Natur og teknikk. 2 : Optikk. Kjemi [2] [PDF]

Zitiervorschau

Butschek Hofmeister Stolze

Natur

teknikk 2 Optikk Kjemi

Universitetsforlaget

© Yrkesopplæringsrådet for håndverk og industri Universitetsforlaget 1971

© Sellier OHG Freising Originalens tittel: Butschek, Hofmeister, Stolze: Wir erforschen die Naturgesetzte 2, 22. 1. 68 Oversatt fra tysk av: Sivilingeniør Agnes Skarholt

Sats: Grøndahl & Søn Boktrykkeri, Oslo 1971 Trykk: Druckhaus Sellier OHG, Freising Tyskland 1971

Innhold

1. del Optikk

Lyskilder Lysets utbredelse Refleksjon av lyset Speil Lysbryting Linser Bildeprojeksjon Fotografering Film Det menneskelige øye Lupe, kikkert, mikroskop Oppspalting av lyset

4 8 16 22 30 36 42 48 54 58 64 72

2. del Kjemi

Stoffer Lufta Vannet Karbon Forbrenning Karbonoksyder Tørrdestillasjon Bruksmetaller Jern og jernutvinningreduksjon Reduksjon Edelmetaller Moderne bruksmetaller — legeringer

80 84 88 96 102 110 118 122 128 128 136 140

kjr i i ixix

Da skilte Gud lyset fra mørket

Lyskilder

4

Bli lys!

I begynnelsen skapte Gud himmelen og jorda. Og jorda var øde og tom, og det var mørke over urhavet, og Guds Ånd svevde over vannene. Og Gud sa: Bli lys I Og det ble lys. Og Gud så at lyset var godt. Da skilte Gud lyset fra mørket og kalte lyset dag og mørket natt. Det ble aften og morgen den første dag. Slik står det i Bibelen, i liknelsen om verdens skapelse. Før landet og havet var skilt fra hverandre, før det fantes mennesker, dyr og planter, var det lys på den uferdige planeten. Det var sollyset som strålte ned på jorda. Sola var den eneste lyskilde som de første menneskene hadde. Den fortsatte å være den viktigste lyskilden også lenge etter at menneskene hadde skaffet seg ilden. Ilden ble brukt til opp­ varming. Når sola gikk ned og det ble mørkt, pleide urmennesket å legge seg til å sove, til dagslyset vekte det igjen.

Men jo høyere mennesket kom i utvikling, dess sterkere ble øns­ ket om å være uavhengig av den naturlige vekslingen mellom lys og mørke. Så meldte den tanken seg at ilden kunne brukes, ikke bare til oppvarming, men også til lys. For å lage lys var det ikke nødvendig å tenne bål. Den fantes bedre brennstoffer enn tre, f.eks. dyrefett. Huleboerne fra steinalderen brente fett i fordypninger i steiner. Disse uthulte, steinene er de eldste «lampene» som vi kjenner til. Siden ble enkle tyrifakler tatt i bruk. Det var vedstykker som vær særlig kvaerike. Kvae ble fylt i jernpanner, som så ble brukt som lamper. Oljelampene av messing eller bronse betydde et stort framsteg. Her ble fly­ tende fett forbrent på en veke. Disse lampene kom i bruk ca. 800 f.Kr., og den samme ideen går igjen i våre petroleumslamper. Talglys var kjent alt i oldtida. Egypterne brukte margen i papyrusplanter og dyppet den i olje eller flytende fett. Slik lagde de talglys. Grekerne brukte tørre vinranker som veke. Bivokslys kom til mye seinere. De var svært dyre, og bare rike fyrster hadde råd til å bruke dem. Etter mye strev og mange slags forsøk for å finne den beste og billigste måten å lage lys på ble gasslyset og den elektriske glødelampen oppfunnet i forrige hundreåret. Endelig hadde mennesket funnet et middel til å overvinne det naturlige mørket. Røyk og lukt fra fakler, oljelamper og talglys hørte nå fortida til. Teknikken seiret over mørket. Men trass i den gode moderne kunstige belysningen er det fortsatt sola som er vår viktigste lyskilde.

Belysning i gamle tider: åpen talglampe av leire og tyriflisholder

1. Kjenner du historien om molboene som ville samle lys i sekker? 2. Lys kommer fra forskjellige lyskilder. Vi kan dele lyskil­ dene i naturlige lyskilder og kilder som menneskene sjøl har lagd. 3. Hold hånden i nærheten av en glødende lyspære, et lysstoffrør eller en fjernsynsskjerm. Hvilken forskjell kan du merke ? 4. Hva vet du om øynene til katten og andre nattdyr? 5. Under hvilke forhold trenger vi særlig mye lys?

5

Varme og lys

Like til 1 600-tallet trodde menneskene at jorda var midtpunktet i universet, dvs. at jorda stod stille, og at sola, månen og pla­ netene bevegde seg rundt jorda. Men den italienske naturforskeren Galileo Galilei (1564-1642) beviste det motsatte: Jorda er ikke midtpunktet i planetsyste­ met vårt. Det er det sola som er. Det er sola som er i ro og jorda som beveger seg rundt sola. Samtidig beveger jorda seg rundt seg sjøl (om sin egen akse). Kretsingen rundt sola er årsak til skiftet i årstidene, og dreiingen om jordaksen er årsak til skiftet mellom dag og natt. Den glødende sola gir den varmen som er nødvendig for livet på jorda. Denne varmen merker vi. Men sola gir også lys, dagslys, på jorda. Lyset kan vi se. Det gjør det mulig for oss å se omgivelsene våre. I fullstendig mørke, som om natta, er det umulig å se noe. Ikke engang de ømfintlige øynene til natt­ dyra kan se en gjenstand i mørke dersom ikke gjenstanden treffes av et lysglimt. Ikke-lysende legemer treffes av lysstråler. Da kan vi se dem

Vi trenger lys for å kunne se. Lyskaster på scenen. Skuespilleren dukker fram fra mørket

Sjøllysende og belyste legemer

Før menneskene hadde skaffet seg kunstige lyskilder, måtte de i mørke føle seg fram. Det eneste de kunne se var ting eller legemer som sjøl strålte ut lys, som var sjøllysende. Når for ek­ sempel tre råtner, lyser det stundom i mørke med et svakt gulgrønt lys. Enkelte sopp- og bakteriearter og lysbiller gir små lyspunkter. På natthimmelen stråler sjøllysende stjerner. Også månen kaster sitt lysskinn ned på jorda. Men månen er ikke noe sjøllysende himmellegeme. Det svake lysskinner som når ned til oss, er lysstråler fra sola, som månen kaster tilbake til jorda. Alle ting og gjenstander, f.eks. bordet, stolen eller boka, blir først synlige når det faller lysstråler på dem, dvs. når de blir belyst. Vi kan sammenlikne med månen, som må treffes av lys­ stråler fra sola for at vi skal kunne se den. Alle legemer som ikke sjøl sender ut lys, må for å bli synlige reflektere lys fra en annen lyskilde. Først når lyset, som blir kastet tilbake, treffer øynene våre, kan vi se tingen. 6

Lys kommer ikke bare fra sola. Den vanligste lyskilden vår er glødelampen. Inne i en slik lampe er det en svært tynn tråd av varmebestandig metall. Ved elektrisk strøm blir denne tråden varmet opp til mer enn 2000 °C. Glødetråden, som den kalles, blir da hvitglødende og sender ut lys. I gasslyset, eller gasslampen, som brukes i våre dager, blir et stoff varmet opp til det gløder, for at det skal kunne sende ut lys. I en bålflamme eller flammen til et stearinlys er det glø­ dende gass som gir lys. Disse lyskildene gir varme, slik som sola.

Glødende legemer utstråler lys og varme.

Ved denne formen for lysproduksjon oppstår det mye varme (hvis du tar på glasset til en lysende lyspære, brenner du fing­ rene) og vi taler derfor om varmt lys. Lys uten varme

De mest moderne lyskildene er lysstoffrørene. Mens gløde­ tråden i en lyspære blir varm når pæra lyser, holder lysstoffrøret seg kaldt. I lysstoffrøret er det ingen metalltråd som gløder, men et hvitt lysstoff på innsiden av lysrøret blir gjort lysende når den elektriske strømmen settes på. Det er ikke noe som glø­ der, og det oppstår derfor ingen varme. Vi får kaldt lys. Kaldt lys finner vi hos mange dypvannsfisker, i lysende urskiver og på fjernsynsskjermen. Lyset som oppstår her, skyldes noe som ikke har med varme å gjøre.

Flomlys om kvelden på stadion. Fotball­ banen bades i lys

Vi husker... . . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

hvordan dag og natt oppstår hvorfor ikke engang nattdyr kan se noe i et belgmørkt rom forskjellen på et sjøllysende og et belyst legeme hvorfor vi kan si at lys og varme henger sammen hvorfor vi taler om varmt og kaldt lys hvilke lyskilder som er naturlige, og hvilke som er kunstige

7

Oldtidas fyrtårn ved Alexandria

Lysets utbredelse

8

Et av verdens underverk

Over natthorisonten glir en skarp lysstråle. Den speiler seg i den blanke og stille sjøen, og forsvinner. Så kommer lyskjeg­ len til syne igjen, glir i brøkdelen av et sekund over et skip langt der ute hvor himmel og hav møtes, og forsvinner igjen. Stadig på og av — fem sekunder blinklys, fem sekunder mørke. Alle skip som er på vei mot en havn, føler seg trygge når en slik lyskjegle dukker opp over horisonten. Losene fører kuttere, laste- og passasjerskip fra det åpne havet gjennom de farlige skjærområdene til en ankerplass ved kysten. Men om natta er det ofte vanskelig å finne innseilingsleia. Da viser lysfyrene retningen. Da blinker lyskasterne i fyrtårnene og på fyrskipene langt ut over havet. Den norske kyststrekningen er lang og byr på mange farer for skipsfarten. Det første norske fyret ble bygd på Lindesnes i 1654, og siden fulgte Ferder (1696) og Kvitsøy (1700). Som lys ble det brukt bål av ved og trekol. Bålene ble tent i jerngryter og hengt opp i vippebommer så de skulle ses lett.

