Newton Engia Kimen

2.2.1 Innledning dag 1. Energi
2.2.2 1. Kulebane
2.2.3 2. Induksjonsforsøk
2.2.4 3. Fornybar energi
2.2.5 Innledning dag 2. Dannelse av fossilt brensel
2.2.6 4. Bergartsprøver og mikroskopering av tynnslip
2.2.7 5. Geoseismikk
2.2.8 6. Oljevern
2.2.9 7. Anvendelse av fossilt brensel
2.2.10 8. Stirlingmotor
2.2.11 9. CO2 - karbondioksid
2.2.12 10. Refleksjonsoppgave


Innledning dag 1. Energi

Læringsmål:

  • Eleven skal kunne forklare hvordan vi kan produsere elektrisk energi med kull, vann og vind, og peke på noen likheter.
  • Elevene skal kunne gi en beskrivelse av begrepene; energi, energioverføringer, energitap, stillingsenergi, bevegelsesenergi
  • Elevene skal kunne forklare hva en energikilde er og kunne gi noen eksempler på energikilder.
  • Elevene skal kunne beskrive hvordan råolje og naturgass er blitt dannet, og gi eksempler på hvor forekomster av disse råstoffene finnes.
  • Elevene skal kunne argumentere for fordeler og ulemper ved bruk av både fornybare energikilder og fossilt brensel.

Gjennomføring og metodikk

Utgangspunkt til snakkekonsept energiinnledning: 

Nå er vi klare til å starte! Det korrupte forskningsteamet hadde en svært klar målsetning om å bli berømt. Og de hadde en plan for hvordan det kunne gjøres. De ville skape energi fra ingenting. Tenk om det var mulig! De ville bruke dette for å bli rike på andres behov for energi. Vi har funnet noen ting og papirer etter forskerteamet, bl.a. denne saken her og disse skissene… . PANG – vi bruker filmbokskanon. Men vi må fortsette… Hva er energi? ARK 14 - energi Linke eksempler på energi(kilder) til de landene som er til stede. F.eks. Vann – Norge, vind – Danmark, kull – Polen etc.

MERK! be elevene sette seg sammen landsvis. 

Viktige poenger under gjennomgangen før 1. oppdrag: 
Hva er energi (stillingsenergi og bevegelsesenergi)?

1. Hva er energi?
Energi er det som gjør det mulig å utføre arbeid. Jo mer energi som er tilgjengelig, jo mer arbeid kan utføres.
Eksempler: 
Mat som gir energi til musklene.
Elektrisitet gir energi til motoren, PC’en, lyspæra, mobiltelefonen.


 2. Hva er en energikilde?
ARK 15 – bilde (energikilder)
Materiale eller naturfenomen som kan omvandles til (for menneskene) nyttige energiformer, som varme, elektrisitet og mekanisk energi (kilde: Store norske leksikon).
Hvilken energikilde bruker dere mye av i Polen? Enn i Norge? osv. 
Vannet gir energi til vannturbinen og generatoren i energiverket.
Vinden gir energi til vindturbinen og generatoren i vindturbinen.
ARK 16 – grafer fra land


3. To hovedformer for energi: 
- Stillingsenergi 
- Bevegelsesenergi 
Denne tunge ballen har stillingsenergi, den kan, om vi slipper den, utføre et arbeid. 
Hva er det som gjør at denne har en stillingsenergi (tyngdefeltet)? 

Her er en lett ball også den har stillingsenergi. 
Hvilken ball har størst stillingsenergi (kan utføre mest arbeid), den tunge eller den lette? Når har ballen størst stillingsenergi, når jeg holder den høyt eller lavt? Det er altså tre ting som bestemmer hvor mye stillingsenergi den har: Høyden, massen og tyngdeakselerasjonen. 
Når vi slipper den, omdannes stillingsenergien til bevegelsesenergi. 
Det er to ting som bestemmer hvor stor bevegelsesenergi den har: Farten og massen 


4. Energiloven 
Energi kan ikke oppstå av ingenting, men kun omdannes fra en form til en annen. ARK 17 - energiloven
Stillingsenergi omdannes til bevegelsesenergi. 
La oss slippe ballen og se hva som skjer: 

  • Stillingsenergi omdannes til bevegelsesenergi 
  • Ved bakken er all stillingsenergi omdannet til bevegelsesenergi 
  • Når ballen spretter, så omdannes bevegelsesenergien til stillingsenergi igjen.

Hvorfor spretter den ikke like høyt som fra der vi slapp den? Dersom ballen spratt høyere enn fra der vi slapp den, så ville den ha mottatt energi. Dersom den ikke spretter like høyt har den mistet energi. 


5. Det vil alltid være tap av energi til omgivelsene
Dersom ballene slippes samtidig, vil begge tape energi. 
Hvilken ball taper mest energi, den store eller den lille? 
Hvor blir det av energien? (varme, risting i gulvet, lyd, deformering av ballen). 
Energi vil aldri forsvinne, men kun overføres fra en form til en annen, som oftest med noe 
tap til omgivelsene i form av varmeenergi.  


6. Overføring av energi - stor og liten ball 
Hva vil skje om vi slipper ballene sammen (den ene over den andre)? 
La elevene gjette, deretter demonstrer Newton-lærer.


7. Overføring av energi – lett og tung ball 
Slipper en lett og en tung ball sammen (sprettball og bordtennisball). Den tunge ballen overfører energi til den lette ballen. 


8. Pendelen nesten uten tap til omgivelsene
Her har vi et system hvor vi har lite tap av energi. Vi slipper en pendel og ser at den kommer omtrent like høyt på andre siden. Systemet har lite energitap til omgivelsene og kan svinge lenge. Vi kan slå inn en spiker og se at tapet fortsatt er nesten like lite ved at kula kommer like høyt på den andre siden. Til tross for at spikeren hindrer pendelen, så svinger den opp til utgangshøyden og omtrent samme stillingsenergi som i utgangspunktet. 
 
Mulig snakkekonsept som kan ses i sammenheng med punktene 2 - 6 : - Se på denne basketballen. Jeg hviler den i hånden min og kjenner tyngdekraften presse den mot golvet. Jeg utfører et arbeid og skyver ballen opp mot taket. På den måten øker jeg ballens stillingsenergi. Jeg gjør et større arbeid, løfter ballen høyere opp og den får mer stillingsenergi. Jeg har tenkt å slippe ballen ned på bordet. Hva vil skje da? Hvor høyt tror dere den vil sprette – høyere eller lavere enn før? … Dere har rett, den vil komme tilbake med mindre stillingsenergi.  Henter en liten sprettball. Nå skal jeg spørre dere et spørsmål som kanskje er litt verre å svare på… Dette her er en super sprettball, som spretter veldig bra. Vi gjør det samme her. Jeg holder ballen med hånden, og kjenner tyngdekraften presse den ned mot golvet. Jeg utfører et arbeid for å skyve ballen mot taket og dermed øke stillingsenergien. Mer arbeid, mer stillingsenergi. Jeg vil slippe ballen og når den treffer bordet vil den sprette opp igjen. Vil den komme tilbake med mer energi, like mye som tidligere, eller mindre energi? Dersom noen tipper mer: Noen trodde den ville komme tilbake med mer energi, men det er fordi dere er så vant med å gi ballen en ekstra kraft på tur ned.  Men hvor blir det av energien? Forsvinner den bare? Hold hendene deres på bordet her. Nå slipper jeg ballen ned. Si i fra dersom dere kjenner noe. Hvem kjente noe? Dere kjente energien fra ballen. Den forsvant ikke bare men går over til en annen form. Noe til varme, noe til lyd… Ballen har overført noe av energien sin til omgivelsene. 

- La oss prøve dette… henter basketballen igjen, og holder både den og sprettballen. Hvis vi slipper basketballen alene spretter den tilbake til hit. Har dere noen gang forsøkt å slippe to baller i lag som dette?  Tester det og observerer at sprettballen spretter svært høyt. Kom energien fra ingensteds, eller kom det fra noe? Den kom fra basketballen, ja. I sted så alle på sprettballen under forsøket. Nå skal jeg gjøre det en gang til, og nå kan alle se på basketballen. Se om den spretter tilbake med mindre energi enn tidligere. Viser først basketballen alene, og observer hvor høyt den spretter da. Slik spretter den når den er alene. Husk denne høyden og se på basketballen når jeg igjen bruker begge ballene. … Så det ble altså overført energi fra basketballen til sprettballen. 


Kommentar til innledning om energibegreper (av Nils Kristian Rossing):

  • Under gjennomgangen er det ekstremt viktig å fokusere på noen få poenger, men til gjengjeld få fram disse meget tydelig, gjerne med flere eksempler. 
  • Det brukes en stor og en liten ball. En kan også bruke to små baller med forskjellig masse (bordtennisball (4g) og sprettball (44g)). Dermed får en fram at det ikke er størrelsen det kommer an på, men massen. Det kan imidlertid være vanskelig å slippe de to ballene slik at de spretter “pent” når de treffer gulvet. 
  • Slipper man to bordtennisballer som har lik masse, får man også fram poenget med at omtrent all energien overføres til den ene ballen, mens den andre blir omtrent liggende i ro på gulvet. Det kan imidlertid være vanskelig å lykkes med eksperimentet da ballene har vondt for å falle rett over hverandre. 
  • Ved hjelp av en pendel kan man lett demonstrere hva som skjer i et system med omtrent ingen friksjon. Man kan bruke en pendel festet til en vegg eller stativ (Galileos eksperiment). Her vil en meget tydelig se at loddet i pendelen får igjen omtrent all stillingsenergi når den svinger opp på motsatt side. I det laveste punktet er all energien omdannet til bevegelsesenergi. Da et slik apparat ble demonstrert 1.10.09, viste spørsmål knyttet til eksperimentet at elevene ikke helt hadde skjønt den tidligere gjennomgangen av stillings- og bevegelsesenergi. Dette er konsekvensen av mange begreper på kort tid. 
  • Energikjeder kan nevnes under forberedelsene til kulebanen, og utdypes ved gjennomgangen av vann- og vindenergiverkene. 


Vedlegg til aktivitet:


Bilde_ark14-17.ppt.DAG1.pdf



1. Kulebane

Læringsmål:

  • Elevene skal kunne gi en beskrivelse av begrepene; energi, energioverføringer, energitap, stillingsenergi, bevegelsesenergi
  • Elevene skal kunne forklare hva en energikilde er og kunne gi noen eksempler på energikilder.

Gjennomføring og metodikk

Dette oppdraget legger vekt på godt samarbeid og også problemløsningsevner. ARK 18 – bygg en kulebane. 

Newton-lærer (NL) viser utstyret og beskriver aktiviteten; elevene skal bygge en kulebane og en bil, med påfølgende konkurranse.

• Posisjon for start og slutt er bestemt.
• Banen skal ha minst en loop.
• Når kula forlater banen skal den få bilen lengst mulig langs gulvet.
• Velg en av kulene.
• I konkurransen har dere tre forsøk

I energidemonstrasjonen viser NL fram noen Grubletegninger. Først det som angår banen. Newton-lærer viser grubletegningene fra mentometer-programmet. 

MENTOMETERKNAPP-spørsmål 1: Hvor er det lurest å plassere loopen? (ARK 19)
Hypotese 1: Det er lurest å ha loopen så høyt som mulig, da mister kula minst fart.
Hypotese 2: Det spiller ingen rolle hvor loopen plasseres. 
Hypotese 3: Det er lurest å ha loopen på midten. Da har kula nok fart til å gå rundt, samtidig som den ikke mister så mye fart på slutten. 
Hypotese 4: Det er lurest å ha loopen så langt nede som mulig. Da vil kula ha størst fart, og mister derfor minst fart. 


MENTOMETERKNAPP-spørsmål 2: Er det lurest at kula blir med bilen, eller bare støter bort i den? (ARK 20)
Hypotese 1: Det spiller ingen rolle om en gjør det ene eller andre. 
Hypotese 2: Det beste er om kula blir med bilen. Da vil mest mulig energi fra kula bli overført til bilen. 
Hypotese 3: Det er best om kula bare støter bort i bilen. Da slipper den å frakte kula, som tapper den for energi. 

Elevene må velge en av hypotesene ved hjelp av mentometerknappene. 



Oppsummering av kulebaneaktiviteten: 

Det er viktig med en oppsummering og gjennomgang i etterkant for å peke på kloke og mindre kloke valg ved byggingen. Start gjerne med en ny test med mentometerknappene, og se om resultatet har endret seg. Diskuter så åpent med elevene ut fra deres erfaringer. 


Kommentar til kulebanen 
• Oppdraget burde gi direkte forståelse for begrepene stillings- og bevegelsesenergi. 
• Newton-lærer må jobbe for å hjelpe elevene til å oppdage disse sammenhengene. Dessuten må Newton-lærer passe på at elevene ikke mister fokus for mye underveis, med alle de praktiske problemene som byggingen av banen medfører.
• Før elevene går i gang med oppdraget bør erfaringene knyttet til stillings- og bevegelsesenergi, og tap av energi oppsummeres. Elevene oppmuntres til å tenke gjennom hvilke konsekvenser dette har for bygging av banen. Dessuten oppmuntres de til tidlig å begynne å se på spørsmålene i delrapporten, da denne vil være med å bevisstgjøre dem under arbeidet. 
Visning_ark18-20.ppt.DAG1.pdf

Elevene skal delta aktivt og ta stilling til hypoteser ved hjelp av mentometerknapper. Deretter skal de gjøre en praktisk aktivitet i gruppe som bl.a. krever godt samarbeid for og lykkes. Oppgaven er tidsavgrenset. Det vil være oppgaver å besvare på Læringsportalen.


Konkurransen – hvem har den beste kulebanen? 
- en og en kulebane testes, mens alle ser på
- måling av kjørt lengde 
- deltakerne arbeider/svarer på oppgaver på læringsportalen


Kjekt å vite: i den generelle evalueringen fra ca 400 elever i Trondheim 2009/2010 var en av tilbakemeldingene at denne aktiviteten var favoritten. De setter pris på en såpass åpen oppgave med krav til samarbeid og problemløsning.







2. Induksjonsforsøk

Læringsmål:

  • Elevene skal kunne beskrive sine observasjoner fra induksjonsforsøket, og hvilke faktorer som har betydning for indusert strøm.
  • Elevene skal kunne gi en beskrivelse av begrepene; energi, energioverføringer, energitap, stillingsenergi, bevegelsesenergi

Gjennomføring og metodikk

Newton-lærer (NL) samler alle gruppene og starter med en demonstrasjon i plenum. NL viser utstyret og hvordan eksperimentet gjøres. Så sendes elevene ut for å eksperimentere med utstyret. 

Under følger utdraget av forslag på faglig innhold. Det må vurderes underveis hvor dette er naturlig å ta opp. 


Et lyn er en strøm av ladde partikler. Der det går strøm overføres det også energi. Vi har snakket om energi før i dag, og sett på ulike energiformer. At noe har energi, betyr at det har en forandrende effekt på omgivelsene. Vi snakket om at energiloven. Hva var det den sier? Jo, energi kan ikke skapes og heller ikke forsvinne, den kan bare gå fra en form til en annen, for eksempel fra stillingsenergi til bevegelsesenergi. Det aller meste av energien på jorda kommer på en eller annen måte fra sola. Sola gir oss varme direkte, men setter også i gang utallige prosesser som gir oss andre former for energi. 

Verden har et stort forbruk av elektrisk energi. Selv om faktisk ca. 23 % på jorda ikke har tilgang til elektrisitet ennå. Hva fant dere ut før lunsj? Hvor mye elektrisk strøm produserte deres land (i 2009)? Alle må fortelle noe om dette. ARK 21  - oversikt el.produksjon fra de ulike land.

Elektrisitet var lenge et fenomen naturvitere anså som ubrukelig til noe som helst nyttig. Det var først da man skjønte sammenhengen mellom elektrisitet og magnetisme at det begynte å skje ting.

Elektrisk energi 

Men.. er elektrisk energi stillingsenergi eller bevegelsesenergi? La oss lage en sammenligning mellom det vi snakket om før lunsj og stillingsenergi, bevegelsesenergi og elektrisk energi. 

En analogi (fra stillingsenergi til bevegelsesenergi) 
ARK 22 – mekanisk energikjede. 
Ballene tilføres stillingsenergi av gutten, så ruller de nedover renna til de faller utenfor kanten og får fart. I fallet omdannes den stillingsenergien til bevegelsesenergi. Når ballene treffer den nedre renna avgis energi som lyd, varme, deformering av ballen og risting mm. (ARK 23) før de ruller tilbake til gutten som gir dem ny stillingsenergi ved å løfte dem opp til den øverste renna. Mengden stillingsenergi bestemmes av høyden og massen til ballene, og tyngdekrafta (tyngdefeltet). 


Figur 1 - fra stillingsenergi til bevegelsesenergi
Elektrisk energi (fra elektrisk stillingsenergi til bevegelsesenergi) 
ARK 24 – elektrisk energikjede

I den elektriske lederen er det elektriske ladninger, negative elektroner, som kan bevege seg. For at de skal kunne bevege seg (“falle”) gjennom den elektriske ledningen, må de tilføres stillingsenergi fra batteriet. Mengden stillingsenergi bestemmes av spenningen på batteriet og ladningen til elektronene. Spenning måles i volt (V). Når vi kobler batteriet til lyspæra i en sluttet krets, vil elektronene begynne å bevege seg gjennom ledningen. Elektronenes stillingsenergi omdannes til bevegelsesenergi. Antallet elektroner som går gjennom ledningen, er den elektriske strømmen som måles i ampère. I lyspæra omdannes elektronenes bevegelsesenergi til lys- og varmeenergi.  


Figur 2 - Fra elektrisk stillingsenergi til bevegelsesenergi

Vi skal nå se hvordan vi kan erstatte batteriet med magneter i bevegelse.
Hva er magnetisme?
Vi vet at alle magneter har en nord- og en sydpol. Når vi holder dem mot hverandre vil like poler frastøte hverandre og ulike tiltrekke hverandre. Den røde enden er nordpolen. Vi merker altså at det virker krefter mellom magneter. 
Vis at magnetene tiltrekkes og frastøtes. Noen magneter er så sterke at de knapt kan løsnes fra hverandre. 

Det er også slik at ladninger påvirkes av magneter. Når en magnet beveger seg forbi en ladning vil ladningen utsettes for en kraft. Dette skjer bare når magneten og ladningen er i bevegelse i forhold til hverandre. Demonstrer med kompass, ledning og batteri. 


Vi bytter ut batteriet med magneter i bevegelse 
ARK 25 – lag elektrisitet med magnetisme
Engelskmannen Michael Faraday oppdaget at batteriet kunne byttes ut med magneter i bevegelse. Sørger man for at magnetene er i stadig bevegelse, vil elektronene gå fram og tilbake i ledningen. Når magneten går inn i spolen vil elektronene, og dermed strømmen, gå den ene veien. Beveger magneten seg ut av spolen, vil elektronene gå den andre veien. Hver endring av magnetfeltet gir ett strømstøt. Strømstyrken bestemmes av størrelsen til endringen i magnetfeltet. 
 
Figur 3
Det er bevegelsesenergien til magneten som omdannes til elektrisk energi. 
Hva bestemmer hvor sterkt lampa skal lyse?
• farten på magneten 
• magnetens styrke
• antall vindinger lederen (spolen) har
• hvor mye strøm som skal til før lyspæra begynner å gløde


Elevene gjør induksjonsoppdraget. Generering av elektrisk energi 
Under bordet i teltene finner dere en plastboks med: Magneter, lyspærer, ledninger, spoler og et galvanometer. Dere skal nå koble opp og få lys i pæra ved å bevege magnet(er) gjennom spolen. Dere må velge riktig spole, riktig lyspære og nødvendig antall magneter. Fyll inn i delrapporten på Læringsportalen underveis. HUSK det er mulig å tjene opp til 900 poeng her! 

Elevene går til teltene sine og arbeider med oppdraget og med delrapportene


Effekt, energi
overført per tid (ARK 26) – testes og vurderes om og hvor mye av dette som
tas med. Tenker effekt er relevant i forhold til økten med kraftverkene. Det kan være den passer til oppstarten av neste oppdrag. 

• Lyspærer har forskjellig ”styrke”. Wattstyrken til en lyspære forteller hvor mye energi som     blir overført til lysenergi og varmeenergi per sekund.
• Størrelsen energi per tid kaller vi effekt: Effekt = energi/tid.
• Enheten for effekt er watt (W). Fra definisjonen av effekt, ser vi at 1 W = 1 J/s.
• En 40 watts lyspære gir fra seg energien 40 J hvert sekund. En vanlig varmeovn kan gi fra   seg 2000 W.

 Når vi betaler for den elektriske energien vi bruker hjemme, blir energienheten kilowatt-time (kWh) brukt. En kilowatt-time er den energien som en ovn på 1 kW = 1000 W gir i løpet av en time.

Vedlegg til aktivitet:


Visning av powerpoint-ark til aktivitet: 

Bilde_ark21-26.ppt.DAG1.pdf

 

Oppdragsarket: 

Aktivitet2. Elevark_induksjon.pdf


Presentasjon_ENGIA_dag1.pptx




3. Fornybar energi

Læringsmål:

  • Eleven skal kunne forklare hvordan vi kan produsere elektrisk energi med kull, vann og vind, og peke på noen likheter.
  • Elevene skal kunne gi en beskrivelse av begrepene; energi, energioverføringer, energitap, stillingsenergi, bevegelsesenergi
  • Elevene skal kunne forklare hva en energikilde er og kunne gi noen eksempler på energikilder.
  • Elevene skal kunne argumentere for fordeler og ulemper ved bruk av både fornybare energikilder og fossilt brensel.

Gjennomføring og metodikk

Newton-lærer (NL) tar en kort intro i amfiet før elevene får oppdraget. Dette oppdraget har også et konkurranseaspekt. 
Vannenergi
Landslagene skal produsere mest mulig elektrisk energi med en gitt vannmengde ved å endre noen utvalgte variable (reservoarhøyde, dyseåpning og vinkel). Det brukes en fast belastning, og det måles spenning og strøm. SPARKen er satt opp på forhånd, bl.a. med en formel for beregning av energi. Elevene kan lese av både effekt og energi på skjermen under oppdraget. 

Vindenergi
Landslagene skal produsere mest mulig elektrisk energi med en gitt vindmengde ved å endre noen utvalgte variable (avstand til vifta, luftstrømmens vinkel inn mot vindturbinen, antall turbinvinger, vridningen på vingene, tubinbladenes størrelse og rotasjonsretningen til generatoren). Elevene skal optimalisere variablene slik at de får mest mulig energi ut av den tilgjengelige luftmengden. I og med at det er flere variabler som kan endres, må elevene gjøre dette systematisk slik at de vet hva som har effekt. 

