nøglebegreber
Fysik
vejr
luft
atmosfærisk tryk

introduktion
har du nogensinde set en vejrudsigt på TV? I så fald har du måske bemærket bogstaverne “H” og “L”, der bevæger sig rundt på vejrkortet. De betegnes ofte som områder med “højt tryk “(H) og” lavt tryk ” (L). Det pres, de taler om, er det atmosfæriske tryk. Ændringer i lufttryk kan forudsige kortsigtede ændringer i vejret. Men hvordan ved du, om lufttrykket ændres—eller om det er højt eller lavt? Forskere har udviklet et instrument kaldet et barometer, der kan måle atmosfærisk tryk. I denne aktivitet finder du ud af, hvordan et barometer fungerer ved at bygge et selv!

baggrund
Jorden er omgivet af et lag luft kaldet atmosfæren. Atmosfæren er omkring 300 miles tyk, og det meste er inden for 10 miles af jordens overflade. Luften består af gasmolekyler som nitrogen, ilt og kulsyre. Alle disse molekyler presser ned på jorden, og dette tryk kaldes lufttryk eller atmosfærisk tryk.

Du kan blive overrasket over at høre, at luft har en vægt, selvom du ikke føler det. Vi har udviklet os, så trykket inde i vores krop matcher det ydre atmosfæriske tryk. Du er dog i stand til at mærke ændringer i atmosfærisk tryk. For eksempel, hvis du flyver i et fly, kan dine ører begynde at gøre ondt. Dette skyldes, at dit indre tryk i høj højde er større end det ydre tryk. Først når du balancerer begge tryk ved at gøre dine ører “pop”, vil de stoppe med at gøre ondt.

atmosfæretrykket er højest ved havoverfladen og falder, når du bevæger dig op i atmosfæren. Ved havoverfladen varierer det normale lufttryk fra 800 til 1050 millibar. På toppen af Mount Everest er lufttrykket omkring 30 procent mindre! Lufttrykket ændres med højde og temperatur. Varm luft, som er mindre tæt, stiger og resulterer i lavere lufttryk. Når den stiger, køler den ned og bliver til vanddamp, som derefter kondenserer til væske. Dette fører til skydannelse og regn. Lavt tryk er derfor generelt forbundet med overskyet og regnvejr. På den anden side resulterer kold luft med høj densitet i øget lufttryk. Når kold luft synker, tørrer den, hvilket forårsager varme og tørre vejrforhold i højtryksområder.

nu hvor vi ved, hvordan lufttryk kan hjælpe med at forudsige vejret, skal vi stadig finde ud af, hvordan man måler lufttryk. For at gøre dette har forskere udviklet barometeret. Der findes mange forskellige typer barometre. En af dem er det vandbaserede barometer: vand er forseglet i en glasbeholder med en smal tud, der forbinder ydersiden med indersiden. Når det udvendige lufttryk øges, skubber det på vandet i tuden, hvilket resulterer i et fald i vandstanden. Når mindre luft (lavere lufttryk) skubber på vandet inde i tuden, stiger vandstanden. I denne aktivitet vil du opbygge en variation af dette barometer. Tror du, det kan forudsige morgendagens vejr?

Materials

• Heat-resistant glass jar
• Rubber band that fits around the mouth of the glass jar
• Balloon
• Wooden skewer
• Scissors
• Tape
• Paper
• Pen
• Three bowls
• Tap water (hot and cold)
• Ice cubes
• Paper håndklæder

forberedelse

• afskær og kasser åbningen af ballonen, stræk derefter det resterende ballonstykke rundt om glasburkens åbning og indpak det tæt.
• fastgør ballonen til krukken med gummibåndet.
• Tape enden af træspydet fladt på toppen af ballonen med den spidse spids, der peger væk fra krukken.
• fyld den første skål med stuetemperaturvand, den anden skål med varmt ledningsvand (pas på med varmt vand, og få en voksenhjælp om nødvendigt) og den tredje skål med isvand.
• Placer dit barometer tæt på en væg med Spydet parallelt med væggen.
• Tape et stykke papir bag barometeret på væggen.
• Tegn en linje på papiret, der linjer op med spidsen af spydet.
• Marker den position, hvor barometeret er placeret. Du bliver nødt til at placere det på samme sted senere under aktiviteten.

Procedure

• tag barometeret og læg glasburken i skålen med varmt vand. Vandet bør ikke nå ud over gummibåndet. Hvad ser du om barometeret? Bemærker du nogen ændringer? Hvis ja, hvilke ændringer?
• efter et minut skal du tage barometeret ud af vandet, tørre det hurtigt af og placere det på samme sted tæt på væggen, hvor du har fastgjort papiret. Lav en anden linje på papiret, så den stemmer overens med spidsens spids. Hvor peger spidsen nu? Hvordan ændrede barometeret sig?
• anbring barometeret i skålen med vand ved stuetemperatur. Igen observere, hvad der sker. Opbevar den i skålen i cirka 10 minutter. Efter 10 minutter Hvordan ser barometeret anderledes ud end før?
• efter 10 minutter sætte barometeret tilbage på sin plet ved væggen og lav en anden linje på papiret, hvor spydet peger. Hvad bemærker du denne gang?
• sæt derefter barometeret i skålen med isvand i ca.et minut. Hvad sker der med barometeret i isvandet? Hvilke forskelle bemærker du?
• Placer barometeret igen foran dit papirdiagram, og lav en anden linje, hvor spydspidsen peger. Kan du forklare dine observationer?
• anbring barometeret i skålen med vand ved stuetemperatur, og gentag trinene igen. Hvor peger spidsspidsen på denne gang? Hvorfor?
• ekstra: Gentag dine tests med forskellige vandtemperaturer. Hvordan ændres dine resultater med andre Vandtemperaturer?
• ekstra: tag dit barometer udenfor for at måle atmosfærisk tryk. Tegn en skala, der ligner en lineal på et andet stykke papir. Placer derefter diagrammet ved siden af barometeret, så midterlinjen står op med spydspidsen. Lad barometeret stå udenfor i flere dage, og marker hver dag, hvor spydet peger. Hvad betyder det, når spidsen bevæger sig op eller ned på din skala?

observationer og resultater
var du i stand til at måle ændringen i lufttryk med dit barometer? I denne aktivitet målte du faktisk lufttryksændringerne inde i glaskrukken—ikke den eksterne atmosfæriske trykændring. Da vi ikke selv kan ændre det ydre atmosfæriske tryk, ændrede vi lufttrykket inde i glasbeholderen for at demonstrere, hvordan ballonbarometeret fungerer.

Når du forsegler glaskrukken med ballonen, er der et vist lufttryk inde i glaskrukken. Spidsen af træspydet skal være ret niveau med toppen af glasburken, da ballonoverfladen er meget flad. Når du lægger glasburken i det varme vand, opvarmes luften inde i krukken og udvides. Da krukken er forseglet med ballonen, har den ingen steder at undslippe—og ballonen begynder at bule ud. Dette skyldes, at lufttrykket inde i glasset øges og presser mod ballonen. Som følge heraf peger træspydet nedad. Den linje, du lavede, skal være under den oprindelige linje.

Når du sætter ballonen i stuetemperaturvand, køler luften tilbage til stuetemperatur, hvor den var før, så din ballon skal blive flad igen. Samtidig skal træspydet være i overensstemmelse med din oprindelige linje. Det modsatte sker, når du lægger glasburken i isvand. Når luften inde i krukken køler ned endnu mere, trækker den sig sammen og trækker ballonen ind i krukken. Dette får træspydet til at pege opad. Den linje, du lavede til isvand, skal være over din oprindelige linje. Tilbage i stuetemperaturvand skal ballonen og træspydet komme tilbage til deres oprindelige positioner.

Hvis du måler eksternt lufttryk med dit barometer, sker det modsatte: spydet peger opad med stigende atmosfærisk tryk, når luften uden for krukken skubber på ballonen. Med faldende atmosfærisk tryk vil træspydet pege nedad. Markering af træspydets placering hver dag kan fortælle dig, hvilken slags vejr du kan forvente!

mere at udforske
Hvad er atmosfærisk tryk?, fra NASA
Størrelsesændrende videnskab: Hvordan gasser kontrakt og udvide, fra Scientific American
suge det op-med køleluft!, fra Scientific American
videnskab aktiviteter for alle aldre!, fra Science Buddies

denne aktivitet bragt til dig i partnerskab med Science Buddies