Men det fyrtårnet som har rekorden, er lystårnet i Alexandria. Det ble bygd på øya Faros for over 2000 år siden. Dette fyr­ tårnet, som er mer berømt enn noe annet, sendte sine lyssig­ naler neste 60 kilometer ut over Middelhavet. Og lyskilden var også levende ild! Det ble ganske enkelt brukt vedstabler som ble antent på toppen av fyrtårnet. Fyrtårnet fikk navnet Faros, etter øya som det stod på. Det tok over tjue år å bygge det, og det var ferdig i året 270 f. Kr. I tusen år sendte det sine lyssignaler utover Middelhavet, til det falt sammen på 110O-tallet. Tårnet var 11 5 m høyt og hørte med til verdens sju underverker i oldtida. Den dag i dag er det forbilde for alle fyrtårn. Ikke engang lyset fra den amerikanske frihetsstatuen i havneinnløpet til New York når så langt som lyset fra Faros. Frihetsgudinnen er 93 m høy. Men i dag trenger vi ikke så høye fyrtårn. Mange skip oriente­ rer seg ved hjelp av radar. Dersom vi bare hadde hatt lysfyrtårn slik som de gamle grekerne, måtte tårnene ha vært mye høyere. For det er høyden på tårnet som avgjør hvor langt unna lysblinkene kan ses. Fyrskipet Elbe I ligger fast forankret ved utløpet av elva

7. Tenn et stearinlys i et mørkt rom og se på tingene i rom­ met. Legg også merke til de tingene som er vendt bort fra flammen. Hvordan endrer belysningen seg når vi skjermer for stearinlyset med en bok? 2. Vi lar sollys eller lys fra en kraftig lommelykt falle inn i en eske gjennom en sprekk. Lysstrålene gjør vi synlige med røyk eller støv. Hvordan går strålene? 3. Tegn opp hvordan lysstrålene går fra lysbildeapparatet til lerretet. 4. Lag hull i to postkort med en huHemaskin. Hold kortene 20—30 cm fra hverandre. Hvordan må du forskyve kor­ tene mot hverandre for at du skal kunne se en stearin­ lystlamme gjennom begge hullene? Tegn opp strålegangen. 5. Hvordan forandrer din skygge seg når du går forbi en gatelykt?

9

Plutselig er det borte

Solstråler som trenger inn i en kirke. Lyset brer seg i rette linjer

Vi kan ikke se en enslig lysstråle. Vi ser nok sola, men de enkelte solstrålene ser vi først når de trenger gjennom skyer eller tåke og belyser små vanndråper. Men lyskilden ser vi. En sterk lyskilde kan vi se på lang avstand. De svakt lysende tallene på tallskiva til et arbåndsur ser vi ikke lenger når vi har fjernet oss noen få meter fra uret. Lyskasterne til en bil som kommer mot oss, ser vi på lang avstand. En virkelig sterk, strålende lyskilde, f.eks. lyskasteren til et fyrtårn, ser vi på mange kilometers avstand. Dersom vi drar lenger og lenger utover havet med et skip, ser det ut som om det lysende tårnet «synker» i havet. Plutselig blir lyset fra lyskas­ terne borte. Likevel er det ingenting mellom oss og lyskilden, ingen trær, hus eller fjell. Det er bare det flate, store havet.

Lysstrålene krummer seg ikke

Det er lett å forklare hvorfor lyset «forsvinner». Jorda har krum overflate. Men lysstrålene krummer seg ikke. De er rettlinjede og kan derfor aldri lyse under horisonten, hvor vi så befinner oss med skipet vårt. At lyset virkelig beveger seg langs rette linjer, kan vi ofte legge merke til. Dersom lys trenger inn i et mørkt rom gjennom en sprekk eller et hull, får vi se en strålebunt i det mørke rommet. Det er små støvkorn i lufta som gjør strålebunten synlig.

Lys brer seg rettlinjet ut i alle retninger.

10

Det visste ikke engang grekerne

Dersom vi trekker rette forbindelseslinjer fra et punkt på en lyskilde til en belyst gjenstand og derfra til øyet vårt, har vi tegnet opp strålegangen som fører til at vi kan se. Dette har ikke alltid vært kjent. For mer enn to tusen år siden trodde greske filosofer at øynene sendte ut «synsstråler» som befølte gjenstandene og gav beskjed om hvordan de så ut. Men i dag vet vi hvorfor vi kan se: Øyet oppfanger lysstråler som kommer fra sjøllysende legemer (sola, stearinlys, gløde­ lampe) eller fra belyste legemer (bøker, bord, trær).

Spiraltåka består av utallige glødende stjer­ ner som er millioner av lysår borte

Lyset slår alle rekorder

Når vi tenner en lampe, ser vi lyset i samme øyeblikk som vi slår på bryteren. Det ser ut som om lyset ikke trenger noen tid for å nå fram til øyet vårt. I virkeligheten raser lyset gjennom rommet på ufattelig kort tid:

Lysets hastighet: 300 000 km pr. sekund. Først når lyskilden er svært langt borte fra oss, slik som sola eller stjernene, kan vi lage oss en forestilling om det løpet som lyset gjør. Det sollyset som vi til enhver tid ser, er utstrålt fra sola 8% minutt tidligere. Lyset fra månen som ligger mye nærmere jorda, trenger bare 1 % sekund for å nå jorda. Men det fins stjerner som sender ut lys som trenger år og millioner av år for å nå fram til jorda. Kanskje kan dette hjelpe oss til å danne oss et begrep om størrelsen på verdensrommet. Den veien som lyset tilbakelegger i løpet av ett år, kalles et lysår (det tilsvarer 10 billioner kilometer. 10 billioner = 10 000 000 000 000). 11

Lys og skygge

Sjøllysende legemer stråler ut lys i alle retninger. Lysstrålene treffer de gjenstandene som ligger omkring og belyser dem. De flatene som ligger nærmest lyskilden, og som strålene tref­ fer mest loddrett, blir sterkest opplyst. Jo flere lysstråler som treffer en flate, dess sterkere blir flaten opplyst.

Leikende barn i sollys. lange slagskygger

12

Kroppene kaster

Den sterkeste lyskilden vår, sola, sender også ut stråler i alle retninger. Den er så langt borte fra oss at det lille utsnittet av solstrålene som treffer jorda, består av stråler som alle har samme retning, dvs. at strålene er parallelle. Dersom vi stiller et ugjennomsiktig legeme foran en lyskilde, så vil det dannes en skygge (kroppsskygge) på legemets bak­ side. Den skyggen som et legeme kaster på underlaget, kalles slag­ skygge. Skygger oppstår fordi' lysstrålene er rettlinjede. Strålene kan ikke bøye seg rundt en hindring, men blir holdt tilbake.

Sol, måne og jord

Det er ikke bare tingene her på jorda som kaster skygge. Det samme gjør alle planetene i verdensrommet når de blir bestrålt av sola. Jorda dreier seg om sin egen akse, og bare halvparten av kula får sollys samtidig. Denne siden har dag. Skyggen på den mot­ stående halvparten kaller vi natt. Slik er det også på månen. Den har også en dag- og en nattside. Etter hvilken side vi ser fra jorda, synes månen å være i for­ skjellige faser (fullmåne, avtakende måne, nymåne eller til­ takende måne). Dersom månen i sin bane rundt jorda kommer inn i jordas k slagskygge, får vi måneformørkelse. Den kan være delvis eller total. Kommer derimot månen inn mellom jorda og sola, dekker den til sola for oss. Da får vi solformørkelse, og slagskyggen til månen går over jorda. Vi skiller også mellom delvis og total solformørkelse. Hvert år er det to-tre formørkelser, men de kan ikke ses overalt på jorda. Måneskyggen er svært liten, og derfor er det mye sjeldnere solformørkelse enn månefor­ mørkelse på et bestemt sted. Alle disse fenomenene skyldes at lyset beveger seg langs rett­ linjede baner. Solformørkelse: mer for sola

månen skygger mer og

13

Et kamera i en romsatellitt har her foto­ grafert jorda fra like ved måneoverflaten. Jorda ser ut som en halvmåne

Riktig belysning er viktig

Når et værelse skal lyses opp, er det best å henge lampen midt i rommet eller over bordet. I store rom bruker vi gjerne flere lyskilder. Den som vil se godt, samler mye lys på ett sted. Et landskap vil i løpet av en dag bli belyst med skiftende styrke. Månen er ikke noe sjøllysende legeme, men likevel kan den gjøre natta lysere.

Vi husker... . . . . . . . .

14

. . . . . . . .

. . . . . . . .

når en lysbunt blir synlig hvordan lyset brer seg hvorfor solstrålene treffer jorda parallelt hvor stor lyshastigheten er hvorfor et lysår ikke er noe mål for tida hvordan lysstyrken kan økes og minskes hvordan det danner seg skygge bak et bestrålt legeme hvilke naturfenomener som skyldes lysets rettlinjede spredning

J i

Skyggebilder på en hvit vegg. Slagskygger i sollys

Når vi bestråler ugjennomsiktige lege mer, kan vi lage skyggespill på et lerret

Lysets rettlinjede utbredelse utnyttes når vi sikter

Slagskygger på en tallskive kan brukes som solur

Målinger uten avvik. Sikting ved landmåling

15

Umulig å se i ublendet motlys

Refleksjon av lyset

Et nattlig uhell

Natta er mørk. Det regner. En bil farer med stor tart bortover landeveien. Vindusviskerne klarer knapt å holde ruta klar i det piskende regnet. Føreren må konsentrere seg intenst. Som for­ hekset stirrer han på den gule, brutte linjen langs midten av vei­ banen. Sikten er tjue til tretti meter, stadig langs den gule streken. Speedometernåla klatrer til 90—100—110 ... Etthundreogti kilometer i timen! Natta er mørk. Det regner. Plutselig, ut av en sving skyter en annen bil fram! Lyskasterne er ikke blendet. Blendende hvitt lys, som forsterkes kraftig av den regnvåte veien. Føreren ser ikke lenger noe. Et kort øyeblikk lukker han øynene. Og så har det skjedd! Bilen hans streifer en stolpe i veikanten, raser i grøfta og rett mot et tre. Krasj! — vindusruter splintres, en lyktholder og en hjulkapsel blir slengt ut i kjørebanen. 16

En bil som kommer bak, stopper straks. Føreren hopper ut og tar seg av den skadde. Ennå er han i live. I mellomtida er alle­ rede en annen underveis for å varsle politi og legevakt. Tjue minutter etter kommer utrykningspolitiet. Litt etter kommer også sykebilen. Den kjører med blått blinklys den skadde bilføreren til sykehuset. Når politifolkene skal rekonstruere ulykken, må de sperre av kjørebanen ved ulykkesstedet. Med anvisningsskilt, varsel­ lamper og blinklykter blir bilene advart. Lyse, hvite markeringer er like vanskelig å overse som lyssignaler. På denne måten kan lys forsterkes eller svekkes etter ønske.

Rød- og hvitstripede gummikjegler syns godt på den grå asfalten

7. Fortell om en gang du ble blendet. 2. Full en gummiball i forskjellige retninger mot en vegg (eller kast den i forskjellige retninger mot golvet) og legg merke til i hvilken retning den spretter tilbake. 3. Vi lager to små papprør, ca. 30 cm lange med ca. 2 cm diameter. Vi kan bruke omslaget av en skrivebok eller liknende. Så forbinder vi rørene ved hjelp av Hmbånd (se tegningen) og stiller dem på et speil. Vi holder et bren­ nende stearinlys eller en lommelykt ved åpningen til det ene røret, og beveger det andre røret til vi finner speil­ bildet av flammen. Hva skjer dersom vi flytter på røret med lyskilden ?, 4. Vi skaffer oss to tomme skoesker. Den ene sverter vi inn­ vendig, ved hjelp av svart papir som Urnes på innstdene, eller med tusjmaling. Deretter setter vi begge skoeskene i et mørkt rom. Vi tenner et stearinlys og setter det først i den ene esken, så i den andre. Hvor mye lyses rommet opp i hvert tilfelle ? 5. La lyset fra en bordlampe eller en lommelykt etter tur falle på svart, ujamt papir (svart fløyel), på hvitt tegnepapir (lin) og på et speil. Legg merke til hva som i hvert tilfelle avspeiler seg i taket.

