9c undersøger tågekammer på gymnasiet

9c besøgte Fredericia Gymnasium.

Tågekammeret viser spor af baggrundsstråling og spor af stråling fra de tre radioaktive kilder. Alfa danner et kort og ret tykt spor i den afkølede sprit i tågekammeret. Beta kan være højenergi eller med lav energi. Det ses som lange lige hurtige spor. Beta med lav energi giver et zigzag spor, da det støder ind i atomer undervejs.

Alfa kommer fra radon som henfalder fra uran i undergrunden. Alfa er baggrundsstråling fra Jorden.

På den sorte overflade dannes i den afkølede sky af sprit nogle små "skyer". Når partikler rammer den afkølede sprit, dannes en lille sky.
Vi kan se "retningen" når skyen bliver dannet. Men skyen forsvinder også ret hurtigt igen.

I fysiklokalet på gymnasiet har de også en isotoptavle. Den bruger vi, når vi skal følge forskellige isotoper og deres henfald.

En alfa "hopper" 2 ned og 2 til venstre. Det gør den, når den udsender en heliumkerne.

En beta-minus "hopper" skråt op til venstre. Det gør den, når en neutron omdannes til en proton og en elektron.

De radioaktive kilder (alfa, beta og gamma) kan lægges ind i et lille hul i siden på tågekammeret. Der kommer et tydeligt spor og ekstra mange "sky-spor" fra kilderne.

Alfa er korte og tykke.

Beta giver en stor vifte af elektroner med høj energi.

Gamma slår elektroner fri fra atomer i spritdampen. Derfor ser vi "beta"-lav-energi stråling. Gamma er en energirig bølge.

Tavlenoter fra gennemgang af tågekammerets funktion og hvordan isotoper henfalder.

9bc undersøger radioaktiv stråling 1

Vi har undersøgt en række forskellige områder under radioaktiv stråling og anvendelsesmuligheder.

A
Kødpålæg bremser alfa-stråling. Vi måler på forskellige antal lag kødpålæg.
Undersøgelsen fortæller os, at kødpålæg kan bremse visse former for stråling.
Men hvad med beta og gamma?

B
Kødpålæg bliver ikke radioaktivt ved stråling. Et lille stykke pålæg lå i 7 timer i skabet med de radioaktive kilder. Målinger på ubestrålet og bestrålet pålæg viser, at der ikke er nogen forskel.
Bestrålet mad bliver ikke radioaktivt.

C
Halveringstid. Alle i klassen får en terning. Hver gang der slås med 6er henfalder eleven og går ud. Vi tæller efter hvert slag (altså efter hver tidsenhed der går) RESTEN af terningerne/elever der ikke slog en 6er.
I en graf ser vi halveringskurven som er en eksponentiel aftagende funktion.

Forsøg med mange terninger (ca 70 terninger) viste en graf for halveringstid. Eksponentiel aftagende funktion. Vi målte halveringstiden til 3,6.

N er antallet af rest-atomer til tiden t.

No er antal atomer ved starten. 

t1/2 er halveringstiden.

D
Processtyring med beta-kilde. Vi kan styre mængden af vand i et reagensglas ved at bruge stråling som “måleapparat”. Når strålen bliver afbrudt af vand i reagensglasset skal man stoppe med at hælde vand i.
Undersøgelsen viser os, at vi kan bruge stråling til at styre forskellige processer i industrien. I fysikbogen er vist et eksempel med opfyldning af tandpasta i tuber. (Bliver tandpasta radioaktivt?)

E
Målinger af alfa- og beta- stråling viser følgende.
Alfa rækker ca. 5 cm. Og bremses af papir.
Beta rækker ca 10-15 cm. Og bliver bremset af en bog eller af aluminium.
Resultater indsættes i regneark. Graferne i regnearket kan bruges til fortolkning af data.

Fokus 4: Problemstillinger om radioaktivitet og ioniserende stråling

Fokus 4: Strålings indvirkning på levende organismer

I fokus 4 ser vi nærmere på kernefysik, hvor du skal lære om kerneprocesser og om hvordan radioaktiv stråling opstår. På isotoptavlen kan vi finde en oversigt over alle udgaver af alle atomer. Nogle er stabile og dem sker der ikke mere med. Andre (og det er de fleste isotoper) er ustabile og udsender på et eller andet tidspunkt radioaktiv stråling.

I fokus 4 arbejder vi med teksten i Ny Prisma 9. Husk at læse i bogen. Bare sådan en gang i mellem.

I fokus 4 laver vi undersøgelser af de radioaktive kilder (alfa, beta og gamma), som vi har i fysiklokalet. Du skal bruge et excel-ark eller et wordark til at indtaste måledata. Derefter skal du undersøge dine måleresultater i nogle grafer.
Passer hypoteserne om at:
Alfa bevæger sig 5 cm gennem luft.
Alfa bliver bremset af et ark papir.
Alfa er en helium-kerne. Altså 2 protoner og 2 neutroner.
Beta bevæger sig 10-15 cm og bremses af en bog.
Beta-minus er elektroner, som dannes i kernen, når en neutron omdannes til en proton og en elektron.
Gamma bevæger sig flere meter og bremses af et tykt lag bly.
Gamma er en bølge. Altså en slags energirig "usynligt" lys. Andre former for bølger er netop lys, røntgenstråling, ultraviolet stråling.
Ultraviolet stråling hører ikke til de radioaktive stråler. Men vi undersøger den fordi den også kan påvirke levende organismer.


Problemstillinger:
Her er en række spændende problemstillinger omkring ioniserende stråling. Det er nogle problemstillinger, som elever og jeg har fundet i arbejdet med radioaktive kilder.
Problemstillingerne kan laves om til arbejdsspørgsmål, undersøgelser, modeller og perspektivering.

Problem:
Hvorfor kan farveblinde ikke opfatte farverne i det elektromagnetiske spektrum?
Lysets farver er en lille del af det elektromagnetiske spektrum.
Radiobølger, mikrobølger, infrarød, synlige farver (rød, gul, grøn, blå,violet), ultraviolet, røntgen, gamma.
Undersøg hvordan man tester for farveblindhed. Opstil modeller af øjet, opfattelse af farve, farver og bølgelængder. Fortæl om perspektiver.

Problem:
Mennesker får kræft af radioaktiv stråling. Vi bruger radioaktiv stråling til at fjerne kræftknuder. Hvordan kan det være?
Undersøg ioniserende stråling. Forklar med modeller/tegninger/tegneserier hvordan ioner kan opstå. Forklar celleforandringer, kræftcelle,udvikling, muligheder for behandling.
https://www.auh.dk/om-auh/afdelinger/kraeftafdelingen/behandling/straleterapi/

Problem:
Radon er en radioaktiv gasart. Radon kan give kræft og dræber hvert år 300 danskere. Hvor kommer Radon fra og hvordan kan vi undgå denne stråling?
Undersøg og mål stråling fra støv fra kælderrum, opstil modeller af mulige isotoper af radon, henfald, forklar med en model hvorradon kommer fra. Forklar perspektiver og konsekvenser, muligheder for at undgå radon i huse, temakort over radon fra dansk undergrund og årsager.
Problem:
Alfa og beta er ladende ioniserende partikler. Kan man bøje alfa- og beta-stråling med en magnet? Og hvad kan man bruge det til i forskningen på CERN?

Problem:
Aarhus Universitetshospital har taget en ny form for kræftbehandling i brug. Det kaldes partikelterapi. Hvordan virker partikelterapi og er det bedre end andre former for strålebehandling?
https://www.auh.dk/om-auh/afdelinger/dansk-center-for-partikelterapi/

Problem:
Hvad betyder det, at stråling er ioniserende? Er der forskel på ioniserende stråling og stråling?


Problem:
Kan gærceller fremstille D-vitamin? Og hvad har det med stråling at gøre?
Her er en artikel fra Politiken, lørdag den 18. januar 2020.
I den artikel omtales en ny type gær med D-vitamin.

Artiklen giver os mulighed for at stille nogle gode arbejdsspørgsmål om D-vitamin, gær, uv-stråling, beriget fødevarer i Sverige og Danmark, menneskers behov for D-vitamin.

Arbejdsspørgsmålene kan deles i fysik (stråling, uv, ...), biologi (gær, vitaminer, ...) og geografi (menneskers behov for D-vitamin forskellige steder på Jorden. Er det et størreproblem i Sverige end i Danmark og hvorfor?)

Undersøg stråling og gær? Overlever gærceller uv-stråling?
Lav modeller af gærcelle, D-vitamin-dannelse i kroppen ved sollys, naturlig dannelse af D-vitamin i kroppen afhænger af hvor på Jorden og solindstråling.

Perspektiver til sundhed, beriget mad, fordele og ulemper, lov om tilsætningsstoffer i fødevarer og berigede fødevarer...

Fokus 4: Undersøg ultraviolet stråling

Undersøg ultraviolet stråling

Brug word-dokument og indsæt billeder.

Fokus 4: Undersøg radioaktiv stråling

Undersøg alfa, beta og gamma

Undersøg om hypotesen passer.
Hvad bliver radioaktiv stråling bremset af og hvor langt rækker strålingen?


Udstyr til måling af alfa. En alfakilde, et GM-rør (geigertæller) og en tæller. Så kan der måles på rækkevidde og gennemtrængelighed.

Beta

Gamma. Her kan vi bruge en anden GM-tæller som viser puls/sek. Hvis du gerne vil omregne det til antal pulser pr. 10 sekunder, skal du bare gange med 10.

Brug regnearket, indtast data og tegn kurvediagrammer

Sådan kan det se ud, når der bliver målt på en alfakilde og hvad den bliver bremset af. Målingerne indtastes i regnearket og en graf viser resultaterne. Vi kan af grafen (ikke vist her) se, at der skal mere end 1 stykke papir til at bremse alfa-partikler.

Med linealen kan vi måle hvor langt en alfa, beta og gamma-stråling bevæger sig gennem luft.
Alfa 5 cm
Beta 10-15 cm
Gamma flere meter

Fokus 1 og 2: Klimaforandringer

Livet på Jorden vil fortsætte også efter klimaforandringerne.
Når først liv har bidt sig fast på en planet, er det ikke lige sådan at udryde.



Artikel om liv og klimaforandringer.
Weekendavisen, januar 2020

Fokus: Bæredygtig udnyttelse af naturgrundlaget og dyrevelfærd

Bios C
Dyrevelfærd
Billeder og kopiark fra Bios C bruges i biologi 9b 9c januar 2020.

Fokus 4: Stråling og CERN

Kan man bøje stråling?

Problemstilling:
Kan man bøje stråling med en elektromagnet?

Indledning:
CERN i Schweiz er et europæisk forskningscenter i partikelfysik, højenergifysik og atomforskning.
I 2012 fandt forskere ved hjælp af LHC Large Hardon Collier en partikel, som de gennem mange år havde været på jagt efter.
LHC er en partikelaccelerator, hvor partikler kan opnå en meget stor hastighed. I den 27 km cirkelrund lang underjordiske tunnel "flyver" partiklerne i et lufttomt rør. Der er kæmpestore måleinstrumenter som kan måle partiklernes sammenstød.
Men hvordan kan man styre partikler, så de bliver inde i røret?

Københavns Universitet har en kort artikel om CERN.
Se artiklens film om partikeldetektoren ATLAS.

Arbejdspørgsmål:
Hvad er CERN og hvad er LHC?
Hvorfor skal vi forske i partikler, atomer og de mindste ting?
Hvad er alfa og beta-stråling?
Kan man bøje stråling med magnetisme? Hvordan?

Undersøgelse:
1. Undersøg i fysiklokalet om du med en stærk elektromagnet kan bøje en beta-stråling.
Du skal bruge en beta-kilde, en elektromagnet og et GM-rør (som måler den radioaktive stråling).
2. Lav en model af partikelacceleratoren LHC og forklar kernefysikken i atomet
3. Radioaktivitet opstår fordi der sker noget i kernen. Vis med mælkelåg de tre typer radioaktivitet.

Perspektivering:
Hvad kan man bruge forskning til?
Hvad sker der i CERN i fremtiden?

Fokus 4: Indledning til stråling og radioaktivitet

Vi har gennemgået teorien for radioaktiv stråling, historien om opdagelserne af elementarpartiklerne og set nærmere på alfa, beta og gamma-stråling.

Tavlenoter om den naturvidenskabelige skrivemåde.

 Isotoptavlen har tre farver, som du skal lære. Grå=stabile isotoper, grønne=alfa, blå=beta- (minus)

 Nærbillede af isotoptavlen.

 Her er hele tavlen.
Den er opbygget som et koordinatsystem.
På x-aksen er der antal neutroner.
På y-aksen er der antal protoner. Så når vi går op ad y-aksen går vi gennem grundstofferne i stigende atomnummer. Altså H, He, Li, BE, B, C... og så videre.

Fokus 1: 70% reduktion af udledning af CO2

Hvordan når vi målet i 2030?
Bæredygtig energiproduktion - når vi målet?

Politiken 5. januar 2020
Et klimapartnerskab bestående af 13 personer fra dansk erhvervsliv, finansverden og landbrug skal i løbet af de næste par måneder kommer op med ideer til, hvordan Danmark reducerer udledningen af drivhusgasser med 70% fra 1990 til 2030.

Artiklen viser denne graf over forskellige sektorers udledning af drivhusgasser.
Vi er tydeligvis på vej med reduktion af udledning af drivhusgasser.
Men når vi målet i 2030? Og hvordan

Der er allerede sket store reduktioner i nogle af sektorerne.


El og fjernvarme har i stor grad ændret sig fra afbrænding af fossile brændsler (naturgas, olie og kul) til vedvarende energi vindenergi, biobrændsel, træflis.
I 2017 skiftede Skærbækværket fra naturgas til træflis. Kan det ses på grafen?

Erhverv. I industrien er der også blevet reduceret en væsentlig del. Det må være sket dels ved at der i dag er færre store industrivirksomheder med store udledninger af drivhusgasser. Energiforbedringer i industrien.

Husholdninger har også halveret udledningen af drivhusgasser. Det må være sket i udvikling af A+++ køleskabe, frysere, sparepærer, energiforbedringer med isolering af huse...

Landbrugets udledning af drivhusgasser omfatter:

• Metan fra drøvtyggeres fordøjelse og gylle
• Lattergas fra husdyrgødning samt omsætning af gødning og planterester i landbrugsjorden
• Indirekte udslip af lattergas fra ammoniaktab og udvasket kvælstof fra landbrugsjorden
• Ændret kulstoflager i jorden i forbindelse med produktionen og ændret arealanvendelse
• CO2 og lattergas fra dræning og dyrkning af organisk jord
• Landbrugets direkte og indirekte energiforbrug 
• (kilde: https://dca.au.dk/aktuelt/nyheder/vis/artikel/landbrugets-klimagasser-er-en-kompliceret-affaere/)
• 
  

Transporten i Danmark er steget. Der er i dag mange flere biler og meget mere trafik på vejene. Biler kører stadig (kun) 15-20 km pr. liter benzin. Der er kun få elbiler.
Dele af togtrafikken er ændret til elektriske tog, og det må tælle positivt.

Problemstilling:
Hvordan når Danmark målet i 2030 med 70% reduktion?
Hvorfor skal vi nedbringe udledning af drivhusgasser?

Arbejdspørgmål:
Hvad er en drivhusgas? (fysik/kemi)
Hvordan påvirker drivhusgasser klimaet? (geo)
Hvordan udleder de forskellige sektorer drivhusgasser? (geo)
Hvilke områder (sektorer) kan i de næste 10 år reducere deres andel af udledningen?
Hvad skal der ske med dansk landbrug, industri/erhverv og i transport, hvis vi skal nå målet i 2030?

Undersøgelse:
Hvordan kan vi nedbringe udledningen fra
landbrug (bio) - planter optager CO2 i fotosyntese, køer udleder metan/drivhusgasser, hvilke planter er bedst til at optage CO2? (undersøg bregner, vandpest, karse, ...)
transport (fysik/kemi) - elbiler, brintbiler, hvordan virker de? andre løsninger for transport?

Modeller:
Modeller af drivhusgasser, drivhuseffekt, grafer om udvikling og prognose for 2020-2030

Perspektiver:
Parisaftalen 2015 vedtaget i FNs klimakonvention
Mulige løsninger i de næste 10 år

Kommunikation:
Med plancher, forsøg, fagbegreber, præsentation af dataopsamling og behandling.
Vælg rækkefølge i præsentation.

Ideer:

(forskere vil stoppe bøvsende køer)
https://politiken.dk/viden/art4807484/Forskere-vil-stoppe-b%C3%B8vsende-k%C3%B8er

https://videnskab.dk/miljo-naturvidenskab/den-klimavenlige-ko-er-pa-trapperne


Ide:
DSB har på Fredericia Banegård opsat plakater om deres miljømål for 2030.
Hvordan når DSB disse mål?
Er magnettog fremtiden? Hvordan virker magnettog og kan vi bygge en model i fysiklokalet, undersøge om magnettog er fremtiden, er der et magnettog i Japan som virker?

Fokus 4: Strålings indvirkning på levende organismer (undervisningsplan)

I januar og februar arbejder vi i fysik/kemi med emnet om stråling.
Det handler om atomet, stråling fra atomet som kaldes radioaktivitet.

Vi skal se at strålingen fra radioaktive atomer kommer fra kernen. Strålingen kan inddeles i tre forskellige typer stråling. De er ret smart opkaldt efter de første tre bogstaver i det græske alfabet.
Så er de ret lette at huske: alfa, beta og gamma.

Vi besøger også Fredericia Gymnasium, som har et tågekammer. Her skal vi se spor af alle tre typer stråling. Noget af strålingen kommer fra baggrundstrålingen som kommer fra vores undergrund (altså jorden) og fra rummet. Men tågekammeret kan også vise os spor af stråling fra de tre radioaktive kilder, som vi har i fysiklokalet.

Du skal lave forsøg med de radioaktive kilder. Og du skal skrive en opgave om strålings indvirkning på levende organismer.

Hvad sker der i cellerne, når de rammes af de tre strålingstyper?
Er der forskel? Er nogle mere farlige end andre?

Er der noget der kan stoppe strålingen?