Metallenes spenningsrekke

Elevøvelse gjennomført 6.12.12
Av Tuva Klunderud 

Utstyr:

Begerglass

Sølvnitrat (aq)

Kobber (s) i form av 50-øring og kobbertråd

Hensikt med forsøket

Hensikten med forsøket er å se hva metallenes spenningsrekke har å si for en redoksreaksjon. I dette tilfellet er det en redoksreaksjon mellom stoffene kobber og sølvnitrat. 

Hypotese

Min hypotese er at kobberet vil bli redusert (altså få en negativ ladning, ved å trekke til seg elektroner fra sølvnitratet), mens søvnitratet vil bli oksidert (få en positiv ladning, ved å at sølvet gir fra seg elektroner til kobberet), fordi kobber har en dårligere posisjon i spenningsrekken, enn sølv – den gir lettere fra seg elektroner.

For å forstå funksjonen av og essensen i dette forsøket, må vi se litt nærmere på hva en redoksreaksjon er og metallenes spenningsrekke.

Redoksreaksjoner

Redoksreaksjoner er vanligste typen reaksjon mellom atomer. I en slik reaksjon overfører atomene elektroner seg i mellom. Redoksreaksjoner oppstår fordi atomene ønsker å oppnå åtte-regelen – de ønsker å få åtte elektroner i det ytterste skallet.

I en redoksreaksjon skjer det alltid en reduksjon og en oksidasjon, derav navnet – reduksjonsoksidasjonsreaksjon. Ved en reduksjon vil atomet trekke til seg elektroner fra atomet det reagerer med, for å fylle ut atomskallet. I utgangspunktet har atomer like mange elektroner i skall rundt kjernen, som det er protoner i kjernen. Fordi elektroner er negativt ladet, vil atomet få et flertall med negativladede partikler, enn positive (protoner) ved en elektronoverføring, og atomet vil derfor bli et negativt ladd ion.

Ved en oksidasjon vil atomet gi fra seg elektroner til atomet det reagerer med, fordi det har ”for mange” elektroner. Om atomet eksempelvis har to elektroner i det ytterste skallet, gir det fra seg disse to elektronene, for å da ha åtte elektroner i skallet innenfor – som nå blir det ytterste skallet. Atomet som blir oksidert, vil bli positivt ladd, fordi det da vil få et flertall av protoner, i forhold til elektroner.

I en redoksreaksjon vil atomene, etter å ha overført elektroner til hverandre, binde seg sammen. Dette er fordi i reaksjonen er det en part som blir positivt ladet, og en part som blir negativt ladet. Disse ladningene (ionene) tiltrekkes hverandre, og bindes sammen av ionebindinger.

Metallenes spenningsrekke

Grunnen til at det finnes få rene metaller i naturen, er fordi mange metaller har veldig lett for å reagere med andre stoffer og gi fra seg elektroner. Ulike stoffer har ulik evne til å gi fra seg elektroner. To måter å finne ut hvilke metaller gir lett fra seg elektroner på, er enten å se på periodesystemet, eller på metallenes spenningsrekke. En huskeregel er at metallene på venstre side i periodesystemet gir lettere fra seg elektroner enn de på høyre side.  

Metallenes spenningsrekke gir en klarere oversikt, ved å ordne en liste etter metallenes evne til å gi fra seg elektroner. Metallene høyt opp på listen gir lettere fra seg elektroner og kalles uedle metaller. Metallene langt ned på listen gir ikke lett fra seg elektroner, og kalles edle metaller. Langt nede på listen finner vi blant annet sølv og gull, som omtrent aldri gir fra seg elektroner.

I metallenes spenningsrekke kan ioner (ladde atomer) kun ta elektroner fra atomer høyere opp på lista enn seg selv. Dette gjelder alltid.

 

Fremgangsmåte

Vi fylte et begerglass med sølvnitratløsning AgNO_3. I begerglasset puttet vi en 50-øring av kobber og et juletre laget av kobbertråd. Deretter ventet vi og observerte.

Resultat

Etter en liten stund skiftet kobberet skiftet farge og fikk svart belegg.

Etter enda en stund fikk det et tykkere, mer ”pusete” belegg, med en gråaktig sølvfarge. Vannet fikk også en liten endring i fargen, til å bli mer blågrønt.

Det som skjedde da vi puttet mynten og kobberjuletreet i sølvnitratløsningen var en redoksreaksjon. I løsningen er det frie sølvioner (positivt ladde sølvatomer). Sølvionene legger seg på kobberet og får elektroner fra kobberatomene. Kobber er lenger opp i spenningsrekka enn sølv, og gir derfor lettere fra seg elektroner til sølvionene. Sølv, som er et edelt metall, vil ikke gi fra seg elektroner til kobberet. Når sølvionene legger seg på kobberet, dannes det et sølvlag, slik som vi så på bildet. Når kobberet gir fra seg elektroner, har kobberionene ingen elektroner å danne bindinger med (fordi sølvatomene blir nøytrale når de blir redusert), og går derfor ut i løsningen. Dette fører til at kobberstoffet mister noe masse, men i dette forsøket var massetapet i stor nok grad nok til at vi så det med det blotte øyet.

Likningen for redoksreaksjonen kan skrives slik: Cu + 2Ag⁺ --> Cu²⁺ + 2Ag
Kobberet gir fra seg to atomer, blir oksidert og får en positiv ladning:
Cu --> Cu²+2e-
Sølvet tar til seg elektronene, blir redusert og får en nøytral ladning:
Ag⁺ +e^- --> Ag
 

Som sagt har kobberionene ingen å binde seg med og går ut i løsningen. Det er dette som fører til endring av fargen på sølvnitratløsningen, slik at den blir litt blågrønn.

Om vi hadde puttet sølv i en kobberløsning ville vi ikke fått samme reaksjon. Vi ville ikke fått noen reaksjon i det hele tatt. Det er fordi sølv er lenger ned i spenningsrekka en kobber, og vil derfor ikke gi fra seg noen elektroner til kobberet.

Kilder

Naturfag 3

http://ndla.no/nb/node/15777?fag=7

http://ndla.no/nb/node/14600

http://no.wikipedia.org/wiki/Spenningsrekke

Halveringstid med terningkast

Elevøvelse gjennomført 6.12.12

Av Tuva Klunderud

Utstyr:

20 terninger

Excel regneark

Om radioaktiv stråling og halveringstid
En atomkjerne består av protoner og nøytroner. I et grunnstoff er antallet protoner likt for alle atomene, men antall nøytroner i kjernen kan variere. Atomer med ulikt antall nøytroner kalles ulike isotoper. På illustrasjonen nedenfor ser vi ulike stoffer, med et nukleontall etter seg. Nukleontallet viser hvor mange protoner og nøytroner atomkjernen inneholder. Fra periodesystemet vet vi at uran er grunnstoff nummer 92, og derfor har 92 protoner. Men nukleontallet her er 234. Tar vi 234 - 92, ser vi at dette uran-isotopet har 142 nøytroner. 
 

Radioaktiv stråling er energi, utsendt fra ustabile atomkjerner (isotoper), skyldes reaksjoner som skjer i atomkjernen. Stoffer med ustabile atomkjerner, kalles derfor radioaktive stoffer. Den ustabile atomkjernen sender ut energi, for å oppnå stabil tilstand. Når kjernen sender ut energi, sender den ut protoner, nøytroner, elektroner eller elektromagnetisk stråling. Dette kommer an på hva slags stråling det er. Ved å sende ut denne energien, endrer atomet oppbygning og det blir spaltet til et lettere atom – altså det endres til et annet grunnstoff.
Et eksempel på dette er når en urankjerne blir spaltet til et lettere stoff, og ender med en blykjerne.

De radioaktive kjernene frigjør energi på to måter: Ved å sende ut partikkelstråling og ved å sende ut elektromagnetisk stråling.

Partikkelstråling sendes ut i form av alfastråling (a) eller betastråling (β). Alfastråling er en form for frigjøring av energi, ved at det sendes ut alfapartikler. Et alfapartikkel består av to protoner og to nøytroner, som sendes ut fra den ustabile atomkjernen. Dette tilsvarer en heliumkjerne. Ved å sende ut to protoner, blir atomnummeret til atomet to mindre, og vi får et nytt grunnstoff.  

Når et atom sender ut betastråling, sender det ut elektron fra atomkjernen i stor fart. Atomkjernen består av protoner og nøytroner, men nøytroner kan omdannes til et proton og et elektron. Elektronet har stor bevegelses energi og farer ut av kjernen, mens protonet blir igjen. På denne måten for atomet et nøytron mindre og et proton mer, ved å sende ut betastråling, og blir omdannet til et nytt grunnstoff med et høyere atomnummer – et proton mer.  

Elektromagnetisk stråling sendes ut i form av gammastråling (γ). Gammastråling er stråling som ofte etterfølger alfa- eller betastrålig. Dette er fordi at ved å sende ut alfa- eller betastrålig, blir atomet eksitert, og sender ut elektrisk stråling for å gå tilbake til grunntilstand. Denne elektriske strålingen – gammastrålingen, har høy energi, og veldig kort bølgelengde.

Halveringstiden er den målte hastigheten for hvor lang tid det tar før halvparten av alle atomkjernene i et radioaktivt stoff har sendt ut energi i form av stråling, og ikke lenger er radioaktive. Med andre ord er halveringstid hvor lang tid det tar før halvparten av det radioaktive stoffet går fra å være ustabilt til å være stabilt, ved å omdannes til et annet grunnstoff. Men et radioaktivt stoff kan også omdannes til et annt stoff, som også er radioaktivt.

Halveringstiden for et stoff avhenger av sannsynligheten for at atomkjernen blir spaltet i løpet av et visst tidsrom. Ved stor sannsynlighet for at atomkjernen blir spaltet er det kort halveringstid. Mens ved liten sannsynlighet for at atomkjernen blir spaltet er det lang halveringstid. Noen stoffer har en halveringstid på kun brøkdeler av et sekund, mens andre har en halveringstid på milliarder av år.

Hensikt med forsøket

Hensikten med forsøket var å stimulere halveringstiden til et radioaktivt stoff, ved hjelp av terninger. På denne måten fikk vi et bilde av hvordan halveringsprosessen foregår, og vi kunne regne ut hvor lang tid halveringsprosessen tok i dette forsøket.

Fremgangsmåte

Vi kastet 20 terninger, ti ganger etter hverandre, i fem serier. Etter hvert kast tok vi ut alle sekserne, og kastet på nytt med de gjenværende terningene. Hver sekser ”symboliserte” i dette forsøket en atomkjerne som hadde blitt spatltet, utstrålt energi og blitt omdannet til et annet grunnstoff. For hvert kast tok vi ut alle sekserne vi fikk - fordi disse var "ferdig spaltede atomkjerner". Som sagt kastet vi ti ganger, eller til det ikke var flere seksere igjen. Utviklingen i de fem seriene ser du i tabellen under: 

I tabellen er det merket av hvor antall terninger var halvert.

Resultat

På hvilken måten kan vi si at terningkast kan brukes til å stimulere halveringstiden til et radioaktivt stoff? Dette kan vi ved å tenke oss at terningene kastes en gang i minuttet. Deretter finner vi ut hvor mange kast det må til, før antall terninger er halvert. Antall kast viser hvor lang tid det tar før det radioaktive stoffet – i dette tilfellet antall terninger, er halvert.

I følge tabellen ser vi at antall terninger omtrentlig er halvert etter fire kast, da det  er 49 terninger igjen. Om vi beregner det i tid kan vi si at halveringstiden er fire minutter.

Kilder

http://ndla.no/nb/node/44767?fag=7

http://ndla.no/nb/node/58742

http://ndla.no/nb/node/44768?fag=7

Drivhuseffekt

 Gjennomført 18. oktober 2012

Av: Tuva Klunderud

Denne gangen har jeg gjennomført to forsøk, som begge er relatert til drivhuseffekten og global oppvarming. I det første forsøket skulle jeg se hvordan drivhuseffekten (her i form av en glassplate) kan gi økt temperatur, og i det andre forsøket skulle jeg se hva som skjer med havnivået når temperaturen stiger og isen smelter.

Om drivhuseffekten

Rundt jorden ligger det en atmosfære av ulike gasser. Disse gassene kalles klimagasser, og slipper igjennom stråling og energi fra sola, i tillegg til at de hindrer at all strålingen kommer igjennom. 30 prosent av den kortbølgde strålingen fra sola reflekteres tilbake fra noen typer skyer og isdekkede områder. 20 prosent absorberes av skyer, vanndamp og enkelte andre gasser. 50 prosent når fram til og varmer opp jordoverflata, både på land og i havene.

For å holde temperaturen på jorda relativt stabil, hindrer og bremser klimagassene mye av varmestrålingen (langbølget elektromagnetisk stråling) ut fra jorda, og en stor del av energien blir holdt igjen i den laveste delen av atmosfæren. Dette øker temperaturen i atmosfæren, og den avgir varmeenergi tilbake til jorda og ut i verdensrommet. Det er dette som kalles drivhuseffekten. Hadde vi ikke hatt atmosfæren til å hindre at varmestrålingen reflektertes rett ut i verdensrommet fra jorda, ville gjennomsnittstemperaturen her vært -18 grader. Med atmosfæren er gjennomsnittstemperaturen omtrent 15 grader. Men med økt drivhuseffekt vil mindre varmeenergi slippe gjennom atmosfæren, ut i verdensrommet, og temperaturen på jorda vil øke.

Forsøk nr. 1: Hvordan oppstår drivhuseffekten

I dette forsøket skulle vi teste hvordan synlig lys og varmestråling slipper gjennom en glassplate. Min hypotese var at glassplaten vil slippe gjennom synlig lys, men hindre mye at mye av varmestrålingen slipper gjennom.

Utstyr

Glassplate (ildfast form)

Kokeplate

Termometer

Plastbokser

Plastfolie

Fremgangsmåte

Først holdt jeg glassplaten opp mot lysrørene i taket. Glassplaten hindret ikke noe av det synlige lyset å slippe igjennom, selv om det var en ganske tykk glassplate.
Gassene i atmosfæren slipper på samme måte det meste av det kortbølgede synlig lyset gjennom atmosfæren og ned til jorda.

Deretter skrudde jeg på en kokeplate, slik at den ble varm. Først holdt jeg hånden over kokeplaten og kjente godt varmen den utstrålte. Deretter holdt jeg glassplaten over kokeplaten og en i klassen la hånden nesten nær glassplaten. Hun kjente ikke noe varme fra kokeplaten, når glassplaten var mellom varmen og hånden hennes.
I dette forsøket symboliserer kokeplaten jorden, som har fått tilført varmeenergi fra sola, glassplaten er atmosfæren og hånden er verdensrommet. På denne måten gir det oss et bilde på drivhuseffekten, ved at jorda (kokeplaten) slipper varme ut igjen, men det meste varmestrålingen blir stoppet av atmosfæren (glassplaten), slik at det kun er en liten grad av varmestrålingen som går ut i verdensrommet (hånden). Jeg tror at om vi hadde holde glassplaten der over en lengre stund, ville den etter hvert begynt å bli varmere og sluppet gjennom mer varme, akkurat som atmosfæren tar til seg varmeenergi og avgir noe av den til verdensrommet.

I likhet med en glassplate, testet jeg også hvordan plastikk påvirket varmen. Jeg la to termometer i to plastbokser. Etter å ha ligget i plastboksene en stund viste begge termometerne 22 grader. Deretter dekket jeg den ene boksen med plastfolie, slik at den ble ganske tett, og satte begge boksene under en lyskilde. Etter en stund kunne jeg se at temperaturen i plastboksen med plastfolie hadde steget til 25 grader, mens boksen uten plastfolie hadde steget til 23 grader. Dette er fordi temperaturen er varmere under en lyskilde, og når boksen er dekket av plast, klarer plasten slippe varme inn i boksen, i tillegg til at den hindrer all varmen å slippe ut igjen. Plastfolien funksjon har da samme funksjon som atmosfæren, og det skaper en drivhuseffekt i boksen. I en mye mindre skala enn på jorda, selvsagt, men det gir oss et godt bilde på hvordan drivhuseffekten fungerer i praksis.

Forsøk nr. 2: Hva skjer når havnivået stiger

I dette forsøket skal vi teste hva som skjer med vannivået i to plastbokser, når en like stor mengde is smelter i begge boksene. Forskjellen i de boksene er at i den ene boksen ligger isen i vannet, mens i den andre boksen ligger isen over vann. Dette symboliserer havis og landis på jorda.

Min hypotese er at i boksen med havis vil ikke vannivået øke, mens i boksen med landis vil vannivået øke.

Utstyr

Plastbokser

Vann

Isblokker

Steinblokker

Fremgangsmåte

Vi hadde to like store plastbokser, og puttet to steinblokker (deler av to mursteiner) i hver sin boks. Deretter fylte vi opp like mye lunket vann i begge boksene. I boks nr 1 la vi isblokken i vannet, mens i boks nr 2 la vi isblokken oppå steinen. Så ventet vi til isen skulle smelte.

Da isen hadde smeltet så vi at vannivået i boks nr 1 (med isen i vannet) ikke hadde steget, men det hadde det derimot gjort i boks nr 2. Dette stemte overrens med min hypotese. Grunnen  til at vannivået kun hadde steget i boks nr 2, var at i boks nr 1 lå allerede isen i vannet og tok opp like mye volum som etter den smeltet. (Det kan til og med være at volumet minket etter at den smeltet, fordi vann utvider seg i fast form.) Mens i boks nr to lå isen over vannet, og da den smeltet ble smeltevannet en del av vannet i boksen, og volumet økte.

Dette er det samme som skjer på Sørpolen og Nordpolen, når temperaturen på jorda øker. Temperaturøkningen fører til at både havis og landis smelter fortere og i større grad, enn det normalt ville gjort. Om havisen smelter, vil det ikke ha så store konsekvenser, fordi havnivået vil ikke øke. Men om isbreer og landis smelter, blant annet på Grønnland, Arktis og Antarktis, vil havnivået øke. Dette har en klar sammenheng, det vil si at om temperaturen har en drastisk stigning, vil isen smelte fortere og havnivået vil også stige drastisk. Dette kan føre til at flere øyer og landområder vil bli satt under vann.

Kilder:

http://www.miljostatus.no/Tema/Klima/Drivhuseffekten/

Bilder av Marthe Hansen

Stjernehimmelen

Elevøvelse gjennomført 11. oktober 2012

Av Tuva Klunderud

Utstyr:

Kikkert

Naturfag 3 lærebok

Et digitalkamera – Panasonic Lumix GH2

Fremgangsmåte:

Jeg gikk ut en kald og klar kveld i oktober for å se etter stjernebilder på himmelen. De små stjernene dekket hele himmelen, og lyste opp i varierende grad. Jeg så etter både stjernebilder jeg kjente fra før og nye stjernebilder jeg ikke visste om.

Først oppdaget jeg stjernebildet Karlsvogna. Dette var et stjernebilde jeg kjente til, fordi de syv stjernene som utgjør Karlsvogna lyser så sterkt at de er lette å få øye på. Disse syv stjernene er en del av det større stjernebildet Store Bjørn. Den nest siste stjerna i Karlsvogna er heter Mizar. Med det blotte øyet så jeg at Mizar var en dobbeltstjerne, bestående av Mizar og Alcor, som går i bane rundt hverandre. Men dette er ikke nøyaktig tilfellet, for selv om det kun ser ut til å være to stjerner, er de i alt seks stykker! Både Alcor og Mizar er nemlig dobbeltstjerner. Mizar består av Mizar A og Mizar B, hvor også begge disse er dobbelstjerner.    

                                              Karlsvogna

Etter å ha studert Karlsvogna skulle jeg finne Polarstjerna. Denne stjernen lyste svakere enn Karlsvognas stjerner, og var ikke like lett å finne. Jeg fant den ved å bruke linjen mellom de to stjernen helt til høyre i selve vogna til Karlsvogna til å sikte med. Jeg siktet 4-5 ganger denne lengden mot nord, og fant Polarstjerna. (Retning nord visste jeg ved å vite hvor solen står opp, i øst, og hvor solen går ned, i vest.) Polarstjerna er også kalt Nordstjerna, fordi det er den stjernen som ligger står nærmest himmelens nordpol, og kan derfor vise oss hvilke retning nord er.

                                               Polarstjerna - Polaris

Videre skulle jeg finne stjernebildet Kassiopeia. Den fant jeg ved å se fra hanken til Karlsvogna til polarstjerna, og fulgte denne linjen videre. Ved å vite i hvilken retning jeg skulle se, syntes jeg det var lett å finne Kassiopeia. Det kan være fordi stjernebildet hadde en ganske tydelig form, den så ut som en skjev W. Kassiopeia består av 5 stjerner, og det var i dette stjernebildet det først ble oppdaget en supernova, altså en ny stjerne, i 1572. Frem til da hadde man trodd stjernehimmelen var uforanderlig.

                                          Kassiopeia

Andromedagalaksen er den eneste galaksen vi kan se med det blotte øyet fra den nordlige halvkule, bortsett fra vår egen galakse, Melkeveien. Andromedagalaksen ligger ca 2,2 millioner lysår vekk fra jorda, og har en dobbelt så stor diameter som Melkeveien, på 180 000 lysår. Man kan finne Andromedagalaksen på stjernehimmelen ved å fortsett videre gjennom Kassiopeia, fra Karlsvogna og Polarstjernen, eller sa kan man finne stjernebildet Pegasus. Like over den andre stjerna i hanken til Pegasus finner du Andromedagalaksen, som ser ut som en tåkete dott.

Jeg fant stjernebildet Pegasus, men klarte ikke å se Adromedagalaksen, selv om det skal være mulig å se kun ved hjelp av øynene, og det var klart på himmelen. Jeg prøvde å bruke en vanlig kikkert, men det var ingen suksess. Hadde jeg hatt en prismekikkert, ville jeg mest sannsynlig fått øye på Andromedagalaksen.

                                          Andromedagalaksen

For å finne stjernebildet Svanen, bruker man diagonalen i Pegasus. Den peker mot den øverste stjernen i Svanen, Deneb. I dette stjernebildet ligger det også et sort hull. Et sort hull oppstår når en stjerne kollapser, eller dør. Da vil stjernenes masse skape en så sterk gravitasjon rundt seg, at den vil ta med seg alt i sin omkrets. Til og med lys blir sugd inn i slike sorte hull!

Etter en stund med studering fant jeg Svanen. Jeg fant den ved å først finne den lyssterke stjernen Vega, som ligger på skrå fra Svanen. De fem største stjernen i Svanene danner et kors, hvor stjernen Deneb er øverst.

                                                         Svanen

Orion er et kjent stjernebilde på himmelen, oppkalt etter halvguden Orion fra gresk mytologi. Dette stjernebildet kan man få øye på på vinteren, men selv om det bare en oktober måned så jeg det som omtales som Orions belte. Det er tre stjerner på rad, litt nedenfor midten av hele stjernebildet. Dessverre klarte jeg ikke å lokalisere resten av stjernene som dannet bildet av Orion, men jeg vet litt om hvilke stjerner dette er. Øverst i Orion finner vi Betelgeuse. Dette er en rød kjempestjerne, som ligger 640 lysår fra jorda. Nederst til høyre i Orion finner vi Rigel. Dette er en blåhvit kjempestjerne, som ligger 700-900 lysår fra jorda. Hvilke farge en stjerne har indikerer temperaturen på stjernens overflate. Rød farge viser at temperaturen er på 1500-2500 grader celsius. Blå farge viser at temperaturen er på 25 000-50 000 grader celsius. Med dette kan vi konkludere med at Rigel er en klart varmere stjerne enn Betegeuse.

                                          Orion

Ned til venstre for Orion ligger stjernen Sirius. Denne er himmelens mest lyssterke, bortsett fra sola. Den er en del av stjernebildet Store Hund, og har en hvit farge. Jeg fikk ikke øye på denne stjernen denne kvelden. Er man ute og ser på stjerner kan man også få øye på planeter. Disse er mer lyssterke enn stjernene. Jeg fikk heller ikke øye på noen planeter denne kvelden, det kan ha med posisjonen min i forhold til stjernene, og elementer som hindret utsikten. Men bare noen få dager tidligere så jeg planeten Venus klart og tydelig.

To timer etter observasjonene gikk jeg ut igjen, for å se om stjernens posisjon hadde beveget seg. Det hadde de! På grunn av jordas rotasjon rundt tin egen akse, vil det etter vår oppfatning se ut som at stjernene har flyttet seg. Stjernebildet Karlsvogna og Polarstjerna hadde flyttet seg mot øst. Det er fordi stjernen i nord forflytter seg mot øst, og stjernene i sør forflytter seg mot vest.

Kilder:

Naturfag 3 Lærerbok

www.mn.uio.no/astro/forskning/tema/ressurser/faq/stjerner.html - Nettside

http://danmarkshistorien.dk/leksikon-og-kilder/vis/materiale/tycho-brahes-indledning-til-de-nova-stella-1573/ - Nettside

http://snl.no/Andromedagalaksen - Nettside

http://no.wikipedia.org/wiki/Betelgeuze - Nettside

Forsøk med spekter

Elevøvelse gjennomført 20. September 2012

Av: Tuva Klunderud

Hensikt med forsøket

Å skille mellom absorpsjonsspekter, emisjonsspekter og sammenhengende spekter ved å se på ulike lyskilder gjennom et håndspektroskop.

Utstyr

Håndstetoskop

Magnesiumtråd

Lighter

Fyrstikker

Porselensskål

Lysstoffrør

Digeltang

Fagstoff

Når vi ser på en lysskilde kan vi se tre ulike former for spekter av farger i et spektroskop. Disse tre spektrene er absorpsjonssekter, emisjonsspekter og sammenhengende spekter. 

Absorpsjonsspekter: I et absorpsjonsspekter vil vi se en rekke med ulike farger, med noen vertikale svarte streker innimellom. Dette er fordi at når vi sender et lys gjennom en gass vil gassen absorbere noe av strålingen. Bølgelengdene som blir absorbert, vil ikke gi lys, og fargene vil ikke være synlige. Disse områdene hvor bølgelengene skulle vært vil bli svarte.

Emisjonsspekter: I et emisjonsspekter ser vi svart, med vertikale streker med farge. Et emisjonsspekter får vi når vi ser på en gass som er varmet opp, slik at den begynner å lyse. Da vil gassen kun sende ut stråling av noen helt bestemte bølgelengder. Disse bølgelengdene vil vi se som streker av farger i et spektroskop. Hvilke bølgelengder som sendes ut forteller oss hvilke gass vi ser på. 

Sammenhengende spekter: Et sammenhengende fargespekter får vi om vi ser på hvitt lys, for eksempel solen. Da sendes det ut alle bølgelengdene i det synlige lyset. 

Med lysspekter menes sammenhengende spekter.                                                       

Hypotese

Sollys – Jeg tror vi vil se et sammenhengende spekter ved å se på sollyset, fordi fra sollyset kommer det et hvitt lys som inneholder alle bølgelengdene i det synlige lyset.

Åpen flamme fra fyrstikk – Jeg tror vi vil se et emisjonsspekter når vi ser på fyrstikken, fordi på fyrstikken er det svovel som brenner. Svovel er et grunnstoff, og vil kun sende ut noen bestemte bølgelengder.

Magnesiumtråd – Jeg tror vi vil se et emisjonsspekter når vi ser på den brennende magnesiumtråden, fordi magnesium er et grunnstoff som kun vil sende ut helt bestemte bølgelengder når den varmes opp.

Lysstoffrør – I lysstoffrøret som vi skal se på er det helium. Helium er et grunnstoff, og elektronene i grunnstoffet vil begynne å bevege på seg når det får tilført strøm, og begynne å lyse. Jeg vil da tro at vi kommer til å se et emisjonsspekter, fordi grunnstoffet helium kun vil sende ut noen bestemte bølgelengder.

Hypotesetabell

Lyskilde	Absorpsjonsspekter	Emisjonsspekter	Sammenhengende spekter
Sollys			x
Åpen flamme		x
Magnesium		x
Lysstoffrør		x

Fremgangsmåte

Vi brukte spektroskopet til å se på de ulike lyskildene. Først så vi på sollyset. Dette gjorde vi utendørs. Deretter tente vi fyrstikker og så på disse. Vi kunne ikke tenne på innendørs, så vi gjorde det i under tak (i et hjørne) utendørs. På det samme stedet tente vi på magnesiumtråden, og så på den gjennom spektroskopet. Vi brukte digeltangen til å holde tråden, fordi den blir veldig varm når den tennes på. Under tråden hadde vi en porselensskål til å samle asken i.

Innendørs så vi på lysstoffrør, i et vindusfritt rom, slik at det ikke kom annet lys inn. 

Her prøver vi å tenne på magnesiumtråden.

Resultat av det vi så gjennom spektroskopet: 

Lyskilde	Absorpsjonsspekter	Emisjonsspekter	Sammenhengende spekter
Sollys			x
Åpen flamme			x
Magnesium			x
Lysstoffrør		x

Konkusjon

Sollys – Spekteret vi fikk da vi så på sollyset var et sammenhengende spekter. Sollys sender ut alle bølgelengdene i det synlige lyset, men på veien fra sola til jorda er det en mange ulike gasser. Noen av strålene blir derfor absorbert av disse gassene. Men siden lysstrålene fra sola er så sterke, vil ikke spektroskopet vi bruker registrere de strålene som blir absorbert på veien, og vi vil derfor oppfattet spekteret vi får som et sammenhengende spekter.

Hypotesen stemte derfor med resultatet.

Åpen flamme fra fyrstikk – Om vi hadde tent på en fyrstikk i et helt mørkt rom, ville vi sett et emisjonsspekter i en kort stund, mens svovelen brant. Det er fordi svovelen er et grunnstoff. Resten av fyrstikken derimot er laget av tre. Når treet begynner å brenne vil det bestå av så mange grunnstoffer som til sammen vil ut alle typer bølger. Da får du et sammenhengende spekter.

Grunnen til at vi fikk et sammenhengende spekter da vi så på fyrstikken, var at vi tente på den utendørs, så spektroskopet tok inn såpass mye lys utenifra, at den registrerte alle de synlige bølgelendene.

Hypotesen stemte derfor ikke med resultatet. 

Magnesiumtråd – Magnesiumtråden tente vi på utendørs. Selv om vi skygget for så godt vi kunne, fikk vi et sammenhengende spekter da vi så på magnesiumtråden. Min konklusjon er vi fikk et sammenhengende spekter, fremfor et emisjonsspekter som jeg trodde vi skulle få, fordi spektroskopet tok inn så mye av sollyset at alle de synlige bølgelendene ble registrert. Hadde vi sett på magnesiumsgassen i et rom uten noen annen form for lys, ville vi sett et emisjonsspekter.
Hypotesen stemte ikke med resultatet vi fikk. 

Lysstoffrør – I lyset fra lysstoffrøret fikk vi et emisjonsspekter. Dette stemte med hypotesen som at heliumen i lysstoffrøret kun sendte ut noen bestemte typer bølgelengder. 

Disse to bildene er tatt gjennom spektroskopet, mens vi ser på et  lysstoffrør. Bildene viser at vi så et emisjonsspekter.                                         

 

Kilder

http://ndla.no/nb/node/44796?fag=7

http://ndla.no/nb/node/27268?fag=7

http://snl.no/svovel

Naturfag 3 – Fagbok