17

Fram og tilbake

Når vi kommer inn i

Med lukker øynene raskt Nå har vi allerede vent oss tii iampeiyset.

Bare et kort øyeblikk så vii « or

. o

. ,

vj ser rett pg s0|a eller

SZ- ,'Z'Z* iZZ- s—ZZ " X='“, :: sssærw.-■*—z-“” - ... . og lakkerte dører er ?9S® ® ® virke som et speil nar J spesielt kraftig blendet. For d fra lyskasterne til kjøretøyet so

9er våt. Da blir en bilfører , blir han blendet av lyset . .|mot og for det andre ^ tUbake (re.

flek^t')VS|ikaennegUmmiball som farer mot en vegg og sprette! tilbake, og så treffer de øyet. Her har den møtende trafikken det ikket lett. Mot den våte ve.banen virker lyset dobbelt

blendende

En glatt, jamn flate kaster en lysbunt tilbake i uendret form.

kalt planspeil, blir innfallende strål* Fra et plant speil, også nkel som de faller inn i. reflektert i den samme vi

। iInntallsvinKei m nf allqvinkel — utf allsvinkel Refleksjonslov.

16 18

predning

motsetning til glatte, jamne flater virker ikke ujamne flater som )eil. De kaster nok lyset tilbake, men samtidig sprer de lyset, dette tilfellet «svirrer» lysstrålene fra hverandre i alle mulige tninger. Spredd lys kaller vi diffust lys. Slikt lys er behagelig •r oss, fordi bare et fåtall av lysstrålene treffer øyet direkte, iffust lys blender ikke.

En ujamn flate kaster en lysbunt tilbake i spredd tilstand.

Sollys som trenger gjennom et tett sky­ dekke, diffust lys

efleksjonsloven gjelder også her for hver del av strålebunten. len fordi hver del av overflaten har sin egen helling, går stråne ut i de forskjelligste retninger.

lørke flater suger lyset til seg

ysstråler preller altså av, ikke bare på speil, men også på «erflaten til andre gjenstander. Dersom lys som er reflektert a et legeme, treffer oss i øyet, ser vi gjenstanden. Som vi lerede vet, kan vi se et ikke sjøllysende legeme bare når det rflekterer lys. efleksjon av lysstråler skjer ikke alltid med den samme styrken, oen flater reflekterer mye lys. De ser lyse ut. Andre flater kaster Ibake lite lys. De ser mørke ut. Den delen av lyset som ikke lir reflektert, blir «sugd opp» (absorbert) av gjenstanden. 19

Teoretisk burde det bety at vi slett ikke skulle kunne se en helt svart flate, fordi den suger til seg alle lysstrålene. I praksis ser vi den, for den framhever seg i forhold til de lysere omgivelsene. Lysstråler trenger gjennom stoffer som glass, vann og luft. Disse stoffene er gjennomsiktige, så vi tydelig kan se gjenstan­ der gjennom dem. Andre stoffer er gjennomskinnelige. De hol­ der tilbake en viss del av lysstrålene, mens resten trenger igjennom. Her kommer det også an på tykkelsen av stoffet. Men de fleste stoffene er ugjennomsiktige.

Nå forstår vi...

. . . hvorfor politifolk i sitt farlige arbeid i trafikken har på seg hvite kapper og hvite hansker . . . hvorfor markeringsstolper, farlige kantsteiner og midtstriper er hvite (gule) . . . hvorfor veggene i et hus blir malt lyse og takene for det meste hvite . . . hvorfor indirekte belysning virker behagelig for øyet . . . hvorfor det aldri blir bekmørkt om vinteren når det er snø . . . hvorfor vindusruter i nybygg blir merket med hvitt

Vi husker... hva som kan skje med lysstråler når de treffer en gjenstand hvordan lysstrålene oppfører seg når de faller på en glatt eller en ujamn flate hva refleksjonsloven innebærer hvorfor vi egentlig ikke skulle kunne se svart En vinternatt kan være lys

_ys på tre måter:

Hvite legemer, strålene reflekteres

Svarte legemer, strålene . > absorberes

Gjennomsiktige legemer, strålene trenger igjennom

Under vanlige forhold har vi aldri bare ett av disse tre tilfellene. Vi har et samspill mellom to (eller lalle tre) muligheter. r.

■

i -

'7

.

' ■'

.' "

’

.

'

:7 \

.

En moderne speilglassfabrikk. Glassmassen kommer ut av maskinen med jamn tykkelse

Speil

Speilenes fanger

Tidlig om morgenen den 6. februar 1502 kastet en livbåt loss fra seilskuta Santa Maria. Ti fullbevæpnede soldater la seg på årene, og kapteinen styrte båten mot øya Murano, ikke langt fra den gamle handelsbyen Venezia. En flokk menn ventet i redsel på dem som skulle komme. Da båten hadde lagt til, gikk kap­ teinen opp til en gammel mann med stor bart. Det var lederen. Mannen het Battista, den eldste glassblåser- og speilmakermester som levde på Murano. «Hvor er Gipvanni?» brølte kapteinen til ham. Battista bare trakk på skuldrene. På tegn fra kapteinen sprang to soldater fram og trakk Battista med seg om bord i båten. «Slik vil det gå med dere alle hvis ikke Giovanni kommer tilbake!» skrek offiseren. «Hertugen av Venezia er rasende. Han har sverget at han skal henge alle forrædere.» Glassblåserne på Murano levde et slaveliv. På grunn av sin kunst, framstilling av glass og speil, var de republikken Venezias fanger og forvist til denne øya. Ute på havna lå skip som voktet over dem og arbeidet deres. Trass i dette hadde det lykkes Giovanni å unnslippe. Mesteren hans, Battista, måtte bøte for det. Venezia tjente penger på speilene som ble lagd på øya, svært mange penger. For speilmakerkunsten var ikke kjent andre ste­ der i verden. 22

Alle land i Europa hørte til den rike lagunebyens kunder, helt til det på 1600-tallet lyktes den franske finansminister Colbert å bortføre noen glassmakere fra Murano. Med deres hjelp kunne han snart bygge opp en egen fransk speilglassindustri. Men Colbert var ikke bedre enn venetianerne. Han holdt også sine speilmakere under streng bevoktning. Med fare for døds­ straff var det forbudt for dem å røpe fabrikasjonshemmeligheten. Det hadde lykkes franskmennene å støpe speilglass i plater. Dermed var lederstillingen for venetianske speil brutt. Blåste glass, belagt på baksiden med bly, sølv eller kvikksølv, hadde nemlig en ulempe: de var ujamne, og forhøyninger og for­ dypninger fordreide speilbildet. Men de gav klarere bilder enn de polerte metallspeilene til romerne og stålspeilene til araberne, som ennå var i bruk. Med den franske oppfinnelsen, å støpe glass, begynte speilet sin seiersgang. Glasspeil, som før var dyre luksusgjenstander for de rike, ble allemannseie. Snart begynte man også å ut­ nytte speilenes virkemåte teknisk. En verden uten speil kan vi ikke tenke oss i dag, da speil blir brukt i mye utstyr.

Dette etruskiske speilet er fra før Kristi tid og er lagd av bronse

7. Speil blir brukt på mange måter. Hvilken oppgave må de alltid utføre ? 2. Et glasspeil består av flere lag. Hvis vi forsiktig skraper bort noe av belegget fra baksiden på et glasspeil, kan vi fastslå det. 3. Vi stiller oss ved vinduet og ser på oss sjøl i et håndsped, slik at vi først står med ansiktet og deretter med ryggen mot vinduet. Når ser vi oss sjøl best? 4. Som speil kan vi også bruke en enkel glassplate som vi stiller loddrett på en bordplate. 10—20 cm foran den speilende glassplaten setter vi et brennende stearinlys og bak platen et glass fylt med vann. Hva ser vi i speilet? 5. På smørpapir skriver vi et ord med blekk. Vi holder papiret først med forsiden og etterpå med baksiden mot et speil. Vi leser «spedskriftenv). 6. Vi sammenlikner et lommespeil med et barbersped og med sidespedet på en bil. Vi legger merke td hvordan spedflaten er og størrelsen av spedbddet.

23

Et brennende stearinlys står foran en lodd­ rett glassplate

Vi blir narret

Vi kan bare se rett fram eller på skrå, ikke bakover eller rundt et hjørne. For å greie det må vi dreie hodet i den ønskede ret­ ningen, for synsfeltet vårt er begrenset. Det rekker bare så langt som vi kan bevege øynene. Trass i dette er det mulig, ved hjelp av et lite trick å se rundt et hjørne eller bakover og likevel samtidig se framover. Hvis vi ser i et speil, ser vi en gjen­ stand foran oss, mens den i virkeligheten er bak oss på vår høyre eller venstre side. Vi ser bildet av gjenstanden i speilet, speilbildet av den. Dette speilbildet er bare et tilsynelatende bilde, fordi strålene som når øyet vårt fra speilet, ikke kommer fra noe virkelig bilde. (Et virkelig bilde er et bilde som kan fanges opp på et lerret.)

Speilbildet av lyset kan ikke fanges opp på en skjerm

Speilbilder er innbilte bilder.

Lysstrålene som et legeme sender ut, kan reflekteres fra et speil til øyet vårt. Denne forandringen merker ikke øyet, fordi det bare forfølger lysstrålene i den retningen de kommer fra. Slik oppstår inntrykket av at gjenstanden er like langt bak spei­ let som den i virkeligheten er foran.

Et speilbilde er tilsynelatende like langt bak speilet som gjenstanden er foran.

24

Speilbildet stemmer ikke helt overens med virkeligheten

Speil bedrar oss altså. I speilet ser vi gjenstander på steder hvor ■ de slett ikke kan være. Også når vi ser oss sjøl i speilet, ser vi 1 bare et tilsynelatende bilde. Små barn griper etter sin dobbelt­ gjenger og hundevalper bjeffer mot speilbildet sitt. De leter । etter seg sjøl bak speilet. Venstre er høyre

Når vi grer håret, bruker vi et speil. Vil vi lage skill eller glatte ut en enkelt hårlokk, kan vi fastslå at dobbeltgjengeren vår i speilet har skillen på motsatt side av vår. Dobbeltgjengeren grer seg også med den andre hånden. Når vi løfter høyre arm, løfter dobbeltgjengeren sin venstre, og omvendt. Dette kommer av en annen egenskap som speilet har, nemlig den at det bytter om høyre og venstre. Bildet av oss sjøl som vi kjenner fra speilet, stemmer ikke overens med virkeligheten. Det er riktignok naturtro, men omvendt i sideretningene. Speilbilder er omvendt i sideretningene.

