Glödlampan och energianvändning för ett hållbart samhälle

Inledning:

Varför den 1 september 2012 förbjöds försäljning av glödlampor inom EU? Anledningen för det var att EU ville genom förbjudet spara energi i hela unionen för ett hållbart samhälle. EU anser att glödlampor slösar mycket energi och att det finns andra effektivare sätt att få ljus, såsom LED lampor. Syftet med laborationen var att ta reda på detta genom ett experiment där vi mäter en glödlampas verkningsgrad.

Experiment:

 Vi utförde laborationen genom att vi vägt upp en mängd vatten och mätte dess temperatur med en termometer. Sedan dränktes en glödlampa i vattnet som var ansluten till interfacet. Med hjälp av Pasco programmet så kunde vi få en graf som visade sambanden mellan temperatur och tid.
Vi mätte tiden för att ta reda på hur lång tid det tar att vatten blir varmt. Efter cirka 3 min skulle vi ta reda på den aktiva temperaturen i vatten. Temperaturen var i början 21°C och efter 3 min höjdes till 26,18 °C. Temperaturändringen (ΔT) påvisar att faktisk tillfördes värme till vatten. Så kunde man beräkna dels den elektriska energi som levererats till lampan och få ut ljus (E = t * p, E = Energi t = tid p = effekt) och dels den energi som krävts för att värma upp vattnet till 26,18°C efter 3 minuter
(E = c  m * ΔT).  Vilken verkningsgraden för det hela är bråkdelen mellan tillförd energi och nyttiga energi: E nyttiga = n. E tillförda

Elenergi utförs till glödlampan som ligger i ett glas vatten

Resultat:

Vattnets temperaturändring under tre minuter

Med hjälp av temperaturen kunde vi kalkylera fram hur mycket Energi(värme och ljus) som lampan gav ut från den tillförda energin. Denna energimängd blir inte exakt, Vi fick som resultat en hög verkningsgrad (n) på ca 47 % (istället 5%) eftersom en del värmeenergi har läckts ut i rummet under experiment. Vi glömde också dra av omslagspapperet runt termometern och andra anledningar kan vara t.ex. tekniska fel och orena glas m.m. Resultatet visar tydligt att större delen av elenergi omvandlades till värme och mindre del av energi används till ljus.
Beräkningar:

t1= 21 oC

t2 = 26,18 oC

Δt = 5,18 oC

E el = U.I.t= spänning x ström x tid = 24,6V x 0,92 A x 180 s = 4073,70 J

E värme = C . m. Δt = 4180 J/kg x 0,1 kg x 5,18 s = 2165,28 J

4073,70 -2165,24 = 1908,46 J

Verkningsgrad= 1908,46 J/4073,70 J = 0,468 = 47%

I ett exakt och noggrant experiment utan felkällor har vanliga glödlampor en verkningsgrad på ca 5 % ( bara fem procent av elenergi tillförs till lampan). Däremot lågenergi och LED - lampor ger fem gånger mer ljus än glödlampan med en verkningsgrad på över 70 % enligt forskarna. Vi sparar mycket energi när glödlampa byts mot lågenergilampa. Vi får mer ljus och tydligen mindre energi förbrukas. Dessutom lågenergilampa innehåller bara en liten mängd kvicksilver vilket är miljövänligare än glödlampa.

Ett hållbart Samhälle

Alla länder måste bidra till ett aktivt och långsiktigt klimatarbete och skapa ett hållbart samhälle. Alla bör kunna minska sin energianvändning, ett bra exempel är att inte använda glödlampor och dess negativa klimatpåverkan. Att försäljning av glödlampor förbjuds inom EU, är ett smart och miljövänlig förändring och sparar mycket energi inom unionen. Vi ska kunna hantera ökad befolkning och spara våra energiresurser. Idag är energifrågan en stor utmaning och därför måste man förbjuda försäljning och användning av glödlampa för att skapa ett effektivare och ett långsiktigt hållbart samhälle. I Sverige har vi lyckats med att genomföra EU:s nya förbud mot försäljning av glödlampor, det är ett stort steg mot ett hållbart samhälle och har blivit mer effektivt att spara våra resurser.

Ström och Spänning

Vad är ström och spänning?

Syfte

Syftet med undersökningen var att undersöka ämnet ”Vad är ström och spänning?”

Vi har experimenterat och tagit reda på ”hur man mäter ström och spänning” och även undersökt sambanden mellan de.

Material:

Amperemeter, en glödlampa, Pasco-programmet, Interface och kopplingssladdar.

Utförande:

Vi skapade en elektrisk krets genom att koppla upp en glödlampa med en spänningskälla. Där spänningen varieras med en amperemeter och voltmeter. Vi slog på strömmen och började med låg spänning, sedan ökade vi spänningen gradvis. Med hjälp av Interfacet kunde det ritas upp en graf i datorn som visade strömmen i funktion till spänningen.  Grafen ritades i av Pasco-programmet.

Kretsen mellan lampan och amperemätaren

Resultat:

Grafen ovan har tagits fram, nu undersöker vi resultatet i punkten där spänningen är 7.94 V och strömmen är 24,99mA. Strömmen är elektroner som rör sig mellan över- och underskottspolerna. Ju större laddning som passerar inom tidsintervallet, desto större är strömmen (I=Q/t), enheten är Ampere(A). Men vad är spänning? Spänningen mellan två punkter i ett elektriskt fält är energiändringen per laddningsenhet när laddning transporteras mellan punkterna.  Spänningen kan man räkna ut genom formeln: U=E/Q . För att räkna ut strömmen används formeln I=Q/t som räknar ut laddningstransporten per tidsenhet.  Vi vet att en elektron har laddningen 1,602 x 10^-19. Med hjälp av spänningen och laddningen kan vi räkna ut antalet elektroner som passerar per tidsenheten, genom formeln: N= Q/e:

Elektronens laddning: 1,602 x 10^-19

N= 7,94/1,602 x 10^-19

N=4.9 x 10¹⁹

Det är ca 4.9 x 10¹⁹ elektroner som passerar varje sekund i punkten på grafen,

där spänningen är 7.97 V. I detta experiment mätte vi ström och spänning och fick reda på vad det egentligen är man då mäter.

Labb rapporter med Bilder

I labbrapporterna rekommenderas alltid att det finns bilder med bildtexter. Bilderna förklarar experimenten tydligt.  Ett exempel till detta var dagens lektion där vi experimenterade med elektricitet. Vi gick genom många viktiga teorier inom ämnet som skulle kunna kompletteras med uttryckliga bilder(Det kan vara svårt att beskrivas med bara ord).

1. Ett elektriskt-fält omformade grynen.

















2. Elektriska plattorna.

3. En pendel som styrdes av elektricitet.

Laddningar och fält

Inledning:

Syfte med experimentet var att vi skulle utföra ett experiment och påvisa laddningar, ta reda på hur ett föremål är laddad. Vi har en hypotes där laddningar med samma tecken repellerar varandra och laddningar med olika tecken attraherar varandra.

Utförande

Vi utförde experimentet med hjälp av en bandenerator(silverkupol instrument) som fungerar på det sätt att positiva laddningar transporteras upp till en kupol så att det blir överskott av elektroner som kommer attrahera andra elektroner. En av mina klasskamrater (Astrid) placerade sina händer på kupolen för att vi ska ta reda på om hur Astrid  är laddat.

Resultat

Astrids kropp var en ledare, som var isolerad från omgivningen eftersom både hennes skor och golvet är isolatorer. Hon blev positivt laddad när hon satte händerna på kulan vilket gjordes att elektronerna attraherades från kroppen (kulan hade överskottsladdning). Vi vet att samma slags laddningar repellerar varandra och stöter alltså bort varandra, de samlas också på ytan. De positiv laddade hårstråna vill också repellera varandra och stå långt bort från varandra. Därför stod Astrids hår rakt ut. Vi vet också att storheten av en laddning betecknas med Q och SI-enheten är 1 Coulomb C. Överskottet eller underskottet av elektroner hos en laddad ledare motsvarar alltså en ytterst liten del av det totala antalet elektroner i materialet. 

Astrids hårstrån vill stå så långt bort från varandra.
(Repellerar varandra). 

Språket i Labbrapporter

Syftet med detta blogginlägg är att kunna beskriva likheter, skillnader och vad som kännetecknar den formella/informella texten i en vetenskaplig rapport.

Informell

Först monterade jag rampen med hjälp av en Pascobana och en pelare som den skulle få stöd av. Sedan skruvade jag in rörelsesensorn på toppen av banan som var kopplad till datorn och det fanns även ett stopp på botten av banan. När rampen var uppbyggd så spelade jag in bilens startposition för att kunna jämföra det med det kommande värdet. Jag spelade in startpositionen i ungefär 10 sek. Därefter spelade jag in en gång till då bilen rörde sig upp och ner för rampen. Med hjälp av värdarna så kunde jag räkna ut rampens höjd, jag kunde därefter använda till att räkna ut energiförbrukningen hos vagnen.

Formell

Experimentet gick ut på att en ramp uppbyggdes med hjälp av en Pascobana och en pelare. I den övre änden tillsattes en rörelse sensor och på den andra änden skruvades ett stop fast. Experimentet följdes med två inspelningar där den första spelade in bilens startposition och den andra spelade in rörelsen upp och ner för backen. Pasco Programmet visade så småningom olika resultat utifrån rörelsen bland annat den högsta höjden eller energiförbruken. 

Reflektion

Skillnaden mellan formell och informella texter är att i den informella texten används mest personliga och detaljerade information, däremot i en formelltext används mest allmänna och sammanträffande beskrivning som anknyts till ett allmänt experiment inte bara den individuella, personliga försöken. Det formella språket är det bästa sättet att beskriva vetenskapliga resultat i den vetenskapliga världen.

