atmosfär

Gymnasium: Blandat - fossila bränslen, jordens atmosfär, klimat, växthuseffekten [19960]
Fråga:
Hej!
Det tycks mig som om temperaturen på jorden under karbontiden, ett antal miljoner år, sjönk kontinuerligt, och detta trots att istider bör ha funnits även då. Har det att göra med att växter tog upp kol ur atmosfären och lagrade den i form av kol och olja, vilka nu under kort tid tas upp och släpps ut igen?
/Thomas  Ã,  Knivsta 2015-11-05
Svar:
I fråga [19940] finns jordens medeltemperatur de senaste 500 miljoner åren. Temperaturen var alltså 10-15 grader varmare vid 300-500 Ma (mega annum) och i Karbon (omkring 100 Ma). Detta beror säkert till en stor del på att koldioxidhalten var mycket högre då, se nedanstående figur från Carbon_dioxide_in_Earth's_atmospherePast_concentration, och koldioxid är ju en effektiv växthusgas.

Halten koldioxid i atmosfären ges av en balans mellan förbrukning i fotosyntes i växter, kontinentaldriftens transport av kol till jordens inre (se fråga [17321]), förruttnelse och utsläpp av koldioxid från vulkanism.

Landväxter etablerade sig för c:a 400 Ma sedan. En del av dessa liksom havsväxter har säkert begravts och förvandlats till fossila bränslen (se fråga [1782]). Detta förklarar säkert åtminstone till en del den stora nergången i koldioxidhalten omkring 400 Ma (Karbon, Karbon) och runt 100 Ma (Krita, Krita_(geologi)).

Se vidare Paleoclimatology och Evolution_of_plants.

Question Image

/Peter E 2015-11-06


| Senaste Veckans fråga | Alla Veckans frågor | ämnen |

** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
Länkar till externa sidor kan inte garanteras bibehålla informationen som fanns vid tillfället när frågan besvarades.

Creative Commons License

Denna sida frÃ¥n NRCF är licensierad under Creative Commons: Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar