Oppgave 2 (Kjemi på ungdomstrinnet og for lærere 25 %) I Kunnskapsløftet (LK06) står det i læreplanen i naturfag under kompetansemål for 10.

Transkript

1 SENSURVEILEDNING EMNEKODE OG NAVN* Naturfag 1, Na130 Kjemi (50 %) SEMESTER/ ÅR/ EKSAMENSTYPE* Høst timers skriftlig eksamen KJEMI Oppgave 1 (Kjemi på barnetrinnet 25 %) I Kunnskapsløftet (LK06) står det i læreplanen i naturfag under kompetansemål for 7. årstrinn: Mål for opplæringen er at elevene skal kunne Beskrive sentrale egenskaper ved gasser, væske og faste stoffer og faseoverganger ved hjelp av partikkelmodellen Forklare hvordan stoffer er bygd opp og hvordan stoffer kan omdannes ved å bruke begrepene atomer og molekyler Gjennomføre forsøk med kjemiske reaksjoner og forklare hva som kjennetegner disse reaksjonene a) Du er ny som lærer ved en 1 10 skole, og har undervisning på mellomtrinnet. Dermed er du blitt med i en gruppe som skal retolke læreplanen for dette trinnet. En av kollegene dine snakker om at her må vi tenke på både på makro og mikronivå, spesielt i hovedområdet Fenomener og stoffer. Hva ligger i begrepene makro og mikronivå? Hvor vil du plassere inn kompetansemålene over, og på hvilket klassetrinn vil du legge undervisningen i disse kompetansemålene? Begrunn svarene. b) Hvordan vil du forklare hva som ligger i begrepene atom og molekyl for elevene på det trinnet du mener dette stoffet hører hjemme? c) Du stusser på at begrepet ion ikke står i kompetansemålet, og bestemmer deg for å inkludere begrepet i den lokale læreplanen og i undervisningen. Hva ligger i dette begrepet og hvordan vil du introdusere det for elevene? d) Til å forklare hvordan stoffer er bygd opp, har du bestemt deg for å bruke vanlig bordsalt (NaCl) og vann. Forklar forskjellen mellom og oppbygningen av disse stoffene for deg selv og på elevnivå. e) Du har bestemt deg for å bruke reaksjonen mellom natron (natriumhydrogenkarbonat, NaHCO 3 ) og edikksyre (CH 3 COOH) som ett eksempel på en kjemisk reaksjon, og vil også at elevene skal prøve å finne ut hva som skjer. Først lager du en vellykket kindereggbombe som viser elevene at det må dannes noe i denne reaksjonen som øker volumet (av gasser, CO 2 og vanndamp) inne i egget. Deretter lar du elevene gjøre forsøket i et lite glass. En av elevene sier at det koker i glasset når gassutviklingen skjer. Dette er et eksempel på en hverdagsforestilling. Hvordan skal du få eleven til å forstå hva som egentlig skjer i reaksjonen og hva som karakteriserer den? Få også med begrepene i kompetansemålet som handler om omdanning av stoffer. f) Hvordan vil du forklare for deg selv hva som skjer i denne reaksjonen? Skriv reaksjonslikning. g) Gi minst ett eksempel på andre reaksjoner/reaksjonstyper som kan brukes i undervisningen (gjerne med forsøk) av kompetansemålet om reaksjoner og karakteristika for kjemiske reaksjoner. Forklar hva som skjer i reaksjonene, gjerne med reaksjonslikning. Oppgave 2 (Kjemi på ungdomstrinnet og for lærere 25 %) I Kunnskapsløftet (LK06) står det i læreplanen i naturfag under kompetansemål for 10. årstrinn:

2 Mål for opplæringen er at elevene skal kunne Gjennomføre forsøk for å klassifisere sure og basiske stoffer Planlegge og gjennomføre forsøk med påvisningsreaksjoner, separasjon av stoffer i en blanding og analyse av ukjent stoff Gjøre forsøk med og beskrive hydrokarboner, alkoholer og karboksylsyrer og noen vanlige karbohydrater I tillegg til å undervise på mellomtrinnet, får du naturfag i 10. klasse. Skolen har bestemt at målene over skal undervises på dette trinnet. Du vil velge først velge forsøk som kombinere de to første målene, og tar utgangspunkt i et forsøk du finner i en kjemibok for videregående skole. I dette forsøket inngår løsninger av saltsyre, svovelsyre, eddiksyre (CH 3 COOH), natriumhydroksid (populærnavn: natronlut), kobber(ii)sulfat, natriumklorid, natriumsulfat og ammoniakk samt løsning av bariumnitrat og BTB eller rødkålsaft og ph papir. I tillegg finner du frem en løsning av sølvnitrat. a) Skriv formel for minst fire av forbindelsene over. b) Du bestemmer deg for at du vil starte med et forsøk for å klassifisere de sure og basiske stoffene i forsøket fra videregående skole. Lag en skisse til et slikt forsøk for dine elever. c) Du ser også at forsøket over kan brukes til å påvise sure og basiske løsninger, men ikke hvilken syre eller bare du har. Du bestemmer deg for at du i tillegg vil bruke fellingsreaksjoner for påvisning av kloridioner og sulfationer. I tillegg til de løsningene du har funnet frem, finner du frem en løselighetstabell. i) Først tenker du over hvordan du vil forklare for dine elever hva en fellingsreaksjon er (gjerne ved hjelp av en demonstrasjon med andre stoffer enn de i forsøket fra videregående skole). ii) Deretter lager du et lite forsøk for elevene hvor de lærer å påvise klorider og sulfater. Hvordan vil du legge opp dette forsøket? d) Tilslutt lager du en detektivoppgave for dine elever der du bruker stoffene i forsøket fra videregående skole, men bestemmer deg for å ta bort ammoniakk og kobber(ii)sulfat. Forsøket skal elevene planlegge selv ut fra de kunnskapene de har tilegnet seg fra de to forsøkene de alt har gjort. Du er ikke helt trygg på alle at elevgruppene dine klare det, og lager et forslag til gjennomføring for din egen del (plan B). Hvordan ser denne planen ut? e) Senere på året skal elevene ha undervisning i organisk kjemi. Både du og læreboka starter med de enkleste forbindelsene hydrokarbonene. Elevene har hatt om bindinger i 9. klasse, så du vil starte med et forsøk som viser elevene hva som er karakteristisk for og skiller de tre gruppene hydrokarboner med åpen kjede (alifatiske) alkaner, alkener og alkyner. Lag en skisse til et slikt forsøk du velger selv hvilken modell/hvilke modeller du vil bruke. RELEVANT PENSUMLITTERATUR * James E. Brady (2004): Generell kjemi, 2. utgave, Tapir Akademisk forlag eller James E. Brady (2000): Generell kjemi, 1. utgave, Tapir Akademisk forlag eller Jan Sire (1998): Chemica, 2. utgave, Fagbokforlaget. Tabeller og formler i kjemi 2KJ og 3KJ, Gyldendal undervisning, Kari Feren (2009): Na130 Laboratorieøvelser i kjemi. Tapir kompendium.

3 EKSAMENSKRAV* Oppgavebesvarelser i kjemi bør inneholde flest mulig av elementene som ligger i forslag til løsning under. Oppgave 1 (Kjemi på barnetrinnet 25 %) OBS! På denne oppgaven er det på de fleste spørsmålene ikke entydige svar. God argumentasjon og begrunnelser gir uttelling så lenge de er rimelige i forhold til hva som kan forventes på mellomtrinnet. a) Begrepene makro og mikronivå brukes i kjemien for å beskrive stoffer og det som kan observeres når stoffene reagerer. På makronivå ser vi på det som ofte kalles fysiske egenskaper, som farve, ledningsevne, aggregattilstand ved romtemperatur i tillegg til spesielle kjennetegn ved kjemiske reaksjoner som gassutvikling, farveendring, utfelling osv. På mikronivå beskriver vi de kjemiske egenskapene til stoffene som oppbygning av partikler, hvilke partikler som reagerer, hvilke bindinger som brytes og nye som dannes og hvilke nye kombinasjoner partiklene går inn i ved en kjemisk reaksjon. Kort oppsummert kan man si at makronivået handler om det vi ser på stoffnivå, mens mikronivået handler om det som skjer på partikkelnivå, og som forklarer observasjoner vi kan gjøre på makronivå. Det første kompetansemålet over, kan både sees som både et makro og et mikronivåmål. Å beskrive egenskaper som at stoffet har fast form, er en væske eller en gass ved romtemperatur er makronivå. Å bruke modellen til å forklare egenskaper som partikkelbevegelse, gitterstruktur i faste stoffer og krefter mellom partiklene og hva som skjer med dem ved faseoverganger, slik kompetansemålet krever, hører til på mikronivå. Det andre målet over - å forklare hvordan stoffer er bygd opp og kan omdannes ved å bruke begrepene atomer og molekyler hører til mikronivået. Det tredje kompetansemålet fremstår som et mål på makronivå så lenge man ikke går inn på hva som skjer med partiklene i en kjemisk reaksjon/de kjemiske reaksjonene som gjennomføres. Det er ikke et krav slik dette kompetansemålet er formulert, men det kan knyttes sammen med det andre målet, og da komme inn på omdanning av stoffer. Siden kompetansemålene beveger seg både på makro og mikronivå, synes det naturlig å legge undervisningen til 7. trinn, der de fleste av elevene vil ha et høyere abstraksjonsnivå enn på 5. og 6. trinn. Det er også mulig å starte gradvis, på makronivå, og så ta opp stoffet igjen og gå mer inn på mikronivå etter hvert som elevene blir eldre. b) Siden elevene befinner seg på 7. trinn vil det være naturlig å ta med at atomer er stoffenes og naturens byggesteiner, men at også de er bygd opp av mindre partikler uten å gå nærmere inn på det (kanskje for spesielt flinke og interesserte elever ville det være naturlig). Det er naturlig å ta med at molekyler er atomer som holdes sammen, og at ulike stoffer består av ulike atomer i ulikt antall. Eksempler er viktige, vann er et naturlig eksempel og kanskje druesukker, uten å gå inn på selve strukturen. Her kan det også være naturlig å si at når det skjer kjemiske reaksjoner omgrupperes atomene og stoffene som reagerer omdannes til nye stoffer med andre sammensetninger av atomer. Tror det i den sammenheng kan være naturlig å ta med at ingen atomer forsvinner eller kommer til i en kjemisk reaksjon, de bytter bare plass. c) Et ion er et ladd atom eller en ladd atomgruppe. Elevene er blitt introdusert til begrepene atom og molekyl, og de har fått vite at atomer består av mindre partikler. Elevene kan forklares at partikler kan være ladde, kanskje bruke statisk elektrisitet som referansepunkt, at atomer inneholder noe vi kaller elektroner som er negativt ladde og at mange atomer kan gi fra seg eller ta opp elektroner. Da blir atomene ladet, og vi kaller dem da ioner. Tror det rekker at elevene har hørt begrepet og tenkt litt på hva det kan være, samtale i klassen kan være lurt. Dette kan føre til en modning som gjør det enklere å få rett innhold i begrepet på ungdomstrinnet. d) Forklaring for meg selv: Vann er en molekylforbindelse der atomene er holdt sammen med polare kovalente bindinger. Molekylene i stoffet er bygd opp at to H atomer og ett O atom. Oksygenatomet er bundet til de to hydrogenatomene. Vann har formelen H 2 O. Jeg ville

4 også tegnet et vannmolekyl som viser at det er et vinklet molekyl (pga. de to ledige elektronparene i oksygen). NaCl, natriumklorid, er et salt som er bygget opp av ionene Na + og Cl -. I fast form ligger ionene ordnet i et ionegitter, og holdes sammen med ionebindinger mellom ulikt ladde ioner. Forklaring for elevene: Vann stoff som er bygget opp av molekyler. Hvert vannmolekyl er bygget opp av to atomer av grunnstoffet hydrogen og et atom av grunnstoffet oksygen. Når vi skal si noe om atomer av ulike grunnstoffer bruker vi bokstaver for å vise hvilket stoff vi har (symbol kan være for abstrakt for flere av elevene). Hydrogen har bokstaven H og oksygen bokstaven O. For å vise at vi har to H atomer og ett O atom, skriver vi H 2 O. Bordsalt er bygget opp av ioner, natriumioner som har mistet en negativ ladning og klor(id)ioner, som har tatt opp en negativ ladning. Siden de har ulike ladninger vil de søke sammen, kanskje sammenlikne med jente og gutt og kjærestepar. For å vise hvordan stoffet er satt sammen, bruker vi bokstavene Na for natriumionene og Cl for klo(id)ionene. I en saltkrystall er det alltid like mange natrium og klor(id)ioner, derfor skriver vi NaCl. e) Her kan det være greit å starte en diskusjon i klassen, og spørre blant annet om hva som skjer når vi koker vann. Få elevene med på at vi må varme opp vannet, og at når vi har varmet opp vannet lenge nok, så vil det koke. Koking er altså en prosess som krever energi. Neste spørsmål kan være om vi trengte energi når vi blandet eddik og natron. De fleste har vel satt at det måtte vi ikke. Derfra er det mulig å gå tilbake til kompetansemålet om partikkelmodellen og sammenholde koking med det vi har snakket om der. Når det gjelder reaksjonen mellom natron og eddik, kan vi gå tilbake tilkompetansemålet om oppbygging og omdanning av stoffer og få elevene med på at her har det skjedd en kjemisk reaksjon. Når vi blander eddik og natron får vi dannet nye stoffer, ett av dem er en gass som bruser opp av løsningen, denne gassen heter karbondioksid. f) For meg selv ville jeg forklare at her har det skjedd en kjemisk reaksjon. Eddiksyre er en syre og hydrogenkarbonationer, HCO 3 -, er en base. Når natron og eddiksyre reagerer med hverandre får vi dannet vann og karbondioksid i tillegg til natriumioner og restene av eddiksyren (CH 3 COO - ) som forblir i løsningen: CH 3 COOH (aq) + NaHCO 3(s) CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l) + CO 2(g) g) Det er mulig å bruke en fellingsreaksjon for å vise hva som er karakteristisk for visse reaksjoner. Gjerne i kombinasjon med en diskusjon av hva det er som gjør at vi har fjell og hvorfor sjøvann er salt. Det kan gi elevene en forståelse av at noen stoffer er uløselige og noen løselige. Kanskje også introdusere begrepet salt som et videre begrep enn når det brukes om salt på maten, jfr. over. Ved å vise en felling, eller la elevene gjøre en selv, kan de få forståelse av at fjell er bygget opp av uløselige stoffer, mens bordsalt, som de nok kjenner til er løselig, er det mye av i havet nettopp fordi det er løselig. Det kan være lurt å bruke stoffer som gir et farvet salt, for eksempel bly(ii)nitrat (Pb(NO 3 ) 2 ) og kaliumiodid (KI), som gir det uløselige intenst gule saltet blyiodid (PbI 2 ). Siden blyforbindelser er giftige, må dette utføres som et demonstrasjonsforsøk. Pb(NO 3 ) 2(aq) + 2KI (aq) PbI 2(s) + 2K + (aq) + 2NO 3 - (aq) Oppgave 2 (Kjemi på ungdomstrinnet og for lærere 25 %) a) Formel for stoffene i oppgaven: Stoff Saltsyre HCl Svovelsyre H 2 SO 4 Natriumhydroksid NaOH Kobber(II)sulfat CuSO 4 Natriumklorid NaCl Natriumsulfat Na 2 SO 4 Ammoniakk NH 3 Formel

5 b) Forsøket forutsetter at elevene har lært om syrer og baser (og sure og basiske løsninger), og vet hva som karakteriserer dem, blant annet at ph i syrer er lav og i baser høy, over 7, og at sterke syrer har lavere ph enn svake syrer og tilsvarende at sterke baser har høyere ph enn svake. De sure og basiske stoffene i forsøket fra vgs. er saltsyre, svovelsyre, natriumhydroksid, eddiksyre og ammoniakk. Skisse til et forsøk: Elevene får utdelt løsninger (med samme konsentrasjon) av de 5 stoffene på små dråpeflasker. Stoffene fordeles slik at de kan måle ph med ph papir, for eksempel i brønner på en mikroplate. Med PH papir (og BTB) kan elevene gruppere stoffene som sure eller basiske. Hvis de bruker rødkålsaft og ph - papir kan de sjeldne mellom svake og sterke syrer og baser på to måter. Elevene klassifiserer stoffene i forsøket som sure og basiske. c) Fellingsreaksjoner som påvisningsreaksjoner: i) En fellingsreaksjon er en reaksjon der vi blander løsninger av løselige stoffer og får dannet et uløselig stoff (salt) ved rekombinasjon av ionene i blandingen. For å forklare elevene kan vi løse opp to løselige salter i hvert sitt reagensglass og blande de to løsningene. Forklaringen kan likne på den i oppgave 1g), men siden de går i 10. klasse, har de bedre kunnskaper om atomenes bygning og hva et ion er, så her kan vi snakke om nye ionekombinasjoner. Også for disse elevene kan det være lurt å trekke inn forhold i naturen, som fjell og sjøvann. ii) Forut for selve forsøket ville jeg forklart elevene at fellingsreaksjoner kan brukes til å påvise bestemte ioner, og at en del klorider og sulfater er uløselige. Jeg ville laget en enkel løselighetstabell for dem, som inkluderte kationene Na +, Ag +, Ba 2+ og anionene NO 3 -, Cl - og SO 4 2-, à la den under. Løselighetstabell En tabell som viser om kombinasjonene av positive og negative ioner danner et løselig eller uløselig/tungt løselig salt. NO 3 - Cl - SO 4 2- Na + L L L Ag + L U T Ba 2+ L L U L betyr at stoffet løser seg lett i vann. T betyr at det bare løser seg litt (tungt løselig) og U betyr at det er uløselig i vann. Deretter ville jeg la elevene fordele syrene fra forsøket over i brønner (eller reagensrør) og i tillegg gi dem dråpeflasker med natriumklorid og natriumsulfat, 2 prøver av hvert stoff. Til den ene prøven skulle elevene tilsette bariumnitrat og til andre sølvnitrat. Elevene har lært fra tabellen at begge disse stoffene er løselige. De kan også bruke tabellen og finne ut at de får fellinger når de blander stoffene med kloridioner saltsyre og natriumklorid med sølvnitrat og tilsvarende fellinger når de tilsetter bariumnitrat til stoffene med sulfationer svovelsyre og natriumsulfat. Jeg ville også latt dem tilsette begge stoffene til eddiksyre for at de skal se at her får de ingen fellinger. d) Plan B for detektivoppgaven Elevene skal bestemme i hvilken prøve de finner saltsyre, svovelsyre, eddiksyre, natronlut, bordsalt (natriumklorid) og natriumsulfat. Elevene prøver er nummerert fra 1 til 6 før de deles ut. For min egen oversikt og for å kunne hjelpe elever som får problemer, lager jeg en enkel tabell som viser hvordan forsøket kan legges opp (se neste side). Selv om jeg viser elevene oppsettet, vil jeg utfordre dem ved å spørre hvorfor jeg har satt opp tabellen på denne måten, og hvordan dette kan gjøre det mulig å identifisere de ulike stoffene.

6 Prøve/ Tilsatt ph papir og BTB/ rødkålsaft Ba 2+ Ag Dessuten lager jeg en reaksjonstabell for meg selv, som viser resultatet for de ulike stoffene som skal påvises: Tilsatt HCl H 2 SO 4 CH 3COOH NaOH NaCl Na 2 SO 4 ph papir og Surt Surt Litt mindre Basisk Nøytralt Nøytralt BTB/ rødkålsaft surt Ba 2+ Ingen rx. Felling Ingen rx. Ingen rx. Ingen rx. Felling (BaSO 4 ) Ag + Felling Felling* Ingen rx. Ingen rx.** Felling (AgCl) Felling* (Ag 2 SO 4 ) * Denne fellingen er usikker, sølvsulfat er tungt løselig, men gir ikke alltid fellling før ved relativt høye konsentrasjoner. ** Det hender vi får en midlertidig felling her, men den pleier å forsvinne. Kan også få felt sølv (Redoksreaksjon mellom Ag + og OH - ). e) Organisk kjemi: For meg selv: Alkaner, alkener og alkyner skiller seg ad ved type binding som inngår i molekylet. Siden det bare er åpne kjeder som skal tas med, kan vi sette opp følgende oversikt: Alkaner - åpne kjeder med bare enkeltbindinger, -, mettete forbindelser Alkener - åpne kjeder med minst en dobbeltbinding, =, umettete forbindelser Alkyner - åpne kjeder med minst en trippelbinding,, umettete forbindelser Hydrokarbonene danner en homolog rekke - fra ett til svært mange C-atomer i kjeden. Det kan være lurt å starte med noen av de enkleste hydrokarbonene, for eksempel de med to (et ) eller tre (prop ) C atomer i kjeden, og så arbeide seg videre derfra til de større. Forut for forsøket ville repetere kort om bindinger og fortelle elevene at det mellom to C atomer kan være enten -, = eller, og at hvert C atom må ha totalt 4 bindinger. Jeg spør dem også hvorfor, for å få frem 4 elektroner i ytterste skall. Som forsøk, ville jeg begynt med elevene. To elever rygg mot rygg, kan illustrere et C atom, og en elev med bare en hånd fri kan illustrere et H atom. På den måten kan vi få bygd opp, i et slags rollespill, både etan (C 2 H 6 ), eten (C 2 H 4 ) og etyn (C 2 H 2 ), og vist hva som er karakteristisk for de tre gruppene. Derfra er det mulig å introdusere kulepinnemodeller, og la elevene bygge både metan og større hydrokarboner innenfor alle de tre gruppene. Kanskje vil noen også utfordre hverandre og læreren ved å bygge modeller med flere dobbeltbindinger eller trippelbindinger eller ha med begge bindingstypene. Det vil kunne utfordre meg som lærer, men jeg kunne også utfordre elevene tilbake ved å få dem til å finne navn på egen hånd, og eventuelt finne ut hvordan vi navnsetter også forgrenede hydrokarboner. Det siste kan mest aktuelt for flinke elever. Så ville jeg startet selve undervisningen i emnet med en oppsummering av det elevene hadde funnet ut/gjorde i forsøket, og gått nærmere inn på de tre ulike gruppene og deres egenskaper på makro- og mikronivå. Hjelpemidler: Kalkulator, Tabeller i kjemi, Kunnskapsløftet (LK06)

7 Form/ struktur/ språklig fremstilling og logisk sammenheng Fremgår av oppgavesettet og forslag til løsninger på oppgavene. OPPGAVENS KARAKTER TOLKING AV OPPGAVETEKSTEN Oppgavene er konkrete, men løsningene trenger ikke være entydige. Sted/ dato: Navn: Kari Feren FAGLÆRER/ OPPGAVEGIVER

8 EMNEKODE OG NAVN* Naturfag 1, Na130 Fysikk (50 %) SEMESTER/ ÅR/ EKSAMENSTYPE* Høst timers skriftlig eksamen FYSIKK Oppgave 5 (Lydlære 10 %) I ett av kompetansemålene i naturfag etter 7.trinn i Kunnskapsløftet står det under hovedområdet Fenomener og stoffer: mål for opplæringen er at eleven skal kunne gjennomføre forsøk med lyd, hørsel og støy, beskrive og forklare resultatene og hvordan vi kan skjerme oss mot uønsket lyd a) Skriv kort om et forsøk innen tema lyd som kan brukes for å nå dette kompetansemålet. Ustyr, mål og metode må være i beskrivelsen. I lydlære ser vi på egenskaper ved lydbølger. Vi definerer bølgefarten som produktet mellom bølgelengde og frekvens. b) En lydbølge har en frekvens på 240 Hz og lydfarten i lufta er 340 m/s. Hvor stor bølgelengde har lydbølgen? Hører vi denne frekvensen? Oppgave 6 (Partikkelmodellen 15 %) I Kunnskapsløftet 06 nevnes bruk av partikkelmodellen for å forklare sentrale egenskaper ved gasser, væsker og faste stoffer. Velg relevante aktiviteter hvor du bruker partikkelmodellen for å belyse, temperatur, volum og trykk ved valgt aggregattilstand. a) Skriv en kort fagdidaktisk begrunnelse for aktivitetene. Finn kompetansemål i Kunnskapsløftet. b) Ha med en enkel regneoppgave der begrepet trykk, P er med. Bruk relasjonen hvor trykk, P er definert som kraft, F, delt med areal, A. c) Gi en kort forklaring på forskjellen mellom begrepene varme og temperatur. Oppgave 7 (Fysikk Temperatur 10 %) Termometre brukes for å måle temperatur. Absolutt temperatur måles i grader Kelvin. a) Hva betyr 0 o Kelvin? b) Regn om følgende temperaturer i Kelvingrader: i) 25 o C, ii) -27 o C og iii) 130 o C c) Regn om følgende temperaturer i Celsiusgrader: i) 300 o K, ii) 530 o K og iii) 263 o K Oppgave 8 (Energilovene Termofysikk 15 %) En gass med trykket 1, Pa blir tilført varme og utvider seg mot et friksjonsfritt stempel ved konstant trykk.

9 a) Hvor stort arbeid gjør gassen mot omgivelsene når volumet øker med 0,01 m 3? b) Hva sier energibevaringsloven? Denne loven er også kjent som termodynamikkens første hovedsetning. c) Hva sier termodynamikkens andre lov? Denne loven er også kjent som entropiloven. RELEVANT PENSUMLITTERATUR * Callin, P. et al. (2007): ERGO Fysikk 1, Achehoug Tabeller og formler i fysikk, Gyldendal undervisning, George (2009): Na130 Laboratorieøvelser i fysikk. Tapir kompendium. EKSAMENSKRAV* Oppgavebesvarelser i fysikk bør inneholde flest mulig av elementene som ligger i forslag til løsning under. OPPGAVE 5 a) Svaret skal inneholde en kort beskrivelse av et eller flere forsøk som har kan brukes i lære i følge kompetansemålet. Her er det utstyr, mål med forsøket, og metode viktig. Hvis for eksempel valget ble sugerørfløyten, må det i metode forklares hvor stor lengde skal den klippes av for å endre tone(frekvens). Her er det omtrent 2 cm for sugerørfløyten. b) Frekvensen på 240 Hz er innenfor høreområde. Med relasjonen for lydfarten v = f λ, hvor lydfarten er gitt til 340 m/s, regnes ut, (avrundet) bølgelengde til 1,42 m. λ = 1,42 m OPPGAVE 6 a) Her er et eller flere forsøk som skal beskrives for å belyse egenskaper ved gasser, væsker, faststoffer og faseoverganger ved hjelp av partikkelmodellen. Bruk av ballonger, sprøyter, vann og BTB i kald og varm vann, oppvarming av en metalltråd, Eller partikler i boks med kuler, erter, gryn. Mange forskjellig forsøk er mulig. I svaret må være en fagdidaktisk begrunnelse for valget som blir foretatt. Her er ord som, konkretisering, aktivitetsbasert læring, learning by doing, og eventuelt flere med på styrke besvarelsen. b) Ingen fasit. Svaret må ha et forslag til oppgave som viser til bruk av relasjonen for trykk. P = F/A c) Varme er energi som blir overført fra et system med høy temperatur til et system med lavere temperatur på grunn av temperaturforskjellen. OPPGAVE 7 Temperatur i et stoff er alltid bestemt av den kinetisk energien hos molekylene. For eksemplet i en gass er temperatur et mål for den gjennomsnittlige kinetiske energien hos molekylene i gassen. a) 0 Kelvin er den lavest tenkelig temperatur for en idealgass der all bevegelse hos

10 atomene/molekylene opphører. Det kalles absolutt nullpunktet. 0 K tilsvarer -273,15 o C. b) Omgjøring av temperatur fra Celsius til Kelvin for: i) 25 o C, K = o C = 298 K ii) -27 o C, K = o C = 246 K iii) 130 o C, K = o C = 403 K c) Omgjøring av temperatur fra Kelvin til Celsius for: i) 300 K, o C = K = 300 K 273 = 27 o C ii) 530 K, o C = K = 530 K 273 = 257 o C iii) 263 K, o C = K = 263 K 273 = -10 o C OPPGAVE 8 a) For å regne ut arbeidet som gassen gjør på omgivelsene brukes relasjonen, W = p V. Trykket p = 1, Pa og volumendringen V = 0,01m 3 var oppgitt for innsetting i relasjonen. W = 1, Pa 0,01m 3 = 1000 J eller 1kJ b) Ved alle prosesser i et system er forandringen av den indre energien i systemet lik summen av tilført varme og arbeid og arbeidet som blir utført på systemet. Alt energi er bevart også gjelder energibevarelsesloven. c) Når vi bruker energi, synker den totale energikvaliteten. Når vi bruker energi, går mikroskopisk orden over i uorden. Eller sies at entropien i universer øker. Det er også mulig å si at mer og mer energi blir mindre og mindre tilgjengelig. Hjelpemidler: Kalkulator, Tabeller i fysikk, Kunnskapsløftet (LK06) Form/ struktur/ språklig fremstilling og logisk sammenheng Fremgår av oppgavesettet og forslag til løsninger på oppgavene. OPPGAVENS KARAKTER TOLKING AV OPPGAVETEKSTEN Oppgavene er konkrete, men løsningene trenger ikke være entydige. Sted/ dato: Navn: George Sundt FAGLÆRER/ OPPGAVEGIVER