Det brukes en fast belastning, og det måles spenning og strøm. SPARKen er satt opp på forhånd, bl.a. med en formel for beregning av energi. Elevene kan lese av både effekt og energi på skjermen under oppdraget. 


Forslag til snakkekonsept innledning
:

Hva erfarte dere i forrige oppdrag? Jo, elektrisk energi genereres når magneter beveges ut og inn av en spole. Har dere funnet ut hva som er av betydning for å få pæra til å gløde?
• styrken på magnetfeltet 
• hastigheten til magnetene 
• antall viklinger på spolen 
Hvorfor tror dere at det er lettere å få lyspæra som det står 0,09A til å lyse, enn den 
det står 0,2A på til å lyse? 


Energikjede, vanngeneratoren (vannenergiverket) 
Nesten all energi kommer fra sola. Vet dere hva en energikjede er? Kan dere tenke dere hvordan energikjeden til vann som produserer elektrisk energi er? ARK 25 – energikjede – vann. 
    

Figur 4 - vannets kretsløp. 
• Solenergi  fordampning av vann 
• Fordampet vann fraktes inn over land med vinden og faller ned som regn. 
• Vannet samles og lagres i vann (magasiner) - lagring av energi
• stillingsenergien i de høytliggende vannene  bevegelsesenergi i elvene


Figur 5 - vannenergiverk: 
• Stillingsenergien i vannene (magasinene) - bevegelsesenergi i rørgater 
• energien i rørgatene - bevegelsesenergi i turbinen
• bevegelsesenergien i turbinen - elektrisk energi i generatoren 

Elektrisk energi egner seg for transport langs linjer (elektriske ledninger). I forrige oppdraget genererte dere elektrisk energi. Hvordan gjorde dere det? Hvor kommer denne energien fra?

Det dere har gjort nå med magneter og spoler er det som forenklet sagt også skjer i en generator i et kraftverk. I praksis betyr det at alt som går rundt kan lage vekselstrøm. Man trenger noe som kan drive magnetene eller spolene hurtig rundt. 
Vis demonstrasjonsgeneratoren. 

Hva kan være drivkraft? (For eksempel vann i et vannenergiverk. Det kan også være vindenergi som driver turbinen, eller det kan være damp.) I Norge er det aller vanligst med vann i bevegelse til å drive turbinen, mens det i Polen er damp. Å gjøre det med håndkraft har dere vel opplevd ikke holder til å dekke våre behov… . Felles for disse kraftverkene er at de har en turbin som drives rundt, og som igjen driver en generator. ARK 29 - Energiverk Her ser dere en illustrasjon av et dampkraftverk. Altså ulike brensler kan brukes. Hva driver generatoren? Damp under trykk. ARK 30 – vannenergiverk. Hva driver generatoren i et vannkraftverk? Enn i vindturbiner? ARK 31 – vindenergiverk.

– Husk på at elevene representerer ulike land som bruker ulike energikilder til produksjon av elektrisk strøm. Dette kan gjerne brukes i dialogen med elevene.

Dere skal nå få et oppdrag som tester om dere har forstått det dere har jobbet med nå. Før jeg gir dere det, skal jeg vise dere utstyret. 

Etter at Newton-lærer har gått gjennom måleutstyret får elevene oppdraget.

- Til alle informasjonsansvarlige: Husk å se til at landslagene gir gode gjennomtenkte svar.

Elevene gjør Aktivitet 2.2.3. Vannenergi og aktivitet 2.2.4. Vindenergi 


Elevene skal jobbe i landslag. De får utdelt utstyr som de selv monterer sammen. Elevene skal produsere mest mulig elektrisk energi av en liter vann ved å endre noen frie variabler.

Landslagene får en viss tid til å prøve ut ulike fri variable før det blir konkurranse. Konkurransen gjennomføres mellom lagene som arbeider med vann. Lagene må under konkurransen gjenskape de optimale variableverdiene. De får ett forsøk hver. Resultatene noteres på en whiteboard-tavle, og i Læringsportalen. 
 
Etter konkurransen skal de besvare spørsmål inne på Læringsportalen. Parallelt med denne aktiviteten er det to/tre landslag som jobber med aktivitet 2.2.3. Vindenergi ute i rommet. 





Innledning dag 2. Dannelse av fossilt brensel

Læringsmål:

  • Eleven skal beskrive hvordan sandstein ser ut hvorfor denne kan lagre råolje og naturgass.
  • Elevene skal kunne beskrive hvordan en takbergart og en kildebergart ser ut, og hvordan funksjonen til disse bergartene er i forbindelse med dannelse og lagring av olje og gass.
  • Elevene skal kunne beskrive hvordan råolje og naturgass er blitt dannet, og gi eksempler på hvor forekomster av disse råstoffene finnes.

Gjennomføring og metodikk

Newton-lærer (NL) innleder. Forslag til snakkekonsept. Dette ligger også vedlagt.  ARK 1 – kart over Engia (Powerpointen Eniga_dag2) står fremme når elevene kommer. God morgen . Sovet godt? Dere kom nokså langt i går med rapporten som skal inn til IEA. Dere leverte inn svar på spørsmål som hadde med energi og også energikildene vann og vind å gjøre. Som nevnt i går er rapporten delt i to deler. En del vil IEA, og prosjektleder Kim Raft, bruke til å sjekke at dere har grunnleggende ferdigheter på plass og at dere jobber godt i team. Den andre delen vil bestå av mer konkluderende svar på viktige momenter som vi nevnte i går. 
 
Dersom dere ikke har sett på poengsummene dagen før: Vi er vel omtrent halvferdig nå, og da jeg så på resultatene så langt i går kveld så det slik ut: -----------
Det er jo slik at oppdragene belønnes med høye poengsummer, så ting kan endre seg raskt og det er bare å stå på! Jeg vil også minne om premien til årets beste forskerteam som er en belønning som alle i teamet får nyte godt av. 

Hva vet dere om fossilt brensel? Dialog med elevene. Mål: få elevene aktivt med. Vis aktuelle gjenstander underveis.
- I dag har de fleste samfunn gjort seg svært avhengige av fossilt brensel. 81 % av verdens energibruk kommer fra fossilt brensel. 67 % av verdens elektrisitetsproduksjon kommer fra fossilt brensel. Men hva er fossilt brensel? 
- Kull, råolje og naturgass kaller vi fossilt brensel. Råolje og naturgass går også under navnet petroleum. 
- Hvor finner vi råolje og gass? I reservoarer i berggrunnen under havet. Kan dere navnet på noen naturgasser? Metan, etan propan og butan. 
- Hvor finner vi kull? I gruver på land. Har vi kullgruver i Norge? Ja, Svalbard. Store Norske Spitsbergen kullkompani utvinner dag i dag kull på Svalbard. Kullet sender vi til England eller Tyskland som er store på kullutvinning. 
- Kull, olje og naturgass er karbonholdige stoffer. Dersom vi ser nærmere på molekylene i fossilt brensel, er alle på ulike måter satt sammen av grunnstoffene hydrogen og karbon. Disse organisk-kjemiske forbindelsene kaller vi hydrokarboner. ARK 2 – hydrokarboner. Hydrokarbonene kan settes sammen på mange forskjellige måter, og molekylsammensetningen avgjør hvilke produkter vi får.