Dersom vi ville se oss i speilet slik som vi virkelig «ser ut», slik som folk kjenner oss, måtte vi speile speilbildet vårt. Vi måtte se oss i et speil nr. to. Det skjer f.eks. hos frisøren når han holder opp et speil bak oss etter at vi har klipt håret. Da kan vi se bak­ hodet vårt uten at høyre og venstre er byttet om. 25

Her får vi et speilbilde i den hule og buete siden av en suppeskje

Plane speil

De enkleste speilene er plane speil, eller planspeil (lommespeil, baderomsspeil, garderobespeil). Planspeil er glassplater med et metallisk, speilende belegg på baksiden, eller enkle metallspeil av blankpolert eller forniklet stål. Også alle andre glatte, plane flater (bordplater, vannflater) kan virke som planspeil og gi speilbilder.

Innvendig og utvendig krummet

Ved passende avstand får vi et formins­ ket, men omvendt bilde i hulspeilet

Speilbildet vårt ser vi ikke bare i et veggspeil eller i et butikk­ vindu. Også i den hule eller hvelvede siden på suppeskjea kan vi se bildet vårt. Eller vi kan bruke en pusset sølvskål som speil. Vi kan også speile oss i hjulkapselen på en bil, eller i en glasskule på juletreet. Alle er speil, riktignok ikke plane speil, men de lager likevel bilder. De har en krum overflate, som enten er krummet innover (hulspeil) eller utover (kulespeil). Begge disse speilene kan vi tenke oss som deler av en hul kule. I en bestemt avstand gir hulspeil forstørrede bilder av en gjenstand, mens kule­ speil gir forminskede. Hulspeil brukes som barberspeil, og tannlegen anvender det også i arbeidet sitt. Sladrespeilet på en bil, er derimot et kule­ speil. Trafikkspeilene som står i uoversiktlige veikryss, er også kulespeil.

I brennpunktet Solstråler fanges inn i et hulspeil

Strålene møtes i brennpunktet F og går så fra hverandre igjen

26

Vi vet at bare en del av lyset fra sola når jorda. Etter å ha gått 150 millioner kilometer treffer lysstrålene fra dette glødende himmellegemet vår klode. Disse lysstrålene ser vi som en bunt med parallelle stråler. Fanger vi opp slike stråler med et hul­ speil, så kaster speilet lyset tilbake som ethvert annet speil. De reflekterte lysstrålene treffer hverandre i ett punkt. Når strålebunten går parallelt med speilaksen, taler vi om parallellstråter. Det punktet hvor disse strålene møtes etter refleksjon fra et hulspeil, kalles brennpunkt. Brennpunktet ligger nærmere speilflaten jo sterkere krumming speilet har.

Hulspeil samler pa ral I el I strål er i brennpunktet.

Hos et kulespeil leter vi forgjeves etter et brennpunkt. Her blir nemlig innfallende stråler ikke samlet, men spredd. Det ser ut som om de reflekterte strålene kommer fra et brennpunkt bak speilet. Kulespeil sprer innfallende stråler.

Krumme speil er ikke krumme

Refleksjonsloven, som sier at innfallende stråler blir kastet tilbake med samme vinkel som de kommer inn, gjelder også for krum­ me speilflater. Disse speilene kan vi nemlig tenke oss sammensatt av mange små planspeil. Hvert lite planspeil kaster tilbake en del av strålebunten. Siden alle småspeilene er vendt i forskjellige ret­ ninger, treffer alle innfallende stråler hverandre i ett punkt (ved hulspeil), eller de blir reflektert i forskjellige retninger (ved kule­ speil). Det omvendte fenomenet gjelder også. Setter vi f.eks. en lys­ kilde i brennpunktet til et hulspeil, blir alle de innfallende strå­ lene (brennstrålene) reflektert parallelt. Befinner en lyskilde seg i brennpunktet til et hulspeil, reflekterer speilet strålene parallelt.

Virkemåten til en lyskaster:

Strålene som går ut fra brennpunktet, kastes tilbake som parallellstråler

27

Vi fyller ut:

plant speil (planspeil)

hulspeil (konkavspeil)

kulespeil (konveksspeil)

kaster strålene tilbake Billyskaster ved fjernlys. forsterkes av hulspeilet

Lysstrålene

viser bilder og husker...

Billyskaster ved vendes nedover

Oppgave

nærlys.

Lysstrålene

. . . hvorfor speilbilder ikke lar seg fange opp på en vegg slik som bilder fra et lysbildeapparat .. . hvor langt fra speilplanet speilbilder ser ut til å ligge . . . hvorfor vi taler om speilskrift . . . hvordan et hulspeil og et kulespeil reflekterer parallell stråler . . . hvorfor trafikkspeilet må være et kulespeil . . . hvorfor tannlegen bruker et hulspeil

i ■ Vi trekker streker mellom de motstående hjørnene i et rektangel uten å se på blyantspissen. Vi ser på speil­ bildet av blyanten i stedet. 2. Vi kan bygge et periskop av papp og to speil. Før vi hmer det sammen, maler vi innsidene svarte.

Strålene bøyes to ganger

28

I speilkabinettet. Hulspeil og kulespeil eller kombinasjoner av de to slags speil gir forvridde speilbilder

Sollyset samles: Hulspeil

Speilbilder på rekke og rad

I veikryss: Kulespeil

29

Fata morgana kan en oppleve ikke bare i ørkenen, men også på de ungarske stepper

Lysbryting

Spøkelsestimen

En flokk ryttere drog tause over Llano Estacado, den store sletta mellom Texas og New Mexico. Sola hang glødende over det ørkenaktige området. Overalt var det sand og ikke noe annet enn sand, bare en sjelden gang avbrutt av små øyer av gras. Den første rytteren stanset hesten og så speidende mot hori­ sonten. I øst mørknet det som i en tett dis, og likevel var det ingen skyer å se. Plutselig rettet han seg opp i salen og ropte, idet han pekte mot øst: «Spøkelset fra Llano Estacado!» De andre skvatt til og stirret skremt mot øst. Tre mannshoder over horisonten jaget en rytter bortover. Den svarte veggen i øst hadde en klart lysende flekk som han be­ vegde seg på med samme hastighet som flekken, som en mørk skygge omgitt av lys. Skikkelsen var overnaturlig stor, og hesten kunne de også se tydelig. Spøkelset fløy av sted som om det hadde den onde sjøl i hælene. Og dette skjedde på lyse dagen, en time før solnedgang! Det gjorde et ubeskrivelig inntrykk på dem som så det. 30

\lå er det ikke fullt så uhyggelig i virkeligheten, det som her ?r beskrevet i en roman fra den ville vesten. Skildringen stem­ ner heller ikke helt, men et fenomen av dette slaget er teoretisk

-ata morgana kalles denne slags trolldomsbilder som naturen ager, og som har narret så mange. Flere som har reist i Afrika,

hullet i mørkekammeret, ble fanget opp på en glassplate o< tegnet over. Men sammenliknet med vår moderne fotograferim var også dette nokså tungvint. Hemmeligheten med å «hold fast» et bilde på papir, var ennå ikke kjent. Først omkring å 1820 klarte den franske tegneren Niepce dette kunststykke

Han greide å lage bilder av huset sitt og hagen sin ved å la lys falle på en spesiell plate. Det tok flere timer, men så var det første lysbildet «fiksert». Da Niepce døde, overtok maleren Daguerre arbeidet med oppfinnelsen. Han forbedret metoden. Han klarte å forkorte belysningstida ved at han utarbeidet en spesielt lysømfintlig, sølvholdig oppløsning. Metoden ble patentert i 1839, og til ære for oppfinneren ble den kalt «dagueerotypi». Nå kunne hvem som helst skaffe seg et portrett av seg sjøl. Folk var begeistret. Det fotografiske bildet gikk sin seiersgang over hele verden. Fotoatelierer skjøt opp som ugras, og et nytt yrke dukket opp: fotograf. «Og så smiler vi litt!» Denne set­ ningen ble flittig brukt av fotografene. Folk kom nå til fotogra­ fen i stedet for å gå til en tegner eller en maler, og foran kameraet smilte alle sitt peneste smil. I dag er fotografiet blitt en del av dagliglivet. Vi møter det i aviser, ukeblader og bøker. Gjennom fotografier kan vi bli kjent med fremmede land som vi aldri har sett. Vi kan følge med i det som skjer i fjerne land. Vi benytter oss av fotografier i landmåling, ved framstilling av karter, ved utforsking av verdensrommet og ved påvising av sykdomstegn. Vi kan takke optikken for mange oppfinnelser. Fotograferingen er vel den av disse oppfinnelsene vi minst kan unnvære i dagliglivet.

. . . men legg merke til dimensjonene på dette apparatet fra 1866 !

7. I// åpner et tomt kamera. På filmens plass setter vi fast et pergamentpapir. Så åpner vi blenderen helt, holder kameraet mot vinduet og gjør et opptak «på tid». 2. Legg merke til hvordan lysbildet forandrer seg når du regulerer blendeåpningen eller avstanden.

3. På de fleste kameraer står det på objektivet tall for av­ stand, blendeåpning og belysningstid. Skriv dem av.

4. Undersøk hva som forandrer seg på et kamera når du stiller det inn på «uendelig» og deretter på minste avstand. 5. Se på et opptak fra et billøp (eller fra en fotballkamp) og sammenlikn bildeskarpheten for bilene (eller spillerne) med bildeskarpheten for bakgrunnen.

6. Sammenlikn en framkalt fHm (et negativ) med et vanlig fotografi (et positiv). Hva ser du?

49

Hoveddelene av et kamera:

Bare en mørk kasse

Det er enkelt å fotografere. Den som vil knipse bilder, trenger et kamera, en film, og — dersom han vil framkalle bildene sjøl — et fotolaboratorium. Det siste er helt unødvendig. Det fins fotoforretninger overalt, og de utfører alle slag fotoarbeid. Det fins også kameraer som leverer ferdige bilder bare noen sekunder etter opptaket. Et enkelt kamera, f.eks. et «kasseapparat», er ikke noe annet enn en mørk kasse med et lyshull som kan lukkes, et camera obscura. I lyshullet sitter det en samlelinse. Gjennom den faller lyset på den innsatte filmen (den oppfangende skjermen). På filmen dannes et bilde av det som foto­ graferes. Det er enkelt å fotografere med et kasseapparat. Men en som er særlig interessert i fotografering, skaffer seg gjerne et kamera som er mer komplisert, hvor en kan stille inn avstanden, belysningstida og blendeåpningen. For at vi skal få et skarpt bilde på filmen, må objektet (gjenstanden som skal fotograferes), linsen og filmen stå i en bestemt avstand fra hverandre. Positiv og negativ

Nå vet vi hvordan et fotoapparat virker og hvordan et bilde oppstår. Et naturlig spørsmål er: Hvordan blir lysbildet holdt fast på filmen ? Vi kan ikke se noe bilde på filmen like etter at vi har tatt bildet. Først må filmen framkalles. Etter framkaliingen er filmen blitt til et såkalt negativ. For at vi skal få det ferdige fotografiet som vi er vant til å se det, må negativet kopieres og eventuelt forstørres på fotografisk papir. Vi får da et positiv, som er det ferdige fotografiet.

50

Vigjøropptak

Vi lager bilder

Fotografering

Kopiering Først belyse . . .

Lyset fra objektet går gjennom kameraets samlelinse og tref­ fer filmen, som er en plaststrimmel med lysømfintlig be­ legg. De lyse delene av objektet sender ut mye lys, de mørke sender ut lite. Derfor blir de forskjellige punktene på fil­ men belyst med forskjellig styrke.

Lyset fra en lyskilde går gjen­ nom negativet og treffer fotopapiret, som er papir med lys­ ømfintlig belegg. De lyse stedene på negativet slipper igjennom mye lys, de mørke slipper gjennom lite. Dette gjør at forskjellige punk­ ter på papiret blir belyst med forskjellig styrke.

Det lysømfintlige laget på filmen og fotopapiret består av korn av et sølvsalt. Ved belysning endrer dette laget seg. Mye lys gjør stor forandring, lite lys gjør liten forandring. ... så fremkalle . . .

Dette er ingen hvit sel, men bare et positiv og et negativ av det samme opptaket

Nå blir det usynlige bildet gjort synlig på den lysømfintlige hinna. Dette skjer ved hjelp av «framkalleren» (som er kjemiske løsninger). Framkalleren virker på de belyste sølvsaltpartiklene. De partiklene som ikke er blitt belyst, løses opp i «fiksérbadet». Etter denne behandlingen reagerer ikke bildet lenger på lys. Jo sterkere et område på filmen er belyst, dess flere sølvsaltpartikler har reagert med lyset, og dess færre partikler er det som blir vasket vekk i fiksérbadet. Et slikt område blir mørkt på filmen. . . . så får vi . . .

Et «negativ»

Virkeligheten er omvendt: Lyse punkter på gjenstanden er blitt mørke på filmen, og mørke punkter er blitt lyse.

Et «positiv»

Den omvendte virkelighet er «dreid tilbake». Lyse punkter på gjenstanden avbildes lyse, og mørke punk­ ter avbildes mørke.

Ved framstilling av fargefilmer og fargebilder er framgangsmå­ ten mye mer komplisert. 51

Fjerninnstilling

Innstilling etter avstanden mellom kamera og objekt gir skarpe bilder

Nærinnstillmg

Fotokurset vårt

1. Innstilling av avstand. Ved å dreie objektivet forandrer vi avstanden mellom lin­ sen og filmen. Bildet blir skarpt.

Begge bildene er tatt fra samme punkt. Det er brukt normalobjektiv og teleobjektiv

2. Innstilling av blendeåpning. Vi varierer størrelsen på åpningen for innfallende lys. a) Ved Uten blendeåpning faller Ute lys inn, ved stor blendeåpning mye lys. Ved sterkt sollys gjør vi blendeåpningen liten, mens vi gjør den stor i skumringen. b) Jo mindre blendeåpningen er, dess skarpere blir bildet. Samtidig blir et større dybdeområde skarpt. (Dette hen­ ger sammen med at midten av linsen gir skarpere bil­ der enn linsekanten.) 3. Innstilling av belysningstid. Vi stiller inn på øyeblikks- eller tidsopptak. Jo dårligere belysning og jo mindre blendeåpning vi har, dess lengre belysningstid må vi velge. Jo raskere et objekt beveger seg, dess kortere tid må fil­ men belyses.

52

Den som synes at alt dette er for mye arbeid, og som vil foto­ grafere på en mer lettvint måte, kan kjøpe et av de moderne helautomatiske kameraene. Etter innstilling av avstanden er det nok med et trykk på utløseren, og så er arbeidet gjort. Alle andre innstillinger skjer automatisk. Hva alle fotografer bør vite

Det fins svart-hvitt-fHmer og fargefilmer. Film leveres med forskjellig lysømfintlighet (betegnelse på pakken, f.eks. 17°DIN). Ved dårlig belysning (opptak innen­ dørs eller i regnvær) bruker vi filmer med høye DIN-tall. Størrelsen på filmen er avhengig av hvilket kamera som skal brukes. Eksempler på filmformat: 6 • 9 cm, 6 • 6 cm, 4 • 6,5 cm, 24 . 36 mm, 24 • 24 mm. Ved kjøp av apparat bør vi legge merke til blendeåpningen (lysstyrken). Den er angitt ved tall som 1 : 8, 1 : 5,6, 1 : 4, 1 : 2,8. Jo mindre tallet bak kolon er, dess mer kan blenderen åpnes, og dess større lysstyrke kan brukes. De fleste kameraer har en sentrallukker. Et kamera med av­ standsmåler er fordelaktig. Det fins mange objektivtyper. Vi skiller mellom normalobjektiver (for normale opptak), teleobjektiver (for opptak på lang avstand) og vidvinkelobjektiver (for opptak av brede objekter på kort avstand, f.eks. en lang bygning eller et høyt tårn). Filmen bør ikke settes i apparater i for sterkt lys. Den eksponerte (belyste) filmen må bare tas ut av kassetten i mørkerom. Vi kan bygge et kamera med linse. Til det trenger vi tynne finérplater (ca. 4 mm tykke), et linseglass med 40—80 mm brennvidde og ca. 3 cm diameter, en skive mattglass eller et stykke oljet pergamentpapir. Kassen maler vi svart innvendig med tusj. På forsiden setter vi lokket med linseholder og linse, og på baksiden skyver vi inn ramma med pergamentpapiret (eller mattglasset). Nå kan vi se bilder på den matte platen.

20 Cm

10 cm

Mørk kasse

Linseholder

Forvegg med linseholder

Vi husker ... .. .. .. .. .. . . ..

. . . . . . .

hva et fotoapparat består av hva som skjer når filmen blir belyst hva som menes med et «negativ» hvilke innstillinger som er nødvendige på et kamera hva som skjer ved innstilling av blenderen forskjellen mellom framkalling og kopiering hva det lysømfintlige belegget på en film består av Skyver med pergamentpapir

53

Film Millionær på Mikke Mus

Hvem kjenner ikke Mikke? Hvem har ikke ledd av de morsomme påfunnene hans? Han er verdens mest berømte filmstjerne. Mikke Mus kom til verden ved en tilfeldighet. En dag satt en mus under et skrivebord på et kontor i New York og spiste rolig og fornøyd på et stykke ost. Det var en ganske alminne­ lig mus som skremte vettet av to lettskremte sekretærer. Men reklametegneren Walt Disney, som skulle fange musa, fikk plutselig ideen. Han grep tegneblokken sin, lagde en skisse med noen få streker, og dermed var Mikke Mus kommet til verden. Mikke kom til å gjøre den tidligere avisgutten og spisevognservitøren til millionær. For Disney stoppet ikke opp ved teg­ nebordet. Han ville få sin Mikke til å hoppe, gå og løpe. Men hvordan skulle han få en tegnet mus til å bevege seg ? En ganske 54

© Walt Disney Productions

ny oppfinnelse kom til hjelp. Den 14. april 1894 var den første stumfilmen blitt vist på Broadway i New York. Filmen skapte en voldsom begeistring og ble en stor suksess. En av menneske­ hetens eldste drømmer var gått i oppfyllelse. Det var lykkes å lage bilder som bevegde seg. Fra gamle tider hadde kunstnere strevd for å gjenskape bevegelse hos mennesker, dyr og gjen­ stander. I hulemaleriene fra den eldre steinalderen, overalt finner vi slike forsøk. Men det som gjorde gjengivelse av be­ vegelse mulig, var oppfinnelsen av fotograferingen og film­ kameraet. Disse oppfinnelsene husket Walt Disney da han ville gjøre Mikke Mus levende. Han ville overføre tegninger til film. Å lage tegnefilmer er langt mer tungvint enn å filme virke­ ligheten. Til den første kortfilmen om Mikke Mus måtte Walt Disney lage over 16 000 tegninger! Siden benyttet Disney seg av en hærskare tegnere, malere og teknikere for å lage tegnefilmer. Og Mikke Mus er ikke lenger bare en tegneseriefigur. Han står for oss som en levende film­ stjerne. Trass i moderne filmteknikk, med vidfilm og cinemascope, har tegnefilmen holdt sin plass. Mikke Mus og co. har skrevet et stykke filmhistorie. Det er historien om filmens barndom, om den tida da en begynte å framstille bevegelser i bilder.

Uroppførelsen av denne filmremsa sted i Berlin i 1895

fant

7. Sett fast en strikkepinne, f.eks. i en skuff eller en høvel­ benk og gi den så et knips. Hvordan synes du den sving­ ende enden ti! strikkepinnen ser ut? 2. Hva ser vi når vi svinger en lommelykt hurtig rundt med utstrakt arm ? 3. Løft opp bakhjulet på en sykkel og sett det i bevegelse. Hvordan synes du eikene ser ut? Kan du finne andre eksempler på noe liknende ? 4. FHmstripen på forrige side ser ut til å bestå av Uke bilder. Men hva ser du hvis du sammenlikner nøye de enkelte bildene ? 5. Stundom kan vi synes at bevegelsene på en film ser unaturlige ut. Hva kan du si om det?

55

Bedraget på kino

Egentlig er en fUmframviser ikke noe annet enn en bildeframviser, den som vi lærte å kjenne i forbindelse med diapositiver. Også en filmprojektor kaster stående bilder på lerretet. Det ser ut som de beveger seg fordi det menneskelige øyet «bedrar» oss. På denne måten blir vi lurt: Filmstrimmelen som går gjennom framviseren, består av svært mange enkeltbiIder. De løser opp bevegelsen i mange bruddstykker. På lerretet ser vi disse bruddstykkene følge etter hverandre i rask rekkefølge. Nett­ hinna i øyet oppfanger hvert av bildene. Men hvert bilde blir sittende på netthinna fra 1/20 til 1/2 sekund lenger enn det står på lerretet. På den måten flyter «øyets erindringer» sammen til et sammenhengende bevegelsesforløp. På kino ser det ut som om bildene virkelig var levende. Vi kan ikke skjelne enkeltbildene fra hverandre. Tida «føres bak lyset»

Ultrarapidkamera gjør dette mulig. Det er opptak av en geværkule som treffer glass, og tidsforskjellen mellom bildene er brøkdelen av et tusendels sekund

56

Når en normal film skal lages, tas det opp 24 bilder pr. sekund. Ved framvisingen vises det også 24 bilder pr. sekund. Hastig­ heten er altså den samme. Ved særlig raske bevegelser, f.eks. når en hest hopper eller en fotballspiller løper, blir det gjort 240 opptak i sekundet. Der­ som de 240 bildene vises i løpet av 10 sekunder, ser vi hinderspranget eller løpingen i langsom kino. Tida blir forlenget til 10 ganger det virkelige tidsforløpet (tidsfodenging eller t/ds/upe). Dersom vi vil gjøre særlig langsomme bevegelser synlige, f.eks. når en blomst åpner seg i løpet av 1 2 timer, kan vi gjøre opptak for eksempel hvert tredje minutt. Hele oppblomstringen blir da delt opp i 240 enkeltbilder. Så spilles disse av i løpet av 10 sekunder. Vi har da presset tida sammen.

61 opptak i sekundet: Her ser vi bevegel­ sene til en golfspiller som slår etter ballen

Vi husker... . . . hvordan et bevegelig bilde oppstar på lerretet .. . hva som menes når vi taler om å «forlenge tida», og «presse tida sammen». Vi prøver

7. På en blokk stivt papir tegner vi en figur i bevegelse. Tegn figuren på samme sted på hvert ark, og slik at den for hver ny tegning er kommet litt lenger i bevegelsen s/n. Det kan være praktisk å bruke sjablon. Så lar vi arkene gli raskt over hverandre. Hva gjør figuren? 2. Lag en pappskive som vist på figuren, og hold den så foran et speil slik at du kan se på speilbildet av tegningen gjennom en av spaltene. Så dreier du skiva fort~rundt. Da ser det ut som om ballene (de svarte rundingene) hopper opp og ned. Pappskive med 20 cm diameter

57

Brillesalg i middelalderen. God forretning!

Det menneskelige øye

Bak glass

Når den beryktede romerske keiser Nero skulle se nøye på noe, brukte han en gjennomsiktig smaragd som lupe. Den romerske filosofen Seneca brukte en flaske fylt med vann til det samme formålet. Slike «forstørrelsesglass» var blitt oppdaget tilfeldig. Vi vet ikke nøyaktig når brillene bie oppfunnet. Men vi kjen­ ner briller fra det 13. århundre, fra Italia, og vet at oppfinnelsen var høyt verdsatt. Den første brillen som ble lagd, var en slipt beryll. Beryll er en gjennomsiktig halvedelstein, og navnet brille stammer fra beryll. Slipte beryllsteiner ble f.eks. satt inn i relikvieskrin, for at hellig­ dommen skulle ses bedre. De første glasslinsene betydde et stort framskritt. De var sjøl­ sagt svært ufullkomne, men de førte likevel til en revolusjon. 58

For alle som var avhengige av gode øyne i arbeidet sitt, malere, boklærde og håndverkere, førte brillen til store forandringer. Disse menneskene mistet tidligere levebrødet sitt dersom alderen førte til svekket syn. De lærde måtte få bøkene lest høyt for seg og måtte diktere tankene sine til andre. Malere som fikk dårlig syn, kunne ikke lenger utføre arbeidet sitt. Gullsmeder, skomakere, skreddere og mange andre måtte ofte slutte i ung alder på grunn av dårlige øyne. Nå ble det lille, uanselige instrumentet til et uvurderlig hjelpemiddel. En egen yrkes­ gruppe vokste fram. Det var brillemakerne, de som framstilte brillene. De hørte med blant de mest ansette håndverkerne i middelalderen, for behovet for briller var svært stort. Brille­ makerne var for det meste alminnelige glasslipere. Optikere, som vi kjenner dem i dag, fantes det ikke den gangen. Joseph Fraunhofer, som vi har lest om før, var den første som undersøkte linsenes lovmessighet. Han var den første som kunne lage brilleglass etter beregninger. Nå var det mulig å korrigere enhver øyefeil nøyaktig. Etter hvert økte kunnskapene om det menneskelige øyet. Det ble kjent hvordan øyet er oppbygd, hvordan bildet oppstår på nett­ hinna, og øyelegen kunne da undersøke synsfeil og foreskrive riktige briller. Brillene ble stadig bedre og finere. Den mest moderne oppfinnelsen er de såkalte kontaktlinser. Det er ørsmå skåler av plast som settes rett inn på øyet. Disse små tynne linseplatene gjør den samme tjenesten som brilleglass.

I dag bruker øyelegen mye komplisert ut­ styr når han skal måle synsfeil

7. Pupillen i øyet kan trekke seg sammen eller utvide seg. Denne reaksjonen kan øyelegen undersøke. Han setter da lysstrålen fra en lommelykt rett inn i øyet. Forsøk det med din sidemann og legg merke til hvordan pupillen forandrer seg. 2. Hos katten er det lett å se hvordan pupillen forandrer seg. 3. Hold en blyant ca. 25 cm fra ansiktet. Stirr konsentrert på blyanten, og se deretter på en gjenstand et stykke lenger borte. Hvordan har det seg at du kan se blyanten og bak­ grunnen samtidig? 4. Spør noen som bruker briller, om hvor langt de kan se skarpt uten briller. 5. Se på glassene i forskjellige brillepar. Hvilken forskjell legger du merke til? 6. Hva for nytte gjør solbriller?

59

Øyet kan sammenliknes med et fotoappa­ rat :

Det ser bare slik ut

At vi kan se, tar vi som en sjølsagt og naturlig sak. Og at vi kan se omgivelsene våre slik som de virkelig er, tar vi som en like sjølsagt sak. Vi ser menneskene og dyra med beina under krop­ pen og hodet over, vi ser inngangsdøra i første etasje og murpipa på taket. Og likevel: øyet oppfatter egentlig tingene helt annerledes. Vi «ser» omgivelsene våre opp ned. For øyet er i grunnen ikke noe annet enn et camera obscura, et «fotoapparat». De samme optiske lovene som gjelder for et kamera, gjelder for øyet. Det er bare erfaring og vane som gjør at vi ser perso­ ner som de virkelig er. Bildet er sammensatt av mange bildepunkter

Lysstrålene som treffer øyet vårt, går gjennom pupillen inn i øyelinsen, som virker som en samlelinse. De strålene som går ut fra et punkt, samles derfor igjen i et punkt bak øyelinsen. Under normale forhold (normalt syn) ligger dette punktet på netthinna, og her dannes da bildepunktene. Netthinna består av mange lysømfintlige celler. Hver av disse cellene er via synsnerver forbundet med hjernen. Cellene gir melding til hjernen når de blir truffet av lysstråler, og de gir også beskjed om lysstyrken. Andre celler kan gi melding om fargen på det lyset som faller inn. Alle cellene gir til sammen et bilde som gjøres bevisst i hjernen. Vi ser. I hjernen blir også bildet snudd, så vi ser det øverste øverst, og det nederste nederst. Øyet kan sammenliknes med et fotoapparat:

Et forminsket, omvendt bilde dannes på netthinna

60

Avstanden til objektet innstilles

Avstanden mellom linsen og filmen forandres

Se = Fotografere

Linsen blir flat, og strålene brytes lite

Nærinnstilling

seg, og strålene brytes mye

Krumming etter behov

Øyet må innstille seg på ulike avstander til objektet, slik at det kan dannes skarpe bilder på netthinna (liksom i fotoappa­ ratet). Hos krokodillen f.eks. forlenger eller forkorter hele øyet seg (sammenlikn dreiing av objektivet i kameraet). I menneskeøyet og øynene til pattedyra kan linsen tilpasse seg avstanden til objektet. Linsen er elastisk. Den blir krummere (rundere) når vi ser på noe som er nært, og flatere når vi ser på noe som er langt borte. Når øyelinsen er flat, blir strålene lite brutt. Sterkere bryting får vi når linsen blir mer krummet. Denne evnen til å forandre brytingsgraden kaller vi øyets akkommodasjon. Vi sier også at linsen akkommoderer seg. Regnbuehinna virker som blendeåpning i øyet. Den har mange små, fine muskler som etter lysstyrken utvider eller trekker sam­ men pupillen. På den måten reguleres den lysmengden som går inn i øyet. 61

Forsterking av synet

Noen mennesker myser

Friske øyne ser tingene like godt om avstanden til dem er kort eller lang. Øyemekanismen funksjonerer da som den skal. Men mange mennesker har en eller annen synsfeil. For å kunne se skarpt trenger de en ekstra linse, en brille. Brilleglass er en­ ten samlelinser eller spredelinser. Synsfeil er ikke alltid medfødt, de kan også utvikle seg med alderen. Når et menneske blir eldre, kan øyelinsen miste sin tilpasnings­ evne og bli flat. Gamle mennesker ser derfor godt på lang av­ stand. De er langsynte. Men for å kunne lese må de bruke briller. Dersom et menneske arbeider mye med svært små ting, f.eks. utfører finmekaniske arbeider eller leser svært mye, kan det hende at øynene blir overanstrengte. Linsene blir runde, men­ nesket blir nærsynt og må bruke briller. Den gunstigste avstanden når vi ser på nære ting, er ca. 25 cm. Sjølsagt gjelder det bare for friske øyne.

Nærsynthet og langsynthet kan rettes med briller

Brille for langsynte

▼ Lorgnett (brille på stang)

/

Samlelinsen forsterker øyelinsen

Spredingslinsen motvirker øyelinsen

62

Synsfeil korrigeres

Beskyttelse av øynene

Synsfeil må undersøkes av spesialleger, som foreskriver de riktige brillene. Etter angivelser fra øyelegen lager så optikeren brillen. Styrken på brilleglass angis i dioptrier. Dioptri er måleenheten for brytingsevnen til en linse. Brytingsevnen til linser måles i dioptrier.

Dioptrien finner vi ut fra den målte brennvidden (i meter). For samlelinser skriver vi et + foran tallet, og for spredelinser । et —. For eksempel:

Samlelinse

Spredelinse

Solbriller

Brennvidde 1 m 2 m % m % m 1 m * % m

Sveisebriller

Dioptri + 1 + 1/2 + 2 + 4 — 1 —2

Vi lager en oversikt: Synsfeil

Medfødt langsynthet Alderdomslangsynthet

__

Medfødt nærsynthet Ervervet nærsynthet

Årsak

Brilleglass

Øyeeplet for kort

Samlelinse

Øyelinsen for flat

Samlelinse

Øyeeplet for langt

Spredelinse

Øyelinsen for rund

Spredelinse

▼ Bilbriller

Vi husker,.. . . . . .

. . . . .

hvorfor øyet kan sammenliknes med et fotoapparat hvilken spesiell egenskap øyelinsen har hvilke synsfeil som kan oppstå hvilke linser som brukes i briller hvordan vi angir brytingsevnen til en linse 63

Galileo Galilei vakte oppsikt med den sjølbygde kikkerten

Lupe Kikkert Mikroskop

64

Et blikk inn i fjerne verdener

Den 21. juni 1633 stod en trøtt gammel mann for inkvisisjonsretten i Roma. Inkvisisjonsretten var den høyeste rett i den katolske kirken. Mannen var anklaget for en av de alvorligste forbrytelsene på den tida: gudsbespottelse og kjetteri. Men han var uskyldig. Han var en from kristen og en god ka­ tolikk. Det var Galileo Galilei, som var født i Risa i 1564. Han var sønn av en musiker og var professor i matematikk ved uni­ versitetet i Padova. Galileo Galilei hadde, ifølge kardinalene, spredd en lære som stod i motsetning til den hellige skrift. Matematikkprofessoren hadde påstått at jorda gikk rundt sola. Trass i en advarsel fra kirken holdt han på sine meninger, og det med god grunn. Alt som 17-årig student hadde Galilei nektet å tro blindt på lærerne sine. Han ville bare tro det som kunne bevises, og for ham kunne bare det som lot seg etterprøve ved forsøk, bevises. Også den «kjetterske» lære at jorda går rundt sola - og ikke omvendt — kunne han bevise. Galilei hadde studert skriftene til en nederlender som hadde lagd et optisk apparat, en kikkert. Med denne kikkerten var det mulig å studere fjerne gjenstan­ der på «nært hold».

Denne beskrivelsen inspirerte Galilei til å bygge et liknende instrument. Han overrasket medborgerne sine med dette. Med kikkerten sin klatret han opp i klokketårnet på Markusplassen i Venezia og så ut over havet. Det han så, vakte stor forbau­ selse. Skip som ikke kunne ses med det blotte øyet så han to timer før de kom inn til havna. For denne oppfinnelsen ble Galilei utnevnt til professor for livstid i Padova. Kikkerten gjorde nok Galilei berømt, men den gjorde ham ogsa til et ulykkelig menneske. Han oppdaget ved hjelp av kikker­ ten hva som skjedde i verdensrommet. Det førte til at han ble kalt løgner og kjetter. Men Galilei studerte ikke bare den store ytre verden. Han så ogsa inn i den usynlige verden av de aller minste ting. For å kunne gjøre det bygde han et motstykke til kikkerten, nemlig et mik­ roskop. Den nederlandske forskeren Antony van Leeuwenhoek oppdaget med dette blodlegemene (i 1673). Mikrokosmos og makrokosmos — det uendelig lille og det ufattelig store - fikk Galilei øye på ved hjelp av linsene sine. Men han ble dømt for det han påstod og måtte ta det tilbake. Han måtte fornekte hva han hadde sett med sine egne øyne, men sannheten trengte seg fram til slutt. Den ble etter hvert oppdaget av alle som søkte sannheten.

Galileo Galilei 1564—1642

7. Av en papplate med størrelse som et postkort lager vi en sikteramme. På innsiden av den ene langsiden lager vi en må leska la (mm). Vi holder sikteramma med utstrakt arm foran øynene og peiler inn gjenstander i forskjellig avstand. På skalaen kan vi lese av den tilsynelatende størrelsen av gjenstandene. 2. Beveg et stykke papir med trykt tekst mot øynene slik at bokstavene begynner å «svømme». Hold så en samle­ linse mellom øynene og teksten, og legg merke til hvor­ dan størrelsen og skarpheten til bokstavene forandrer seg. 3. Hvem bruker samlelinser som forstørrelsesglass?

4. Vi Urner pergamentpapir over en pappramme. Da har vi et «lerret». (Vi kan også bruke en matt glassplate.) Med en samlelinse kan vi fange opp det forstørrede bildet av et stearinlys på lerretet (se side 46). Hvordan forandrer bildet seg når vi ser på det fra baksiden gjennom en lupe ?

65

Det forsvinner i det fjerne

Når vi ser på noe som er langt borte, er det ofte vanskelig å kjenne det igjen. Et kirketårn ser lite ut, et fjell ser lavt ut. Men jo nærmere vi kommer, dess større virker det. En bil som kommer mot oss, ser ut som et ørlite punkt når den er langt borte. Med ett er den der og har sin naturlige størrelse. Alle har opplevd følgende: Vi venter på et tog eller en sporvogn. Langt borte hvor skinnene ser ut til å løpe sammen, får vi øye på lokomotivet. Først er det lite, så vokser det seg større og større helt til toget til slutt stopper foran oss. Nå er det ikke len­ ger mulig å se størrelsen og lengden på toget i ett blikk. For å kunne se det hele i ett, må vi gå et stykke vekk fra toget. Noe slikt er det maleren gjør når han arbeider med et stort bilde og vil danne seg et helhetsinntrykk av det. Vi holder også ofte en gjenstand et stykke vekk fra øynene når vi vil se nøye på den. Hvis vi er for nær den, ser vi kanskje bare halvparten eller et lite utsnitt av det hele. Hele bildet får da ikke plass på netthinna. Perspektiv. Svillene på jernbanelinjen blir smalere og smalere

Jo nærmere øyet en gjenstand befinner seg, jo større blir bildet på netthinna.

66

Hold en samlelinse foran øyet: Er gjenstanden for nær, oppstår det et skarpt bilde bak netthinna

Med en lupe oppstår et skarpt bilde på netthinna

Lupen forsterker samlevirkningen til øyelinsen

Øyelinsen kan ikke krumme seg mer

Øyet er vant til å følge den retningen strålene har når de faller inn i øyet

Derfor gir lupen et forstørret, opprett og innbilt bilde (et skinnbilde)

Verdens minste bok

«Verdens minste bok» er et mesterverk av boktrykkerkunst. Den er utstilt i Gutenbergmuseet i Mainz i Tyskland. Boka måler 6*6 mm. Den inneholder «Fader Vår» på seks språk og i sju forskjellige versjoner. Bokstavene er så små at det ikke er mulig å lese dem med det blotte øye. Brytingsevnen til øyelinsen strekker ikke til for å samle strålebunten til skarpe bildepunkter på netthinna. Derfor må den som vil lese boka, bruke en lupe (samlelinse). Den forsterker øye­ linsen. Derved framtrer skriften skarpt og forstørret. Lupen må holdes så nær gjenstanden at denne blir liggende innenfor brennvidden til lupen. Det forstørrede bildet lar seg ikke fange opp på en skjerm. Det er et «skinnbildey>.

Luper gir forstørrede, opprette og innbilte bilder av gjenstander.

Den minste boka i verden er mindre enn en to-øring og kan ikke leses uten lupe

67

Et blikk inn i den forunderlige verden av de aller minste ting

Mikroopptak av en vanndråpe. Ved den store forstørrelsen er bakterier med 1 /1000 mm lengde tydelig synlige

Slik forstørrer mikroskopet objektet. Med objektivet oppstår det et forstørret, om­ vendt bilde av objektet. Dette ser vi på gjennom okularet (en lupe) og får dermed bildet enda mer forstørret

68

Med en lupe kan vi se nøye på mange ting, f.eks. frimerketagger, bihår og sneglefølehorn. Men det fins mange ting og mange levende vesener som ikke er tilgjengelige for øyet når vi bare har en enkel lupe som hjelpemiddel. I denne «verden av de minste ting», i mikrokosmos, kan vi bare få innblikk ved hjelp av mikroskopet. Mikroskopet hører med blant de nyttigste oppfinnelsene men­ nesket har gjort. Det har avslørt mange sykdomsframbringende bakterier som bare er 1/1000 mm lange. I sin virkemåte er mikroskopet en kombinasjon av en bildeoverfører og en lupe. Med en samlelinse, objektivet, lages det et forstørret bilde av gjenstanden. Dette blir så forstørret videre ved at det studeres gjennom en lupe, okularet. Det mest moderne mikroskopet vi har, er elektronmikroskopet Her blir det i stedet for vanlige lysstråler brukt elektronstråler. Et elektronmikroskop kan gi opptil 200 000 gangers forstørrelse, mens et vanlig lysmikroskop ikke forstørrer mer enn 1000 ganger.

Kikkerten «henter fram» objektet fra det fjerne. Med objektivet dannes det et for­ minsket, omvendt bilde av gjenstanden. Dette forstørres når vi ser på det gjennom okularet (en lupe)

Solflekker og månekratere blir oppdaget

Blant de oppdagelsene som gjorde Galileo Galilei berømt, var oppdagelsen av nye, inntil da ukjente stjerner, og oppdagelsen av Jupiters måner. Til og med ujamnhetene på måneoverflaten, fjellene, dalene og månekratrene kunne han se på en avstand av nesten 400 000 kilometer. Dette gjorde han med det instru­ mentet som han sjøl hadde bygd: kikkerten. Prinsippet for kik­ kerten hadde vært kjent lenge. En italiensk naturvitenskapsmann hadde alt i 1589 funnet ut: «Gjennom et konkavt glass kan en se fjerne gjenstander tydelig, og gjennom et konvekst glass ser en nære gjenstander forstørret. Dersom disse to glassene settes riktig sammen, skal en kunne se både nære og fjerne gjenstander større og tydeligere.» Mens mikroskopet forstørrer de aller minste tingene for øyet, henter kikkerten de fjerne tingene fram så vi kan se dem tydelig. I en kikkert virker et «fotokamera» og en lupe sammen: En samlelinse (et objektiv) gir et lite bilde av den fjerne gjenstan­ den, og dette bildet blir så betraktet gjennom en lupe (et okular). Lupen forstørrer bildet. 69

Feltkikkerten gir et opprett prismene snur lysstrålene

bilde fordi

Strålegangen i prismer:

Kikkert ti! bruk på jorda

Prismene snur bilder ved totalrefleksjon

70

I den kikkerten som Galilei brukte, en såkalt stjernekikkert, ser vi tingene snudd på hodet og speilvendt. Ved studier av himmelen spiller det ingen rolle. Men når vi betrakter ting på jorda, bruker vi en «jordkikkert». Den har innebygd en tredje linse som retter opp igjen det omvendte bildet. Også i feltkikkerter må bildene rettes opp. Her skjer det ved hjelp av to trekantede glasslegemer, prismer, som er innebygd i hver strålegang og står i rett vinkel i forhold til hverandre. Det ene prismet snur bildet med rett side opp, og det andre speil vender det. Fordelen med prismene i feltkikkerten er at kikkertrøret kan gjøres kortere enn på de lange linsekikkertene. Når vi ser på stjerner på himmelen med bare øyet, er det en smal lysbunt som treffer øyet vårt. Den er akkurat like stor som pupilleåpningen. En normal kikkert oppfanger ikke vesentlig mer enn øyet. For at bildepunktet på netthinna skal bli krafti­ gere, må en mye større lysbunt treffe øyet. Dette oppnår vi ved å bruke en astronomkikkert. Den har et særlig stort objektiv. De største linsene som bygges, er 11/2 m i tverrsnitt, og dette er altfor lite. Derfor blir det brukt kjempestore hulspeil. Speilteleskopet på Mount Palomar har et tverrsnitt på 5 m. Dersom vi tenker oss at alt det lyset som dette teleskopet fanger inn faller inn i øyet som én strålebunt, får øyet ca. 500 000 ganger mer lys enn uten teleskopet. Lysstyrken til lyspunktet på nett­ hinna forsterkes da 500 000 ganger. Slik er det mulig å obser­ vere stjerner midt på lyse dagen.

Vi husker... .. .. .. .. .. ..

. . . . . .

hvordan størrelsen på netthinnebildet forandrer seg hvordan en lupe forsterker øyelinsen hva slags bilder en lupe gir hva som menes med objektiv og okular hvordan mikroskopet og kikkerten er oppbygd hvordan omsnudde bilder kan rettes opp igjen

Dette eiektronmikroskopet i Tokyo går gjennom to etasjer og veier mer enn 15 tonn

Hulspeilet i det kjempemessige teleskopet på Mount Palomar i USA har et tverrsnitt på fem meter

71

Regnbuen er et av naturens underverk

Oppspalting av lyset

72

Den distré professoren

Ingen kunne ane at den bondegutten som så dagens lys for første gang den 4. januar 1643 i Nord-England, skulle bli en av de største vitenskapsmenn i verdenshistorien. Isaac Newton het gutten, og han var så svak etter fødselen at ingen trodde han ville overleve. I skoletida var han også svak, og han likte best å leke med sine mekaniske leketøy, sine siølbygde vind­ møller og draker Så en dag tok han seg sammen på skolen og ble uten å anstrenge seg den beste i klassen. Men da Isaac i 1661 kom til det berømte engelske universitetet i Cambridge, var hans ærgjerrighet borte. Han visste ikke riktig hva han skulle studere før læreren hans førte ham inn i høyere mate­ matikk og i kikkertens prinsipper. For Newton ble kikkerten hva leikene hadde vært før. Dag etter dag studerte han stjernene, prøvde mange forskjellige linser, og bygde til slutt et teleskop som hadde mange for­ bedringer i forhold til Galileis oppfinnelse.

Lysets fenomener opptok ham etter hvert så sterkt at han glemte alt annet. Under forsøkene sine oppdaget Newton en egenskap ved lyset som var både underlig og forvirrende: lysets farger. Newton beviste at lyset har farger. Hvordan kan lyset ha farge når det er hvitt? Slik spurte de lærde, og ingen tok den unge studenten alvorlig. Hans «Ny teori om lys og farger» fikk derfor ikke den tilslutning som den fortjente. Newton trakk seg forarget tilbake og arbeidet bare i det stille. Som professor i matematikk og fysikk i Cambridge kom han ofte til forelesningene med to forskjellige sko, eller han fore­ leste for tomme benker. Denne distraksjonen var et usvikelig tegn på at han arbeidet hardt med et problem. Da han i 1666 oppdaget loven om jordas tiltrekningskraft, ble han med ett slag berømt i hele verden. Nå trodde folk også på hva han for mange år siden, som student, hadde skrevet om lyset. Newton ble adlet og feiret som den største vitenskapsmannen siden Galilei. 150 år etter ble en ny «Fargelære» offentliggjort. Det var dikteren Johann Wolfgang von Goethe som forsøkte å slå beina under Newtons teori om oppspalting av lyset. Men Goethes arbeider var preget av en dikters syn. De kunne ikke stå seg mot vitenskapen og kunne ikke forandre lysets lover.

Sir Isaac Newton 1643—1727

7. Vi ser på sollys som faller skrått gjennom et glass med vann ned på et hvitt underlag. 2. Still deg med ryggen mot sola. Lag såpebobler, og få dem til å gå nedenfra og oppover forbi øynene dine. Hvilke farger ser du på såpeboblene?

3. Stå med ryggen mot sola og sprut vann med en hageslange ut i lufta. Derved oppstår det en regnbue. Kan du angi rekkefølgen av fargene i regnbuen?

4. Bland sammen farger fra fargeskrinet og skriv opp resul­ tatet (eks.: gult og blått gir ...). 5. Vi deler en pappskive med diameter ca. 10 cm i sju felter (fra midten). Feltene farger vi med fargestifter i samme rekkefølge som regnbuefargene. Gjennom midt­ punktet i skiva stikker vi en strikkepinne (som akse), og setter skiva i rask rotasjon. Legg merke til hvordan far­ gene går over i hverandre. Hvilken farge får skiva?

73

Å farge uten farger

Sola og mange kunstige lyskilder stråler ut et lys som under normale forhold ser hvitt ut. Men når sollyset faller på en vann­ dråpe, merker vi følgende: Dråpen skinner i de forskjelligste farger. Skygger vi for solstrålene, forsvinner fargene straks. Slipper vi sola til igjen, kommer fargene tilbake. Rødt, oransje, gult, grønt, lyseblått, mørkeblått og fiolett - alle disse sju fargene kan vi i heldigste fall se. En ting er sikkert: det fins ingen fargestoffer i vanndråpen, for da måtte fargene være i vannet også i skyggen. Den eneste forklaringen er at sollyset lager fargene. Og slik er det. «Hvitt» lys består nemlig ikke av hvit farge, men av fargene rødt, oransje, gult, grønt, lyseblått, mørkeblått og fiolett. Vi kaller dem for regnbuefargene, fordi de også kan ses i en regnbue. Av én blir det sju

Ved hjelp av spesielle optiske innretninger er det lett å spalte sollyset i regnbuefargene. Et trekant-prisme er en slik innretning. Det er et trekantet glasslegeme som vi finner bl.a. i feltkikker­ ten. De ulike fargekomponentene i det hvite lyset skilles fra hver­ andre fordi de brytes forskjellig gjennom glasset. De fiolette strålene brytes sterkere enn de gule, og de gule brytes sterkere enn de røde. Newton spaltet opp sollyset i de sju regnbuefargene med et prismer. Det innfallende hvite lyset brytes i grensesjiktet luft/ på underlaget. Hvitt lys sendes skrått inn på et prisme og fanges opp på en skjerm

Regnbuefargene samles igjen med en samlelinse:

Det blir spaltet i de sju regnbuefargene

På skjermen får vi hvitt lys

74

Et slikt fargeband kalles et spektrum. De enkelte fargene i spektret heter spektralfarger. Omvendt kan spektralfargene blandes og gi hvitt lys igjen. Det oppnår vi ved å sende spektret gjennom en samlelinse.

Lysforholdene i en vanndråpe:

Hvitt lys er sammensatt av spektralfargene (regnbuefargene). Lysforholdene ved vanndråper likner svært på forholdene ved prismer. Det innfallende hvite lyset brytes i grensesiktet luft/ vann. De enkelte fargene blir — som ved glass — brutt i for­ skjellig grad. Det hvite lyset blir da spaltet i spektralfargene. Dråpens bakside reflekterer de fargede strålene (totalrefleksjon). Det hvite lyset spaltes i de sju regnbue­ fargene

Glass kan virke som filter

Vi kan «farge» hvitt lys. Vi lar det ganske enkelt gå gjennom glass med en bestemt farge. Dersom vi vil ha rødt lys, kan vi gå fram på følgende måte: Vi lar lyset gå gjennom rødt glass. Det virker som et filter som lar bare det røde lyset passere. Det «sluker» alle de andre far­ gene. Glass som bare slipper gjennom bestemte fargestråler, kalles fargefUter. Baklyktene på biler og sykler sender ut rødt lys. På teatret blir scenen opplyst av blå, gule og røde lyskastere. Politiet kjører med blått blinklys gjennom gatene. Lyssignalene i trafikklysene er røde, grønne og gule.

Her går hvitt lys gjennom rødt glass og fanges opp på en hvit vegg

Vi ser på en rød vegg gjennom grønt glass

Den hvite veggen ser rød ut

Ingen lysstråler treffer øyet

75

Hvitt lys sendes mot et gult papir og bøyes av mot en hvit vegg

Den hvite veggen ser gul ut

Fargene gjør verden vakker

Kan vi tenke oss en verden i bare hvitt, grått og svart? En slik verden ville være svært ensformig. Det er fargene som gjør omgivelsene vakre! Men hvorfor ser vi at tavla er grønn, hus­ taket rødt og jakka blå? Alle gjenstander blir bestrålt av det hvite sollyset. De «sluker» eller absorberer en del av de fargestrålene som er i det hvite lyset, og resten blir reflektert. Alt etter hvilke fargestråler som blir kastet tilbake, ser vi fargene. Det røde hustaket kaster altså tilbake røde stråler og absorberer de andre. Den grønne tavla reflekterer de grønne strålene, og den blå jakka absorberer alle røde og gule stråler og kaster bare de blå tilbake. Men det fins også mange legemer som reflekterer mer enn én slags fargestråler. Disse syns vi da har en blandingsfarge. En gjenstand synes å ha den fargen som svarer til de fargestråler gjenstanden kaster tilbake (reflekterer). Hva skjer når et grønt papir blir bestrålt med rødt lys? Det vil se svart ut, for det får ingen lysstråler som det kan reflek­ tere. Eller hvordan vil en rød vegg ta seg ut dersom vi ser på den gjennom grønt glass? Den blå himmelen er ikke blå

Hvitt lys går gjennom en uklar løsning

Grumsete løsninger har den egenskapen at de forandrer hvitt lys. De lar bare de røde og til dels de gule strålene trenge gjen­ nom, mens de blå strålene blir spredd i alle retninger. Jo mer uklar væsken er, dess kraftigere blir fargene. Og jo lengre vei lysstrålene må gå gjennom det uklare stoffet, dess mer rød­ farget er de når de kommer ut. Uklare væsker, vanndamp og støvet luft sprer hvitt lys.

Lvset blir spredd

76

Denne slags lysspalting kalles spreding. Luftkappa rundt jorda inneholder vanndamp og støvpartikler, og virker derfor som en uklar væske som sprer det hvite sollyset. Derfor er sola gul og himmelen blå, sjøl om lufta og støvpartiklene ikke har noen egen farge.

Nå skjønner du hvorfor ...

. . . . . .

. . lyset fra møtende biler ser rødlig ut i tåke . . tåkelyskastere er gule . . himmelen ser beksvart ut for romfarere (ingen atmosfære) . kraftig morgenrøde tyder på regn . . solbriller har fargede glass . . tekstiler ser annerledes ut i kunstig lys enn i dagslys

Vi husker... . . . hva hvitt lys er sammensatt av .. . hvorfor lyset kan spaltes opp i de sju regnbuefargene når det går gjennom et glassprisme .. . hvorfor farget glass gir lyset farge . . . hvordan uklare væsker forandrer fargen på gjennom­ gående lys 77

Firefargetrykk

Fargene gjør verden vakker, og det er fargene som gjør et farge­ lagt bilde vakkert. Når vi her snakker om farger, mener vi fire farger, nemlig blått, gult, rødt og svart. Disse fire fargene er alt som behøves for å lage et farget bilde, et bilde i firefargetrykk. Nesten alle fargenyanser kan framstilles med disse fire fargene. Dersom vi vil ha grønn farge, kan vi trykke gult og blått over hverandre i et bestemt forhold. Blandingsfargen får da den ønskede nyansen. Rødt og gult gir oransje, og av rødt og blått får vi fiolett.

For å kunne lage et firefargetrykk trenger vi fire trykkplater. Hver trykkplate gir hvert sitt bilde i en av de fire fargene, som vist på figuren. Vi vet nå at hvert bilde er sammensatt av såkalte bildepunkter. Trykkplatene har også disse bildepunktene, som i dette tilfellet består av ørsmå fargepunkter. Når disse fargepunktene trykkes sammen, faller de dels ved siden av, dels over hverandre. Øyet kan ikke lenger skille fargepunktene, men ser de fire fargene sammen som et farget bilde. Her er bildepunktene forstørret Blått

78

Blått + gult

Blått + gult + rødt

Blått + gult + rødt + svart

Den melkeaktige safta fra kautsjuktrærne er gull verd. