Rim på bakken På høsten kan man noen ganger oppleve at det er rim i gresset, på tak eller bilvinduer om morgenen. Dette kan skje selv om temperaturen i lufta aldri har vært under 0 C i løpet av natta. Bakken har altså blitt kaldere enn lufta over, hvordan kan det skje?
Snøsmelting 1 En solfylt vårdag mister du noen små, kalde kullbiter på snøen. På kvelden ser du at kullbitene har smeltet seg et stykke ned i snøen. Forklar hvorfor det skjer.
Snøsmelting 2 På våren når snøen smelter vil du ofte se at det blir groper i snøen og helt bart i en ring inne ved en trestamme. Forklar hvorfor det skjer. Figuren under viser andelen av stråling som blir reflektert fra snøen ved forskjellige bølgelengder. Forklar hvorfor denne grafen er relevant for det som observeres. Andel av strålingen som reflekteres 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 500 1000 1500 2000 2500 Bølgelengde (nm)
Drivhuseffekt Figuren nedenfor viser hvor mye av strålingen som absorberes ved forskjellige bølgelengder når elektromagnetisk stråling går gjennom atmosfæren. Den nederste grafen viser totalabsorpjonen, mens de andre grafene viser bidrag fra forskjellige stoffer. Forklar hvordan grafen for totalabsorpsjonen viser at vi får drivhuseffekt, dvs hvordan jorda får en høyere temperatur enn om den ikke hadde atmosfære. Forklar hvorfor drivhuseffekten øke hvis vi øker konsentrasjonen av CO 2 i atmosfæren.
Solfanger a) En solfanger brukes til å varme opp vann. Vi pumper inn vann med temperaturen 20 C og får ut vann med temperaturen 85 C. Hver time pumpes det 6,5 l vann gjennom solfangeren. Hvor stor effekt leverer solfangeren? b) Solstrålingen ved bakken har en intensitet på 900 W/m 2. Vi har en solfanger med et areal på 1,0 m 2 som står vinkelrett på solstrålene. Anta at solfangeren er et sort legeme og at det ikke er noe varmetap til omgivelsene annet enn ved stråling. Hvilken temperatur får solfangeren? c) Gode solfangere har en overflate med en emissivitet som varierer med bølgelengden. Anta at emissiviteten er 0,98 for bølgelengder der sollyset har stor intensitet og 0,04 for bølgelengder der varmestrålingen fra solfangeren har stor intensitet. Hva blir temperaturen til denne solfangeren? (Hint: absorbert effekt i et legeme med emissivitet ɛ er ɛia hvis I er intensiteten til strålinga og A er overflatearealet vinkelrett på strålinga. Utstrålt effekt er ɛσat 4 )
Solfanger fortsetter d) For et virkelig materiale ble emissivitet som funksjon av bølgelengde målt som vist i grafen. Ut fra denne grafen, kan du vurdere om antagelsene som vi gjorde i forrige spørsmål var gode eller ikke? Tror du den virkelige temperaturen blir lavere eller høyere enn den vi regnet ut? (Hint: ved hvilken bølgelengde er det maksimal utstrålt intensitet fra solfangeren?) Emissivitet ɛ 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1 3 10 30 Bølgelengde (µm)
Solfanger fortsetter e) Anta mer realistisk at solfangeren er montert på et underlag, og at isolasjonen mellom solfangeren og underlaget har en varmeledningsevne på 0,045 W/mK og en tykkelse på 3,0 cm. Hvis underlaget har en temperatur på 20 C, hva blir temperaturen til solfangeren nå? Du kommer til å trenge å løse en likning som er vanskelig, og som du må løse grafisk eller numerisk.