Parham – Laboration fysik

Newtons andra lag

Isaac Newton

                                                                                                                           

Inledning

Laborationen handlar om Newtons andra lag . Syftet med undersökningen är att experimentella att Newtons kraftekvation inte stämmer!Vi ska göra en förutsägelse utifrån Newtons hypotes om Kraftekvationen och experimentera om hypotesen stämmer med verkligheten  med hänsyn på undersökningens felkällor.

Teori

Teorin utgår från Newtons andra lag eller kraftekvationen:
F = m . a

 Kraften = massan . accelerationen  

I kraftekvationen har kraften alltid samma riktning, enheten för kraft är 1N = 1kg m/s²

är kraften som ger massan m accelerationen .

F är resultanten till de verkande krafterna. Accelerationen har samma riktning som kraftresultanten.

Material och utförande 

·         Datorn

·         Pasco Capstone program

·         Adapter

·         Miniräknare

·         Vagn

·         Bana

·         Interface

·         Rörelsesensor

·         Usb-kablar

Vi genomförde experimentet genom att först ställa upp en 9 graders vinklad bana. Därefter så installerade vi alla apparater som skulle mäta vagnens acceleration. Experimentet utfördes genom att köra vagnen 10 gånger i samma bana. Anledningen att vi gjorde det tio gånger var för att vi skulle få ett medelvärde från det och räkna ut standardavvikelsen. Vagnens acceleration mäts noggrann med hjälp av Pasco programmet som presenteras nedan. Vi har antecknat resultat i en tabell. 

Utförande av 10 gånger körningar i samma bana:

 Körning 1:

Körning 2:

Körning 3:

Körning 4:

Körning 5:

Körning 6:

Körning 7:

Körning 8:

Körning 9:

Körning 10:

 

Förutsägelse

Enligt Newtons andra lag acceleration uträknas enligt kraftekvationen:

 F = m . a
 a = g. sin 9° = 9,8 x 0,15 = 1,47 (m/s2).

 

Vi utgår från Newtons teori och förutsäger att accelerationen och experimentets utfall ska bli ca 1,47 (m/s2).

Resultat
A   körning	B  acceleration		C	D = C - B		D2	Standardavvikelse	Standardsäkerhet
Körning	a (m/s2)		Medelvärde  -14,59/10	Medelvärde -a    (m/s2)			s2    = 0,0005/9 = 0,000055                                                  S     =  0,007 (m/s2)	u = s /√ n,                                       U = 0,007 / √ 10                              = 0,002 m/s2
1	-1,46		-1,46	0		0
2	-1,47		-1,46	0,01		0,0001
3	-1,46		-1,46	0		0
4	-1,46		-1,46	0		0
5	-1,46		-1,46	0		0
6	-1,45		-1,46	-0,01		0,0001
7	-1,45		-1,46	-0,01		0,0001
8	-1,45		-1,46	-0,01		0,0001
9	-1,47		-1,46	0,01		0,0001
10	-1,46		-1,46	0		0
	-14,59		-1,46	-0,01		0,0005	0,007	0,002

Analys

Enligt Newtons andra lag uträknas enligt kraftekvationen: F = m . a

 a = g. sin 9° = 9,8 x 0,15 = 1,47 (m/s²)

Och nedan finns sammanfattning av vår undersökning. Mättningarna visar att accelerationens medelvärde uppnår 1,46 (m/s2). För att kunna ta hänsyn till mätosäkerheten beräknades standardsäkerheten till 0,002 (m/s2)  och   Accelerations mättvärde:   -1,46 ± 0,002 (m/s²)

Medelvärde a:     14,59 /10 = -1, 46    (m/s2)			= -1, 46   (m/s2)
				Standardavvikelse: (m/s2)
				S = 0,007
Standardsäkerhet: u = s / √ (n) , U = 0,007 /  √ 10		U   =   0,002 (m/s2)

Tabellen visar sammanställning av undersökningen. Medelvärde, standardavvikelse och standardsäkerhet beräknades enligt formler och anvisningar. Medelvärde blev: -1, 46    (m/s²), Standardavvikelse: 0,007 (m/s²) och Standardsäkerhet: 0,002 (m/s²).

Slutsats:

Experimentet utfall och förutsägelse är ganska lika och obetydligt skillnader ligger inom resultatets felgränser. Undersökningen har stärkts Newtons hypotes om kraftekvationen:

F = ma med hänsyn till eventuella felkällor. Mätinstrumentet, datorinställningar och kopplingar till Pasco programmet kunde även påverka undersökningens mätvärde.

Vi har experimenterat och har kommit fram att Newtons andra lag stämmer korrekt med verkligheten . Det innebär att vi inte har lyckats med att bevisa att Newtons andra lag inte stämmer.