Instuderingsfrågor 1 Energi sid. 144-149

FACIT
Instuderingsfrågor 1 Energi sid. 144-149
1. Förklara på vilket sätt energin från solen är nödvändig för alla levande djur och växter.
Utan solen skulle det bli flera hundra minusgrader kallt på jorden och inget skulle kunna leva.
Solenergin behövs för att växter via fotosyntesen skall kunna ta upp koldioxid och växa, så att
djur och människor kan få mat att äta. Solenergi är därför den absolut viktigaste energikällan för
allt levande på jorden.
2. Vad säger energiprincipen?
Energi kan inte skapas eller förstöras. Energi kan bara omvandlas till andra energiformer.
3. Ge två exempel på hur en energiform omvandlas till en annan energiform, ex. hur lägesenergi
omvandlas till rörelseenergi.
Ex. Den elektriska energin i en vattenkokare omvandlas till värmeenergi när vattnet värms upp.
Detta kan skrivas : elektrisk energi --> värmeenergi
Ex. Rörelseenergin hos vatten omvandlas via en turbin och en transformator till elektrisk energi,
d.v.s. rörelseenergi --> elektriskenergi
4. Vilken typ av energiomvandling sker i fotosyntesen?
Ljusenergi/solenergi --> kemisk energi
5. Fyll i orden: Om du cyklar upp för en backe ökar din lägesenergi . När du sen börjar rullar nerför så
omvandlas denna energi till rörelseenergi
6. Fyll i vilken typ av energiformer som omvandlas i ett vindkraftverk:
Vind blåser
--> en turbin börjar rotera --> elektricitet skapas
rörelseenergi --> rörelseenergi
-->
elektrisk energi
7. På vilket sätt kan man säga att ljudenergi är en form av rörelseenergi?
Ljud är luft som sätts i rörelse, och därför kan man säga att ljudenergi är det samma som
rörelseenergin hos luften. När vi hör så beror det på att rörelsen i luften förs över till trumhinnan
och får den att röra på sig.
8. En bil som kör har mycket rörelseenergi. Vad händer med denna energi när man bromsar?
När man bromsar låser man hjulen och hindrar bilen från att rulla. Friktionen i marken gör då att
rörelseenergin övergår i värmeenergi som går ner i vägbanan.
9. Förklara växthuseffekten
Växthuseffekten är den uppvärmning av jordytan som åstadkoms av jordens atmosfär. Effekten
beror på att en del av den värme som strålar ut från jordytan värmer upp luften i atmosfären i
stället för att stråla ut i rymden – wikipedia.
10. Fundera på!!! Vad är skillnaden mellan kemisk energi som t.ex. frigörs vid förbränning av bensin och
kärnenergi som finns lagrat i Uran och som får ett kärnkraftverk att fungera.
Kemisk energi frigörs när man delar eller slår ihop molekyler, t.ex. när metan + syre förbränns och
omvandlas till koldioxid och vatten. Kärnenergi frigörs när man sönderdelar eller slår ihop
atomer. Här är det alltså bindningarna inne i atomkärnorna som skapar energin, när det gäller
kemisk energi är det bindningarna mellan atomerna som skapar energin.
Instuderingsfrågor 2 Energi sid. 150-153
11. Ge två exempel på mekaniskt arbete
Johannes lyfter 180 kg i bänkpress
En häst drar timmer i skogen
Ett flygplan lyfter från marken…
12. Tyngdkraften är den kraft som drar saker mot marken p.g.a. gravitationen. På jorden räknar man ut
denna kraft genom att multiplicera massan med gravitationskonstanten g, vilken är ca 10.
a) Räkna ut hur stor tyngdkraften är som håller dig kvar på jordens yta om du väger 70 kg. Fyll i
rutorna nedan:
förkortat
70
10
700
N
b) Enheten för kraft förkortas N. Vad står N för?
Newton
c) För att du skall kunna lämna jordytan för en kort tid krävs en motkraft som är lika stor som
tyngdkraften. Det arbete som går åt för att ta sig bort från jorden beror på hur långt du tänkt resa.
Arbetet räknar du ut med formeln:
förkortat
Räkna ut hur mycket arbete som går åt för dig att hoppa 50 cm upp från marken. Fyll i rutorna:
700
0,5
350
J
d) Enheten som arbete mäts i förkortas J. Ett annat namn på denna enhet är Nm. Vad står dessa
förkortningar för?
J= Joule , Nm = Newtonmeter. (Notera att man räknar ut energin (i Newtonmeter) genom att
multiplicera kraften (i Newton) med sträckan (i meter). Man kan då säga att
, på
samma sätt som man räknar ut hastigheten i km/h genom att dela antalet km med antalet
timmar. Ibland kan alltså enheten hjälpa till att minnas hur man skall räkna).
13. a) Din lägesenergi när du hoppar upp 50 cm från marken, ökar enligt formeln:
Beräkna hur mycket din lägesenergi ökar om du hoppar upp 50 cm. Glöm inte enhet.
Svaren blir samma. För att öka min kropps lägesenergi med 350 J, måste jag utföra ett arbete som
är lika stort. Det sker en energiöverföring där mina muskler ger min kropp rörelse uppåt och när
jag når toppen på mitt hopp, stannar kroppen och all rörelseenergi mina muskler skapat övergår
till lägesenergi.
c) När du hoppar upp 50 cm ökar din lägesenergi. Vilken energiform omvandlas denna lägesenergi
till sen?
När du når toppen på ditt hopp börjar du ramla ner igen och din kropp får därför rörelseenergi.
14. Tänk att du istället för att hoppa upp en halvmeter, går uppför en planka, som på bilden nedan
0,5m
a) Hur mycket arbete går det åt att flytta sig upp 0,5 m om man tar denna väg istället?
Eftersom du fortfarande kommer öka din lägesenergi med 350 J så krävs det samma arbete
för att gå uppför plankan, dvs 350 J
b) Vilken kraft krävs det för att för att ta sig upp denna väg? Utgå från mekanikens gyllene regel:
Det man vinner i kraft, förlorar man i väg.
Här får man tänka lite logiskt. Man räknar ut arbetet som går åt genom att multiplicera
kraften med sträckan. Eftersom arbetet skall vara detsamma men sträckan är 4 gånger längre
än innan, måste kraften vara 4 gånger mindre, enligt mekanikens gyllene regel. Kraften när
jag hoppade var 700 N och borde därför nu bli 700/4=175 N. Testar vi, så ser vi att det
stämmer eftersom
15. Effekt är ett mått på hur snabbt energi förbrukas. Man brukar mäta detta i Joule per sekund, som
förkortas ⁄ Vad har denna enhet för annat namn och hur förkortas den?
Watt = W
16. Räkna ut med vilken effekt din kropp arbetar om
a) Du hoppar upp 0,5 meter och från det att du lämnar marken till dess du når toppen av ditt hopp
så tar det 0,5 sekunder
Eftersom enheten för effekt är Joule per sekund (J/s) så delar vi antalet Joule vi förbrukar på
den tid det tar i sekunder. Vi förbrukar 350 J och det tar 0,5 sekunder. Effekten blir därför
350/0,5=700 W
b) Du går uppför den två meter långa plankan tills du befinner dig 50 cm över marken. Detta tar 7
sekunder.
Samma resonemang som i a) Vi förbrukar 350 J och det tar 7 sekunder. Effekten blir därför
350/7= 50 W
17. Förklara varför det är lättare att lyfta en tung sten med hjälp av ett spett som på bilden nedan, än
att göra det för hand
B
Spett
Tung sten
Inte så tung sten
A
Om du vill flytta stenen upp till den streckade linjen måste du röra spettet så att båda ändarna A och B
hamnar på den streckade linjen. Stenen och punkt A rör sig då en ganska kort sträcka, medan punkt B rör
sig längre. Du måste alltså utföra en rörelse som är längre än den som stenen gör. Eftersom arbetet som
behövs för att lyfta stenen är lika stort oberoende av hur du gör kommer kraften som behövs när du
använder hävstången bli mindre eftersom rörelsen blir längre. Det du vinner i kraft förlorar du i väg.
Instuderingsfrågor 3 Energi sid. 154-159
18. Varför har elektrisk energi högre kvalitet än t.ex. värmeenergi?
Det är enklare och effektivare att omvandla elektrisk energi till andra energiformer som t.ex.
rörelseenergi. Värmeenergi har en tendens att ”spilla” ut i luften i t.ex. ett kolkraftverk. Om en
elmotor som driver en elbil blir varm så är detta ett exempel på värmeenergi som går förlorad när
elektrisk energi omvandlas till rörelseenergi. Värmeenergi är ofta en biprodukt vid olika
energiomvandlingar som är svår att ta tillvara på.
19. När man eldar fossila bränslen bidrar man till växthushuseffekten. Nämn två andra negativa
effekter som förbränning av fossila bränslen kan innebära.
Sotpartiklar i luften och försurning av sjöar.
20. Kemisk energi kan omvandlas till värmeenergi när man delar på en molekyl, exempelvis när metan
omvandlas till koldioxid och vatten. Kärnenergi kan omvandlas till värmeenergi när man delar på en
atom, exempelvis Uran i ett kärnkraftverk. Vad är skillnaden mellan en atom och en molekyl, och på
vilket sätt skiljer sig därför kemisk energi och kärnenergi åt?
En atom är en partikel medan en molekyl är en sammansättning av flera atomer. Se fråga 10.
21. På vilket sätt kan man se vindkraft som en sorts solenergi?
Vindar skapas genom att luften rör sig från områden med högtryck till områden med lågtryck.
Dessa tryckskillnader uppstår när solen värmer luften och när luften svalnar i avsaknad av sol.
22. Glennart lyfter en 10 kg tung resväska från golvet och lägger på en hylla 2 meter upp. Markera vilka
påståenden som är sanna och vilka som är falska
SANT
Den tyngdkraft som drar väskan mot marken är ca 100 N
X
Väskans lägesenergi ökar med ca 200 J när den flyttas från marken till hyllan
X
FALSKT
Glennart behöver utföra ett arbete på 100 J för att kunna lyfta väskan
X
Om Glennart istället skjuter upp väskan för en sluttande ramp, behöver han inte
utföra ett lika stort arbete
X
Om Glennart istället skjuter upp väskan för en sluttande ramp, behöver han inte
använda en lika stor kraft
Om Glennarts lyft tar 4 sekunder så arbetar han med en effekt på 800 W
X
X
23. Elenergi som skapas i vattenkraftverk kan inte lagras i batterier. Istället finns det ett annat sätt att
” g ”
k , k
g i ?
Man samlar vatten i dammar och låter det inte flöda fritt beroende på årstid. På det sättet kan
man välja när man vill skicka vattnet genom vattenkraftverket och utvinna elektricitet.
24. Vilka tre energikällor hade använde man främst förr, innan elektricitet och fossila bränslen började
användas?
Muskelkraft, muskelkraft hos husdjur och ved.
25. Varför skulle det inte fungera om alla människor började leva som innan industrialiseringen, och
gick tillbaka till de ursprungliga energikällorna?
Eftersom vi är så många som lever på jorden behöver vi tillföra ”konstgjord” energi när vi bland
annat odlar och föder upp djur. Vår matproduktion skulle inte vara tillräckligt effektiv för att föda
jordens befolkning om vi inte använde energikrävande jordbruksmetoder.
26. På bilden ser du en väg som slingrar sig fram i bergen. Varför är den så krokig?
Om man skulle åka raka vägen så skulle det bli en stor höjdskillnad på en väldigt kort sträcka. Den
kraft som skulle behövas för att ”putta” upp exempelvis en bil, behöver i så fall vara väldigt stor. Gör
man vägen längre men har samma höjdskillnad blir arbetet man tvingas utföra fördelat på en längre
sträcka och kraften som behövs blir därmed mindre. Om backen blir för brant orkar inte motorn
utveckla en tillräcklig kraft för att flytta bilen. Det man vinner i kraft förlorar man i väg.
27. Hur kan vi få brist på energi, när energi inte kan försvinna?
All energi omvandlas till slut till värme som är svår att återanvända. I praktiken är den förbrukad.