Fokus 1: Energiproduktion, kulstof og vedvarende energi

Hent teksterne på
https://astra.dk/tildinundervisning/energiproduktion

Kulstof og vedvarende energiteknologi

Elevmateriale med tekster og øvelser

Resume

Kap 1, side 2-10, forbrænding og energi

Organiske materialer er molekyler bygget sammen af atomer - især kulstof -
og binder kemisk energi. Planter binder solenergi vhj fotosyntese.
Kul, olie, naturgas og biomasse indeholder kemisk bundet solenergi,
som frigives ved forbrænding.

Længden af kulstof-kæder i molekylerne afgøre om det fossile materiale er
gas (korte kæder), benzin eller olie (lange kæder).
Der er stadig store reserver af fossile brændsler i jorden.
Afbrænding af fossile brændsler udleder kulstof til atmosfæren
og påvirker klimaet på Jorden.

Kap 2, side 11-19, kulstofkredsløbet

Kulstof bevæger sig i et evigt (hurtigt eller langsomt) kredsløb på Jorden.
Kulstof binder energi, frigiver energi ved at indgå/brydes i kemiske bindinger.
Kulstof findes i biosfæren (levende dyr og planter), lithosfæren (100-150 km jordskorpe),
hydrosfæren (havet og vand) og atmosfæren (luften).
Det hurtige kulstofkredsløb (få min. - 100 år): luft-dyr/planter, luft-hav,
fotosyntese/forbrænding, CO2 bindes som kulsyre H2CO3

Det langsomme kredsløb: (100-200 mio år): fossiler lagres i reserver i undergrunden

Det naturlige kulstofkredsløb er i balance (hurtigt/langsomt - binder/frigiver energi)
og sfærerne indeholder i det naturlige kredsløb hele tiden nogenlunde
sammen mængde kulstof. Menneskets afbrænding af fossile brændsler skubber
til denne balance: drivhuseffekt, mere kulstof i atmosfæren

Kap 3, side 20-30, vedvarende energi
(der ikke kommer fra kulstofkredsløbet, definition, CO2-neutral)

Vedvarende energi stammer oprindeligt fra solen og Jordens indre. 

Biomasse kan omdannes til flydende biobrændsler vhj ny teknologi.

Vindenergi, bevægelsesenergi omdannes til elektrisk energi i generator ved induktion

Solenergi, solceller (el energi), solfangere (varmeenergi), solkraft (el)

Vandenergi, vandløb/smeltevand norske fjelde/dæmninger/bølger - kinetisk til el-energi

Geotermi, varme-energi fra jordens indre (fra Jordens dannelse), uran-henfald

Kap 4, side 31-41, fremtidens smarte energisystem

Vedvarende energikilder er ikke altid stabile.
Derfor skal et fremtidigt energisystem styres på hvor energien kommer fra
og hvor den skal ledes hen. Der skal findes metoder til at lagre energi,
for at sikre en stabil forsyningssikkerhed.
Man regner med at det i højere grad bliver transport af elektricitet
og i mindre grad varmetransport.

Julekalender fra Stavanger Universitet

Her kan du hver dag se et nyt fysikforsøg.

Stavanger Universitet Julekalender

Rigtig god juleferie.

Steen

Solceller og DR1 Elementerne ILD

Vi har set

Udsendelsen om hvordan man kan udnytte energien fra solen.
https://www.dr.dk/drtv/se/elementernes-herrer_61781

9c
Brainstorm på en naturfagsprøve om bæredygtig energiproduktion med delemne: solceller

Undersøgelser

Solceller og effekt i løbet af en dag

Solceller og temperatur, hvornår er en solcelle mest effektiv?

Solceller og bølgelængder af lys. Rød, orange, gul, grøn, blå... hvilken farve er mest effektiv?

Klimaloven og 70 procent reduktion af CO2

Folketinget har vedtaget klimaloven.
Inden 2030 skal udledningen af CO2 nedbringes med 70 % i forhold til hvor meget der blev udledt i 1990.

Økologiske og konventionelle æbler i Aftenshowet

DR1 Aftenshow
Afsnit 197, 27. november 2019
Minuttal 30:00-39:00

Sebastian Klein forklarer i Aftenshowet, hvorfor det ikke er et vidneskabligt forsøg, at lægge to æbler ud til fuglene. Og tilsyneladende er det kun det økologiske der bliver spist.

Sebastian er uddannet lærer og har i mange år beskæftiget sig med formidling om naturen.
Sebastian repræsenterer i udsendelsen naturvidenskaben.

De andre i studiet er en politiker, en musiker og en journalist.

De to æbler i haven og resultatet (det ene bliver spist af fuglene) er ikke noget naturvidenskabligt forsøg.
Der er alt for mange ting, vi ikke ved noget om.
Vi ved ikke om det er samme æblesort, om det ene er indsmurt i parafin, om ræven har tisset på det ene æble.
Vi ved heller ikke hvor mange eller hvilke fugle, der har spist af æblet, hvor længe æblerne har ligget i haven, eller om de to æbler har ligget der i lige lang tid.
Der er altså mange mange ting vi ikke ved.
Vi kan sige, at der er alt for mange variabler.

Et naturvidenskabeligt forsøg, eksperiment eller undersøgelse skal være fair.

Vi starter med at undre os. Altså stille et spørgsmål.
Herefter opstiller vi en hypotese. En hypotese er et forslag til en forklaring
Og vil vi med forsøget vil finde ud af om den forklaring holder.

Når vi laver naturvidenskablige forsøg og undersøgelser, ændre vi på EN variabel ad gangen.
Et naturvidenskabeligt forsøg skal være præcist beskrevet, så andre kan gennemføre det på samme måde. I forsøget må der kun ændres på en variabel ad gangen.
Forsøget skal gennemføres mange gange.
Når vi laver et videnskabeligt forsøg indsamler vi en masse data.
Det kan være mange måleresultater, som vi sætter ind i et skema.
Alle data i skemaet skal bruges. For eksempel til at beregne et gennemsnit eller finde et typetal.

Tabellen og resultaterne skal fortolkes. Vi skal bruge resultaterne til at bekræfte eller afkræfte vores hypotese.

Hvis vi kan bekræfte vores hypotese, kan vi kalde den en teori.
Hvis vi ikke kan bekræfte voreshypotese, må vi stille nye spørgsmål. Og altså starte forfra. Med en ny  hypotese.

9c fremlægger case 1-4 om bæredygtig udnyttelse af naturgrundlaget

9c fremlægger deres case.
Udgangspunktet er fokusområdet: Bæredygtig udnyttelse af naturen og naturgrundlaget.

Fremlæggelsen indeholder fire områder.
Undersøgelser, modeller, perspektiver og kommunikation.

Undersøgelser handler om at tilrettelægge, gennemføre og vurdere resultaterne af en naturvidenskabelig undersøgelse. Der kan du læse mere om i de andre opslag på bloggen.

Modeller handler om at kunne fremstille modeller, og vurdere om det er en god model eller en dårlig model.
En model kan være en opstilling af fysikudstyr på bordet i fysiklokalet.
Det kan være en graf,  et cirkeldiagram, et søjlediagram der viser resultater fra en undersøgelse.
Det kan være et temakort over Danmark eller Europa, som viser noget vigtigt om emnet.
Eller en illustration med pile, der viser en proces,  en kemisk proces eller et kredsløb eller nedbrydning eller ...

Perspektiver handler om at kunne sammenholde resultater fra undersøgelser og modellerne med forhold i samfundet nu eller i fremtiden.
Perspektiver handler om at kunne give løsningsforslag eller forslag til hvad vi kan gøre eller ændre.
Og det handler også om at kunne være kritisk over for ufair forsøg (f.eks agurk-vitalitet og de to æbler i haven)

Kommunikation handler om at bruge korrekt fagsprog. Vide noget og kunne forklare det, der står i bøgerne.
Kommunikation handler også om at kunne tilrettelægge og gennemføre en præsentation.
Og underbygge sine forklaringer med faglig viden.

9b fremlæggelser af case 1-4

9b har fremlagt deres projekter som handler om den bæredygtige udnyttelse af naturgrundlaget. Rigtig fine, faglige fremlæggelser med gode undersøgelser, modeller og perspektiver til løsninger og handlemuligheder.

Undersøgelser skal være naturvidenskabelige.
Det betyder at man kun ændre på en variabel ad gangen, når man undersøger en sammenhæng.
Det bedste eksempel er skemaet med æblerne, hvor skiver af æblerne er i forskellige miljøer. Se i skemaet at der kun varieres på en ting ad gangen. Ilt, vand, citronsaft og olie.
Der skal også være en hypotese, om hvad vi forventer undersøgelsen vil vise.

Når vi undersøger jordprøvers indhold af N, P, K varierer vi kun på en ting ad gangen. Og får nogle resultater vi kan sammenligne og fortolke.


Det gjorde vi også, da vi undersøgte køkkenrulle, toiletpapir og kaffefilters bæreevne og sugeevne. Vi kunne sammenligne resultaterne.

Modeller
Søjlediagram, pile-proces-skema, cirkeldiagram er alle gode eksempler på modeller. Men det kan også være en model af et kraftvarmeværk på bordet i fysik, en generator med en spole.
Men når man laver en model, skal man overveje flere ting. Er det en god model, som kan forklare en proces, et resultat fra en spørgeundersøgelse. Eller er det en dårlig model, som ikke rigtigt viser noget?

Perspektiver handler om at bruge problemstillingen til at give nogle bud på løsninger, hvad gør vi i fremtiden, hvilke handlemuligheder har vi?

Kommunikation handler om at have styr på det faglige stof. At vide noget om emnet og kunne fortælle om emnet, problemstillingen, resultater og fortolkning af undersøgelserne.

Hvordan bliver en naturfagsprøve bedømt?

Prøvevejledningen for naturfagsprøven

Marts 2020:
Gruppedannelse til naturfagsprøven (enkelvis eller gruppe med 2-3 elever)

April 2020:
Lodtrække blandt fem fælles faglige fokusområder

• Bæredygtig energiproduktion
• Bæredygtig udnyttelse af naturgrundlaget
• Drikkevandsforsyning for fremtidige generationer
• Strålings betydning for levende organismers levevilkår
• Menneskers og samfundets udledning af stoffer

April-maj 2020:
Vælge en relevant naturvidenskabelig problemstilling.
Opstille 5-7 faglige arbejdspørgsmål.

Juni 2020, mundtlig prøve i naturfag, 2 timer:

Aflevere en oversigt lige før prøvens start.

Fremlæggelse:
En eller flere naturvidenskabelige undersøgelser. Udvikling eller videreudvikling af en undersøgelse.
Modellering. Fremstille og anvende modeller i geografi, biologi og fysik/kemi.
Perspektiver. Anvende fagsprog, fortælle om konsekvenser og mulige løsninger.
Kommunikation. Anvende fagsprog, formidle viden, tilrettelægge rækkefølge i fremlæggelse.

Læreren uddeler nogle "hemmelige" uddybende spørgsmål, som gruppen skal besvare.

Metoder i naturvidenskab

Naturvidenskab og metoder

I naturvidenskab er vi på jagt efter viden.
Men lige så vigtig som viden, er også hvordan vi har opnået viden.

Metoden er dermed meget vigtig.
Har vi været præcise, når vi har observeret, har vi været fair og lavet en undersøgelse, et forsøg eller eksperiment, som er beskrevet og som kan gennemføres af andre.

Har vi lavet kontrolforsøg, gentaget forsøget mange gange for at finde et “gennemsnit”.
Og allervigtigst om vi eksperimentet er opmærksomme på forskellige variabler. Og at vi kun ændre på en variabel ad gangen.

Her er nogle klip fra et undervisningsmateriale MetodeLab, som kan findes på nettet.

Kloden har kurs mod næsten 4 graders temperaturstigning

Ny rapport viser at klimaet er under voldsom forandring.
Det er ikke nok at starte om 10 år. Udledning af CO2 skal stoppes nu.

Klimaformidling.dk
Klimatilpasning.dk
Verdensbedstenyheder.dk

 Udklipfra artikel i Politiken 27. november 2019.

Hvad er der sket med klimaet i Danmark siden 1873?

Klik på "klimaændringer i Danmark".

Hvilke ændringer kan vi forvente i Danmark?

 

Undersøg mere på denne hjemmeside om klima og fremtiden...

9bc CASE 1-4 Gruppearbejde uge 48-49 og om kunsten at lave en naturvidenskabelige undersøgelser

Gruppearbejde i uge 48-49, november-december

Fysik og biologitimer.
Gruppearbejde i CASE 1, 2, 3 og 4.

Uge 49: fremlæggelse i dobbelt fysiktime (tirsdag/onsdag)
Ved fremlæggelse skal gruppen fremlægge i 10-15 minutter.

Fremlæggelsen skal bestå af
- en kort præsentation af indledning og problemstilling
- en sammenhængende forklaring ud fra arbejdspørgsmålene
- præsentation af et antal plancher med modeller og tilhørende forklaringer
- perspektivering til løsninger

Fremlæggelsen bliver bedømt på kommunikation og hvordan sammenhængen er i gruppens fremlæggelse.

Det er vigtigt at fagligt stof fra både geografi, biologi og fysik/kemi inddrages.

Hvad er en naturvidenskabelig undersøgelse?

Hør Sebastian Kleins forklaring i dette klip. 

Det varer 8 minutter. 

https://www.dr.dk/drtv/se/aftenshowet_152947 (du skal starte ved 30:10)

En naturvidenskabelig undersøgelse:

En undersøgelse kan være et eksperiment eller en observation. 

Der er nogle helt bestemte krav til et videnskabeligt eksperiment.

Der skal være fair, det skal være godt beskrevet, det skal kunne gennemføres af andre. Og der skal kun ændres på en variabel ad gangen. 

DNA, forskning og metoder til at klippe i DNA med CRISPR CAS9

CRISPR CAS9

Her er en række links til den nyeste forskning i hvordan man kan klippe i menneskers DNA og indsætte nye gener og klippe gener ud.

Det kan man være interesseret i, hvis man bærer vigende gener for sygdomme.

Omvendt kan denne metode også medføre etiske overvejelser: hvor meget må vi mennesker blande os i med hensyn til liv?

https://www.youtube.com/watch?v=1BXYSGepx7Q

https://www.youtube.com/watch?v=TdBAHexVYzc&list=LLVKpeffjqb_7q9dS_wEplTg&index=1

På denne hjemmeside kan du tjekke dit eget DNA for omkring 500 kr.
https://www.myheritage.dk/dna

Læs også omtalen af foredraget "Forædling af mennesket - før og nu" på http://ofn.au.dk/

Klip fra omtalen fra foredraget. Citat fra ofn.au.dk

I starten af 1900-tallet spillede biologividenskaben en vigtig rolle i fremkomsten af arvehygiejne og eugenik. I dag skaber genterapi og genetiske tests etiske dilemmaer – fx når vi bliver syge, er pårørende, får børn eller fravælger at få dem. 

”Er det et problem for menneskets fremtid at alle mennesker, selv dem med fysiske og mentale handicap, får børn?” Sådanne spørgsmål spillede en vigtig rolle i samfundsdebatten i begyndelsen af 1900-tallet. Det blev forstærket af nye videnskabelige erkendelser. Ikke mindst af Darwins og Wallaces beskrivelse af hvor vigtig selektion har været for evolutionen – altså udvælgelse af de individer der har størst succes med at overleve og formere sig. Men også erkendelsen og genopdagelsen af munken og planteforskeren Gregor Mendels arvelighedslove. Hør om hvorledes den spirende biologiske videnskab kom til at spille en vigtig rolle i fremkomsten af arvehygiejne og eugenik.

”Bør vi i dag omfavne den moderne genetiks enorme potentiale og anvende genredigering klogt?” Hør om hvordan nutidens enorme landvindinger inden for genterapi og genetiske tests – fx fosterdiagnostik – skaber vigtige etiske dilemmaer som flere og flere af os vil stifte bekendtskab med – fx når vi bliver syge, når vi er pårørende og når vi får børn eller fravælger at få dem.




I spillefilmen "I am Legend" fra 2007 ser vi i filmens begyndelse en forsker, som begejstret fortæller, at hun har fundet kuren mod kræft.
https://www.youtube.com/watch?v=0DaQ-QhKwtI
I filmen får det naturligvis fatale konsekvenser.
Kan det samme ske, hvis forskere begynder at klippe i menneskers DNA?

Gode bøger og ideer til julegaver

Er du på jagt efter en god bog til dig selv eller på jagt efter en julegave til din lillebror eller lillesøster?

Jeg synes, du SKAL læse Johan Olsens to bøger om videnskab. To fantastiske bøger om videnskab, atomer, universet, livet, mennesket, hvad er glas, en prut, et æg og mange andre sjove ting.

Lad os redde verden er også en god bog til dig. Med 50 ting du kan gøre for at redde miljøet. På en sjov og nem måde.

Skrald og 23 sjove projekter for miljøhelte er til lidt yngre børn.

Du kan jo også bare låne dem på skolebiblioteket

9bc NPK-gødning og undersøgelse af jord og gødning

9bc

I uge 45 har vi undersøgt syrer og fundet ud af, at syre kendes ved H+ ionen. (Udtales som i navnet Jon Nielsen).
I uge 46 undersøgte vi igen syrer og kunne med elektrolyse adskille saltsyre til hydrogen og chlor. Hydrogen er H+ ioner som går sammen til hydrogen-molekylder. H2.
Chlor er en giftig gulgrøn gas, som lugter voldsomt af svømmehal. Chlor slår bakterier ihjel og derfor ret smart at bruge i svømmehaller. Eller det gjorde man virkelig meget i gamle dage. I dag lugter svømmehaller ikke ret meget af chlor.

Vi faldt også ud af, at en syre og en baseneutraliserer hinanden. Og danner salt og vand.
Og det blev helt vildt, at det viser sig, at der findes mange slags salt. Ikke kun køkkensalt Na+Cl- som er en ionforbindelse mellem en positiv metal-ion og en negativ syre-rest.

Nu er vi så kommet til uge 47. Og vi skal bruge vores viden om salte. Og gennemskue at vi kan gøde jorden og tilføre næringsstoffer, også kaldet næringssalte. Og gøre jorden bedre til at dyrke planter i.
Vi er især interesseret i at tilføre nitrogen N, fosfor P og kalium K. NPK-gødning, som din far måske har gødet haven med i foråret.

Undersøgelsen går ud på at undersøge indholdet af N, P og K i havejord og gødet havejord.
Og jord fra Vestjylland.

Tabellen viser, at der i forskellige salte er nærings-ioner med enten N, P eller K. Det er på den måde, at vi med gødning kan give planterne næringsstofferne til deres vækst.

Minimumsloven er vigtig at forstå. Hvis der bare mangler ét grundstof, som her på tegningen er Nitrogen (kvælstof) vil planterne ikke komme til at vokse optimalt.

Tabellen viser nogle forskellige syrer. Der er H+ ioner i alle syrer og syrestyrken afhænger af, hvor villig syren er til at afgive H+ ioner. Derfor er der stærke og svage syrer.
Når der er H+ ioner i en syre, er der også en rest. Den kaldes syreresten og er en negativ ion.
Billederne er fra bogen Ny Prisma 9.

Tavlenoter om N, P og K. Disse grundstoffer som er vigtige for planternes vækst, indgår i forskellige kemiske forbindelser, ionforbindelser, salte. Altså næringssalte.

Tabellen over baserne viser at baser har OH- ion. Det er en sammensat ion af to grundstoffer.

Skema til undersøgelse af jordbund. Skemaet indeholder en kemisk undersøgelse og en fysisk undersøgelse.

Her er resultater fra 9b, 19. november 2019. Det viser sig, som forventet, at gødningen indeholder meget P og K. Desværre kunne vi ikke aflæse N på gødning på grund af farven.

Jorden fra Fredericia er fra fysiklærerens have, og han har gødet jorden hele sommeren. Der er middelhøjt indhold af N, P og K i gødet havejord.

Jorden fra Vestjylland har lavt indhold af N, P og K. Det er fra en mark, der mangler gødning. Vi kan gøde jorden med gylle eller kunstgødning.

Flere tavlenoter. Undersøgelsen skal afsluttes med en skriftlig opgave med fakta, beskrivelse af undersøgelsen, skema med resultater, fortolkning og konklusion.

Undersøgelsen er i gang.

Og resultater fra 9c den 20. november