- ARK 3 – naturgass. Naturgass er en fargeløs, brennbar gass, som også består av karbon og hydrogenatomer. Kjenner dere navnet på noen naturgasser? Metan, etan, propan og butan. Dette er metan, som er den minste og letteste gassen vi har. Viser et metan-molekyl bygd av molymod-sett. Den er satt sammen av ett karbon og fire hydrogen. Bytter jeg ut et hydrogen med enda et karbon og fyller på med hydrogen har jeg etan. Slik kan jeg fortsette å bygge større hydrokarboner. Har jeg en lang rekke eller kjede av hydrokarboner har jeg olje. Eller en ring, den heter benzenring.  Bygger jeg et flak eller mer sammensatt klump så har jeg kull. Slik er det sammensetningen og størrelsen av hydrokarbonene som avgjør hvilket stoff jeg har.

- ARK 4 – råolje. Råolje, er en flytende blanding av hydrokarboner, og den kan finnes sammen med naturgass i reservoarer under havbunnen. Råoljen har en veldig sammensatt blanding av et stort antall kjemiske forbindelser, og sammensetningen vil variere fra felt til felt. Vise ulike oljeprøver til elevene. Utenom de rene hydrokarbonene inneholder råolje også forbindelser hvor andre grunnstoffer er med. Som f.eks. svovel, nitrogen, oksygen.

- ARK 5 – kull. Kull er et fast, svart eller brunsvart materiale med høyt innhold av karbon. Kull har også et høyt energiinnhold og blir derfor brukt som energikilde i kullfyrte strømproduserende energiverk. 
Kull er dannet enten naturlig eller kunstig fra organisk materiale. Brunkull og steinkull er eksempler på naturlig dannet kull. De er dannet av torv og plantemateriale. Trekull derimot er eksempel på et kull som kan lages ved kraftig oppvarming av ved, og består kjemisk av rent karbon. Brun- og steinkull består av organiske stoffer hvor det er mest av grunnstoffet karbon, men i tillegg finnes gjerne oksygen og hydrogen, og små mengder nitrogen og svovel. Kilde: Store norske leksikon


Film Kraftskolen del 1 (omhandler hva fossilt brensel er, dannelse…) Varighet: 01:54
Vurder en kort oppsummering av filmen om det faller naturlig. 

Hvordan er råolje og gass dannet? 
Råolje og naturgass ligger ikke i undersjøiske sjøer eller huler, men er lagret i bergarter med spesielle egenskaper. Disse kaller vi reservoarbergart. Sandstein er et eksempel på en reservoarbergart. Sandstein sendes rundt til elevene. Elevene beskriver sandsteinen. Sandkornene i sandstein kan sammenlignes med klinkekuler i et begerglass. Newton-lærer demonstrerer hvor oljen er i steinen ved å helle vann i begerglasset med klinkekuler. Elevene diskuterer hvordan modellen beskriver sandsteinen fylt med olje. 

ARK 6 – viten.no. Klikk på illustrasjonen. (linken er http://www.viten.no/?hva_er_olje) og klikk på nr. 3.  Forklar mens du viser modellen. 
For 100-600 millioner år siden var det masse plante- og dyreplankton i havet. Plankton er en fellesbetegnelse for alger, larver og mange andre smådyr som driver fritt med vannmassene. Etter hvert som disse organismene døde, sank de ned på havbunnen. Der ble de dekket av lag med sand og leire som elvene førte med seg ut i havet. Gjennom millioner av år ble lagene opptil flere tusen meter tykke. Det høye trykket fra de øverste lagene gjorde at de nederste lagene med sand og leire ble presset sammen til bergarter. Jo lenger nedover i lagene en kommer, desto høyere er både trykket og temperaturen. 
Under disse lagene var det ikke oksygen, og det førte til at det organiske materialet som lå der ikke råtnet. Trykk, temperatur og mangel på oksygen førte til at materialet ble omdannet til olje og gass.  Rester av planter og dyr som levde for millioner av år siden kaller vi for fossilt materiale. Vi finner fossilt materiale i kildebergartene. Send rundt kildebergart.

ARK 7 – forkastninger. Gjennom mange, mange år gjør bevegelser i jordskorpa at den endrer seg. Noen steder skyves fjellkjeder opp, andre steder synker områder ned i havet. Disse bevegelsene gjør at olje og gass blir presset gjennom porøse bergarter. Porøse bergarter er fulle av små hull som olje og gass kommer gjennom. Tette bergarter fungerer som et tak. Send rundt takbergarten. Slik blir olje og gass fanget i lommer eller oljefeller. Det hender at oljen og gassen ikke blir stoppet av tette bergarter, og da kan de bli presset helt opp til jordoverflata. 
 
 
Det er et mål å få elevene aktivt med i presentasjon av fagstoffet. 




4. Bergartsprøver og mikroskopering av tynnslip

Gjennomføring og metodikk

Newton-lærer (NL) introduserer oppdraget. 
Dere skal nå gjennom neste oppdraget bli mer kjent med de ulike bergartene som er til stede i et oljereservoar.  Vis utstyret mens du forklarer kort oppdraget. Hvert land får tre bergartsprøver og to tynnslip hver. Dere skal 
- gjenkjenne de ulike bergartene; takbergart, reservoarbergart og kildebergart. Bruk skjema på baksiden av oppdragsarket til å plassere ut steinene, og si fra til meg når dere er ferdige. 
- finn ut hvor mye vann sandsteinen kan ta opp. Til slutt skal dere mikroskopere tynnslipene og finne ut hvilken type disse tilhører. 
- Rapporter i Læringsportalen.  

Newton-lærer viser hvordan mikroskopene brukes, dersom dette er nødvendig. 

Oppsummering
Samle elevene i storrommet. Snakk om det de har observert og funnet ut i oppdraget. Mulige spørsmål: Hva observerte dere i mikroskopet? Fant dere ut hvilke bergarter som var reservoar, tak- og kildebergart? Hva gjorde at dere kunne si det? Hvor mye vann hadde sandsteinsprøven deres plass til? Vekt og volum?

Vi forutsetter at vannet har en temperatur på 20°C. Dersom sandsteinen tar til seg 5 g vann, vil det tilsvare et volum på 5 ml.

TIPS: Dersom Newton-lærer ser det trengs, kan forskerteamet få tips over høytalerne. F.eks. 1 liter vann veier 1 kg. 
Elevene skal gjenkjenne de ulike bergartene de har fått tildelt. Det samme gjelder tynnslipene. 

De skal også finne ut hvor mye vann deres sandstein kan romme, både i vekt og volum. 

Vedlegg til aktivitet:


Presentasjon_Engia_dag2.pptx 

Oppdragsark:
Aktivitet4. Elevark_sandstein.pdf



Her er en oversikt over dokumenter som ligger på Læringsportalen: 
 
Det er også noen linker til fagstoff på Læringsportalen:
  • Den beste steinen for lagring av olje: http://www.viten.no/?porositet
  • Den norske oljehistorien: http://www.viten.no/?olje_historie
  • Hvordan er råolje og naturgass blitt dannet?: http://www.viten.no/?hva_er_olje
  • Ulike lag i reservoaret: http://www.viten.no/?olje






5. Geoseismikk

Læringsmål:

  • Elevene skal kunne beskrive hvordan råolje og naturgass er blitt dannet, og gi eksempler på hvor forekomster av disse råstoffene finnes.
  • Elevene skal kunne beskrive en metode for leting etter olje og gass.

Gjennomføring og metodikk

For å finne disse olje- og gassreservoarene benytter geologen seismiske skip. I neste oppdrag skal dere kartlegge en havbunn og skissere formasjonen. Vis utstyret gruppene skal bruke, og demonstrer kort hvordan EV3’en startes, hvordan View-funksjonen finnes fram og hvordan målingene foretas.

La ARK 8 stå fremme under aktivitet. 
Elevene gjennomfører oppdraget og svarer i Læringsportalen. 




6. Oljevern

Læringsmål:

  • Elevene skal kunne argumentere for fordeler og ulemper ved bruk av både fornybare energikilder og fossilt brensel.

Gjennomføring og metodikk

Newton-lærer (NL) starter alarmen og elevene samles ved storskjermen. Viser nyhetsfilmen og gir ordre om hvilken informasjon vi må samle inn for å være forberedt.

Etter at elevene har vært ute og undersøkt, leder NL en felles runde hvor infoen samles og det legges en plan for videre arbeid. Dette er en viktig del av oppdraget. 

Katastrofen er avverget da dette bare var en øvelse og NL viser film av opprydding av strandsone. NL viser elevene en modell av hvordan en tilgriset strandsone kan se ut og setter i gang en diskusjon blandt elevene. For nærmere beskrivelse se Engia_dag2_manus_oljevern
 
Bruk Smartboard og ARK 9 - kart over Engia til elevene som skal presentere vær- og havstrømvarsel. Annen info som skal skrives opp gjøres på Whiteboarden. 
 
 
Elevene sitter og arbeider i arbeidsteltene med en oppgave. En alarm starter og elevene møter ved storskjerm. Her blir de gjort kjent med trusselen de står ovenfor gjennom en nyhetsfilm. Ansvarlige fra ulike land blir slått sammen til grupper og får ulike oppdrag. Etter å innhentet ulik informasjon presenterer gruppene sin informasjon i plenum. Elevene fortsetter diskusjonen rundt modell av tilgriset strandsone og film om oppryddingsarbeid.




7. Anvendelse av fossilt brensel

Læringsmål:

  • Eleven skal kunne forklare hvordan vi kan produsere elektrisk energi med kull, vann og vind, og peke på noen likheter.
  • Elevene skal kunne gi en beskrivelse av begrepene; energi, energioverføringer, energitap, stillingsenergi, bevegelsesenergi
  • Elevene skal kunne forklare hva en energikilde er og kunne gi noen eksempler på energikilder.
  • Elevene skal kunne argumentere for fordeler og ulemper ved bruk av både fornybare energikilder og fossilt brensel.

Gjennomføring og metodikk

Newton-lærer (NL) innleder. Det er samme innledning til dette oppdraget og også oppdraget som gjelder stirlingmotor. 
Hva bruker vi fossilt brensel til? 
Mål:  dialog med elevene.  Hva kan vi lage/bruke av råolje og naturgass? I går undersøkte dere hvilke energikilder de ulike landene bruker til strømproduksjon. Hva fant dere ut da?...  Så både Iran, Jemen og Polen bruker nesten utelukkende fossilt brensel til sin strømproduksjon. 
Fossilt brensel består som tidligere nevnt av hydrokarboner. ARK 10 – hydrokarboner som energikilde. Alle hydrokarboner brenner når de blir antent. Jo kortere kjede med C-atomer, jo lettere blir hydrokarbonet antent. Ta denne vedkubben. Gjennom forbrenning av denne frigjøres energi og vi får varmeenergi. En vedkubbe er ikke fossilt brensel. Men prosessen er den samme.

ARK 11 – forbrenning.
Blandingen av oktan og oksygen er en eksplosiv blanding. Her ser vi den venstre siden av den kjemiske reaksjonen som skal skje: 2 C8H18 + 25 O2 = (TRYKK TIL NESTE BILDE ARK 12)  

16 CO2 + 18 H2O + varme (energi). Energi blir frigitt i form av varme. Denne energien kan brukes for å gi varme i et hus, fart til en bil og mange andre ting. 
I all hovedsak er forbrenningen i kroppen deres den samme kjemiske prosess som ved forbrenning av bensin i en bilmotor. I en bensinmotor antennes drivstoffet av en gnist. Det avfyres en «filmbokskanon» for å demonstrere hvordan en bensinmotor antenner drivstoffet. PANG! 
 
Se filmen Kraftskolen del 2

Elev assisterer under forsøket med Herons kule. Vi skal nå bruke naturgass til å varme vann. Oppfinnelsen er 2000 år gammel og oppfunnet av Heron von Alexandria og heter derfor Herons kule. Hva er det som skjer? Dampen strømmet ut av dyser på siden av kulen og får den til å rotere. Hva har skjedd hvis vi ikke hadde hatt de åpne dysene? Glasset ville knust. Dette er en veldig tidlig utgave av dampmaskinen og dampturbinen. 
Dere jobbet i går med generering av elektrisk energi. Kan vi generere elektrisk energi med Herons kule? Hva trenges for å få det til? Hva måtte dere gjøre i går for å få produsert elektrisk energi?

Når man beveger en magnet i nærheten av en spole får man generert elektrisk energi. Som dere så på filmen ble det nevnt at energiverk som produserer elektrisk energi kan drives av ulike brensler. Det samme gjelder de landene som er representert her i forskerteamet. Alle her bruker ulike energikilder til produksjon av elektrisk energi. Hvilke kilder bruker dere i Norge og Danmark til produksjon av elektrisk energi? Norge vann. Danmark kull, men skiller seg også ut som det landet som har forholdsvis stor strømproduksjon gjennom vindturbiner. Hva bruker dere i Iran, Polen, Jemen og Frankrike? Gass, kull, olje og kull. Felles for disse energiverkene er at de har en turbin som drives rundt og som igjen driver en generator.

ARK 13 - Energiverk
Her ser dere en illustrasjon av et dampdrevet energiverk. Altså ulike brenslet kan brukes. Hva driver generatoren? Damp under trykk.

ARK 14 – vannenergiverk.
Hva driver generatoren i vannenergiverk? Enn i vindturbiner?

ARK 15 – vindenergiverk.

Dere skal nå få jobbe med små dampdrevne energiverk. Hver gruppe får to hver; et med stempelmotor og et med turbin. 

Vi kjører to aktiviteter parallelt og etter 40 minutter bytter vi aktivitet.
Ta en gjennomgang av utstyr før gruppene starter med oppdraget. 

Stirlingmotor er en type motor med utvendig forbrenning og den har et telt tett system (i motsetning til forbrenningsmotorene hvor forbrenningen skjer inne i stemplene).  Dere må fylle på med rødsprit før dere tenner veken. Motoren må hjelpes i gang. Husk verneutstyr: briller og hansker til håndtering av tørris.

Praktisk info til dampmaskin/turbin. Dere får en dampmaskin og en dampturbin. Før dere tenner på brenselet må det etterfylles med vann. Det er viktig å holde vann-nivået oppe. Legg i brenseltabletter uten å dra skuffa helt ut. Maskinene må smøres underveis. Husk å bruke vernebriller. Beredskapsansvarlig må påse at sikkerhetskrav blir overholdt. Fyll inn delrapporten på Læringsportalen. 
 
La ARK 16 - dampdrevet energiverk stå på under aktivitet. 
 
Elevene følger med på demonstrasjonen av utstyret og jobber deretter selvstendig i gruppe. De bruker sikkerhetsutstyr. Alle jobber med delrapport på Læringsportalen.
Denne aktiviteten skjer parallelt med aktivitet 2.2.3. Stirlingmotor

Vedlegg til aktivitet:


Aktivitet7. Elevark_dampdrevne energiverk.pdf

Presentasjon_Engia_dag2.pptx

Det ligger en animasjon på Læringsportalen. Linken til denne er:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f0/Steam_engine_in_action.gif



8. Stirlingmotor

Læringsmål:

  • Eleven skal kunne forklare hvordan vi kan produsere elektrisk energi med kull, vann og vind, og peke på noen likheter.
  • Elevene skal kunne gi en beskrivelse av begrepene; energi, energioverføringer, energitap, stillingsenergi, bevegelsesenergi
  • Elevene skal kunne forklare hva en energikilde er og kunne gi noen eksempler på energikilder.
  • Elevene skal kunne argumentere for fordeler og ulemper ved bruk av både fornybare energikilder og fossilt brensel.

Gjennomføring og metodikk

Newton-lærer (NL) innleder. Det er samme innledning til dette oppdraget og også oppdraget som gjelder dampdrevne energiverk. 
Hva bruker vi fossilt brensel til? 
Mål:  dialog med elevene.  Hva kan vi lage/bruke av råolje og naturgass? I går undersøkte dere hvilke energikilder de ulike landene bruker til strømproduksjon. Hva fant dere ut da?...  Så både Iran, Jemen og Polen bruker nesten utelukkende fossilt brensel til sin strømproduksjon. 
Fossilt brensel består som tidligere nevnt av hydrokarboner.

ARK 10 – hydrokarboner
som energikilde. Alle hydrokarboner brenner når de blir antent. Jo kortere kjede med C-atomer, jo lettere blir hydrokarbonet antent. Ta denne vedkubben. Gjennom forbrenning av denne frigjøres energi og vi får varmeenergi. En vedkubbe er ikke fossilt brensel. Men prosessen er den samme.

ARK 11 – forbrenning.
Blandingen av oktan og oksygen er en eksplosiv blanding. Her ser vi den venstre siden av den kjemiske reaksjonen som skal skje: 2 C8H18 + 25 O2 = (TRYKK TIL NESTE BILDE ARK 12)  

16 CO2 + 18 H2O + varme (energi). Energi blir frigitt i form av varme. Denne energien kan brukes for å gi varme i et hus, fart til en bil og mange andre ting. 
I all hovedsak er forbrenningen i kroppen deres den samme kjemiske prosess som ved forbrenning av bensin i en bilmotor. I en bensinmotor antennes drivstoffet av en gnist. Det avfyres en «filmbokskanon» for å demonstrere hvordan en bensinmotor antenner drivstoffet. PANG! 
 
Se filmen Kraftskolen del 2

Elev assisterer under forsøket med Herons kule. Vi skal nå bruke naturgass til å varme vann. Oppfinnelsen er 2000 år gammel og oppfunnet av Heron von Alexandria og heter derfor Herons kule. Hva er det som skjer? Dampen strømmet ut av dyser på siden av kulen og får den til å rotere. Hva har skjedd hvis vi ikke hadde hatt de åpne dysene? Glasset ville knust. Dette er en veldig tidlig utgave av dampmaskinen og dampturbinen. 
Dere jobbet i går med generering av elektrisk energi. Kan vi generere elektrisk energi med Herons kule? Hva trenges for å få det til? Hva måtte dere gjøre i går for å få produsert elektrisk energi?

Når man beveger en magnet i nærheten av en spole får man generert elektrisk energi. Som dere så på filmen ble det nevnt at energiverk som produserer elektrisk energi kan drives av ulike brensler. Det samme gjelder de landene som er representert her i forskerteamet. Alle her bruker ulike energikilder til produksjon av elektrisk energi. Hvilke kilder bruker dere i Norge og Danmark til produksjon av elektrisk energi? Norge vann. Danmark kull, men skiller seg også ut som det landet som har forholdsvis stor strømproduksjon gjennom vindturbiner. Hva bruker dere i Iran, Polen, Jemen og Frankrike? Gass, kull, olje og kull. Felles for disse energiverkene er at de har en turbin som drives rundt og som igjen driver en generator.

ARK 13 - Energiverk
Her ser dere en illustrasjon av et dampdrevet energiverk. Altså ulike brenslet kan brukes. Hva driver generatoren? Damp under trykk.

ARK 14 – vannenergiverk.
Hva driver generatoren i vannenergiverk? Enn i vindturbiner?
ARK 15 – vindenergiverk.

Dere skal nå få jobbe med små dampdrevne energiverk. Hver gruppe får to hver; et med stempelmotor og et med turbin. 

Vi kjører to aktiviteter parallelt og etter 40 minutter bytter vi aktivitet.
Ta en gjennomgang av utstyr før gruppene starter med oppdraget. 

Stirlingmotor er en type motor med utvendig forbrenning og den har et telt tett system (i motsetning til forbrenningsmotorene hvor forbrenningen skjer inne i stemplene).  Dere må fylle på med rødsprit før dere tenner veken. Motoren må hjelpes i gang. Husk verneutstyr: briller og hansker til håndtering av tørris.

Praktisk info til dampmaskin/turbin. Dere får en dampmaskin og en dampturbin. Før dere tenner på brenselet må det etterfylles med vann. Det er viktig å holde vann-nivået oppe. Legg i brenseltabletter uten å dra skuffa helt ut. Maskinene må smøres underveis. Husk å bruke vernebriller. Beredskapsansvarlig må påse at sikkerhetskrav blir overholdt. Fyll inn delrapporten på Læringsportalen. 
 
La ARK 16 - dampdrevet energiverk stå på under aktivitet. 
 
 
Elevene følger med på demonstrasjonen av utstyret og jobber deretter selvstendig i gruppe. De bruker sikkerhetsutstyr. Elevene jobber med delrapporten på Læringsportalen. Dette aktiviteten skjer parallelt med oppdraget som gjelder dampdrevne energiverk. 

Vedlegg til aktivitet:


Her er en oversikt over dokument som ligger på Læringsportalen:

Presentasjon_Engia_dag2.pptx

 
Det er også en animasjon av stirlingmotoren på portalen og linken til den er:
http://www.ulrich-rapp.de/stoff/pc/cad/Stirling.gif



9. CO2 - karbondioksid

Læringsmål:

  • Elevene skal kunne argumentere for fordeler og ulemper ved bruk av både fornybare energikilder og fossilt brensel.

Gjennomføring og metodikk

Newton-lærer (NL) starter med en intro om CO2 i amfiet. Deretter jobber elevene i grupper med tørris. Underveis kan NL gjennofe demoforsøk med enkeltgrupper for å sette i gang diskusjon hos elevene. Etter praktiske forsøk samler NL elevene til felles oppsummering, og de praktiske erfaringene knyttes sammen med reelle prosjekt med CO2-fangst og lagring. 

Forslag til innledning: 
Starter i amfiet – demonstrasjon av Newton-lærer.  Vi har snakket tidligere i dag om at forbrenning av hydrokarboner gir energi, f.eks. i form av varme. Det er ikke kun energi som kommer ut av en forbrenningsprosess. Om dere husker så hadde vi en kjemisk ligning tidligere, etter forbrenning 
Newton-lærer skriver på Smartboard og sammen med elevene diskuterer seg frem til ligningen.

CH4  + 2O2 → CO2 + 2H2O + varme (energi)

Nå skal vi jobbe videre og i neste oppdrag skal dere bli bedre kjent med egenskapene til CO2, - som vi får gjennom forbrenning. Har vi flere navn på gassen? Karbondioksid. Kullsyre i brus (i kontakt med vann dannes karbonsyre H2CO3). Nå har vi snakket om at vi får CO2 ved forbrenning av fossilt brensel. Er det flere plasser vi får CO2? Vi puster det ut, og planter og trær omdanner det til oksygen. Klimagass, de menneskeskapte utslippene fra fossilt brensel, er med på å øke drivhuseffekten.  

Dere skal arbeide selvstendig på laben med CO2. Vi skal bruke tørris som er CO2 i fast form. Den har en temperatur på - 78,5°C, og krever at alle bruker vernebriller og hansker.  Hvert enkelt land får tildelt utstyr og oppdragsark til å gjennomføre forsøk med tørris. Det vil bli gjort som demoforsøk underveis. Før dere begynner må vi gå gjennom noen begreper veldig kort. Hva er indikator? Sier noe om hvilken pH vi har på en løsning. Hva vet dere om pH i vann? Den er nøytral, pH7.  


Oppsummering i amfiet: 
Fotosyntesen trekker ca. 60 milliarder tonn CO2 ut av lufta per år (snl.no), og samme mengde føres tilbake gjennom åndedretts- og forråtnelsesprosesser.  Dette er et naturlig kretsløp. I tillegg tilføres CO2 til atmosfæren gjennom menneskelig aktivitet. Gjennom forbrenning av fossilt brensel tilføres ca. 6 milliarder tonn CO2 årlig. I tillegg ca. 2 milliarder tonn fra landbruket. 

 CO2 er en klimagass. Det vil si, at det er en av de gassene som er med på å forsterke drivhuseffekten. Hva gjør drivhuseffekten? Drivhuseffekten sørger for at noen av solstrålene holdes tilbake i atmosfæren slik at vi har en gjennomsnittstemperatur på ca. 15 varmegrader. Dersom drivhuseffekten blir forsterket, øker også gjennomsnittstemperaturen på jorda. Dette vil få flere konsekvenser, bl.a. smelting av de store isområdene. CO2 står for ca. 60 % av den menneskeskapte forsterkningen av drivhuseffekten frem til i dag (kilde: snl.no). 

Hvor mye CO2 –utslipp har de ulike landene i forskerteamet per innbygger? De beredskapsansvarlige får si hva de har funnet ut. Hva fant dere, informasjonsansvarlige, ut når det gjelder forbruk og antall jordkloder? Det er også mange land i bl.a. Afrika som har et lavt forbruk (eller økologisk fotavtrykk). Så lavt at dersom alle på jorden har likt forbruk som dem, ville vi bare forbruke 0,3 jordkloder. En av våre største utfordringer er å få ned utslippene av CO2, samtidig som vi ønsker å få de fattige landene opp på en bedre levestandard. Hvordan skal vi få dette til? 
Diskusjon og innspill fra elevene

I tillegg til å redusere de rike landenes forbruk, er det også viktig å forske på metoder som gjør at vi kan begrense utslippet av karbondioksid til atmosfæren. Noen som har noen forslag?  En metode er å fange CO2 og lagre den trygt etterpå. Det gjøres i dag forskning og forsøk på å lagre CO2 nede i grunnen. ARK 17. Vi vet at olje og gass ligger lagret i naturen under tette bergarter i flere hundre tusen år, og forskere håper at CO2 gassen også kan holdes lagret på denne måten i f.eks. et tomt gassfelt. Kilde: sintef

ARK 18 – Snøhvit. Et eksempel av ulike metoder å lage CO2 er Snøhvitfeltet i Norge; verdens nordligste gassfelt til sjøs. Gassen sendes til land gjennom en 143 km lang rørledning, inn til Melkøya utenfor Hammerfest. En egen rørledning sørger for at CO2 fra Melkøya-anlegget sendes tilbake til Snøhvit-feltet. Der lagres den i et egnet geologisk lag av porøs sandstein kalt Tubåen-formasjonen. Denne strukturen ligger 2500 meter under havbunnen og under de gassførende lagene på Snøhvit. En skiferkappe ligger over sandsteinformasjonen og sørger for at CO2-gassen holder seg nede i undergrunnenCO2 er i flytende form når den blir ført i rørledningen til sandsteinformasjonen. 
Over 700 000 tonn CO2 skal hvert år lagres på denne måten. Dette tilsvarer utslippsmengden fra 280.000 biler per år. Et eget overvåkningsprogram er etablert for å undersøke hvordan CO2 oppfører seg i reservoaret. Dette er delvis finansiert av EU. 
Statoil er operatør for utbygging og drift av Snøhvit. Gassproduksjonen startet i oktober 2007 og den første CO2 ble injisert i reservoaret i april 2008. Kilde: Statoil ; 

Kan brukes hvis ønskelig: La oss si vi har 1 kg CO2 i fast form. Dersom denne ble omgjort til gassform, hvor stort ville volumet være? 1 kg CO2 = 509 liter  



Elevene får muligheten til å delta aktivt med spørsmål og kommentarer i NLs demonstrasjon. Deretter skal de jobbe med konkrete oppgaver med tørris. Til slutt blir det en oppsummering hvor elevene deltar aktivt

Vedlegg til aktivitet:


Oppdragsark: 
Aktivitet9. Elevark_karbondioksid.pdf
 
Her er en oversikt over dokument som ligger på Læringsportalen:
 
 
Det er også noen linker til fagstoff på Læringsportalen:
  • Drivhuseffekten: http://www.viten.no/?drivhuseffekten
  • Hvorfor skjer global oppvarming?: http://www.viten.no/?globaloppvarming_hvorfor

 

Tekniske fakta om karbondioksid: 
Læringsportal_Tekniske fakta om CO2.pdf




10. Refleksjonsoppgave

Læringsmål:

  • Eleven skal kunne forklare hvordan vi kan produsere elektrisk energi med kull, vann og vind, og peke på noen likheter.
  • Elevene skal kunne beskrive sine observasjoner fra induksjonsforsøket, og hvilke faktorer som har betydning for indusert strøm.
  • Elevene skal kunne gi en beskrivelse av begrepene; energi, energioverføringer, energitap, stillingsenergi, bevegelsesenergi
  • Elevene skal kunne forklare hva en energikilde er og kunne gi noen eksempler på energikilder.
  • Eleven skal beskrive hvordan sandstein ser ut hvorfor denne kan lagre råolje og naturgass.
  • Elevene skal kunne beskrive hvordan en takbergart og en kildebergart ser ut, og hvordan funksjonen til disse bergartene er i forbindelse med dannelse og lagring av olje og gass.
  • Elevene skal kunne beskrive hvordan råolje og naturgass er blitt dannet, og gi eksempler på hvor forekomster av disse råstoffene finnes.
  • Elevene skal kunne beskrive en metode for leting etter olje og gass.
  • Elevene skal kunne argumentere for fordeler og ulemper ved bruk av både fornybare energikilder og fossilt brensel.

Gjennomføring og metodikk

Presenterer siste oppgave for landslagene. Oppgaven gjøres muntlig, og blir liggende inne på læringsportalen tilgjengelig for klasselærer og Newton-lærer. 

a) Hvilke typer energikilder for produksjon av elektrisk energi brukes i Norge i dag? Hva er fordelene og ulempene ved disse?

b) Hvilke energikilder for produksjon av elektrisk energi mener du Norge bør satse på? Velg en energikilde (vann, vind, gass e.l.) og forklar hvordan produksjonen fungerer. Hvorfor mener du vi må satse på denne energikilden?

c) En stor risiko ved produksjon av olje og gass er faren for oljekatastrofer til havs. Gi eksempler på framgangsmåter ved oljevernaksjoner. Hvilket utstyr brukes for å bekjempe ulike typer oljesøl? Hvilke skader kan oljekatastrofer gjøre på miljøet?

Dere skal besvare en to-delt oppgave. Besvarelsen skal gjøres muntlig.


Diskuter sammen i landslaget, og bli enig om innholdet i svaret. Tips! Det kan være lurt å sette opp en kort disposisjon som hjelp til den muntlige besvarelsen. 

  • Velg en fornybar og en ikke-fornybar energikilde, og forklar hvordan vi kan produsere elektrisk energi fra disse. 
  • Forklar kort hvordan olje og gass er blitt dannet, og gi minst ett eksempel på hvordan fossilt brensel kan anvendes. 




Newton-modul nr. 1860

Best egnet for 8.-10. årstrinn
Tidsbruk 10 timer