2019 när jag för första gången undervisade om fysikkapitlet som behandlar klimathotet på en gymnasieskola, blev jag varse om att flertalet elever var så kallade ”klimatförnekare” som inte trodde på att människans koldioxidutsläpp är orsak till temperaturökningarna. Därav skapade jag en laboration kring växthuseffekten, så att eleverna själva skulle få erfara vilken förmåga koldioxid har att absorbera värme jämfört med vanlig luft.
Teori: Dagens klimatforskare är i stort sett överens om att de klimatförändringar vi ser idag har mänskliga orsaker. Det är människans utsläpp av växthusgaser (främst koldioxid, CO2) som anses vara orsaken till den ökade växthuseffekten. Detta har lett till global uppvärmning, vilket kan få katastrofala konsekvenser för framtida generationer.
Syfte: Att undersöka om koldioxidutsläpp i luften bidrar till ökad lufttemperatur.
Materiel: En gemensam värmelampa (IR 250 W som brukar återfinnas hos Biologisektionerna) hängs i taket för att representera solen*,
2 PET-flaskor per grupp, bikarbonat, Capstone programvara, 550-interface (eller 2 st USB-link) och 2 st temperatursensorer samt 2 st vita temperaturgivare (som mäter i en punkt) eller 2 st stavtemperaturgivare.
* I verkligheten är det främst den av solen uppvärmda jordytan som värmer upp atmosfären.
Utförande: En temperatursenor per PET-flaska används för att mäta lufttemperaturen inne i flaskan. Fyll båda flaskorna med 0,2 liter kallt eller rumstempererat vatten (flaskorna på bilden innehåller för mycket vatten). Viktig är dock att de två flaskorna som ska jämföras håller samma temperatur och att mätningarna av temperatur i övrigt blir så identiska som möjligt.
Börja med att koppla ihop 2 st USB-link, 2 st temperatursensorer samt 2 st vita temperaturgivare eller 2 st temperaturstavgivare. Testa så att temperaturen mäts korrekt med Capstone programvara samt vilken givare som hör ihop med vilken graf. Använd gärna både temperatur-tabell och temperatur-graf i Capstone.
Gör ett hål i korken till PET-flaskorna och trä sedan in temperatursensorerna genom hålen och tejpa fast sensorerna så att de befinner sig på samma höjdovanför vattenytan i båda flaskorna. Om temperatursensorstav används istället för temperaturtrådsensor, blir placeringen av sensorerna inte lika kritisk. Mät upp 25 ml bikarbonat, NaHCO3,i ett mätglas och häll sedan innehållet i ena flaskan och tillsätt lite citronsyra för att snabba på reaktionen. Vänta med att skruva fast korken med temperatursensorerna tills all bikarbonat blandats ut med vattnet (när det slutat bubbla). En del luft kommer att behöva tryckas ut ur flaskan av reaktionen som sker:
Placera ut samtliga gruppers PET-flaskorna under värmelampan så att avståndet från de två flaskor som ska jämföras, är lika stort till värmelampan. Att alla grupper inte har samma avstånd till värmelampan har ingen betydelse, det blir bara olika sluttemperaturer. Om värmelampan hängs nära flaskorna går laborationen fortare,
Starta igång båda temperaturmätningarna när alla grupper har kontroll över att temperaturen i deras två flaskor är i stort sett lika. Anslut värmelampan när samtliga grupper är redo.
Mät temperaturen under 15-30 min med hjälp av Pasco Capstone temperaturtabell och graf.
Redovisa resultatet med tabell och graf för flaskan med koldioxid jämfört med flaskan utan koldioxid.
Redan efter någon minut börjar temperaturskillnader uppträda mellan de två flaskorna. Och efter 6 minuter (0,1 h) börjar skillnaden vara i nivå med den temperaturskillnad på 1,2 grader, som uppnås när termisk jämvikt börjar inträde efter 1 timme.
Det är fullt logisk fysik bakom den växthuseffekt som orsakar temperaturhöjningar på jorden.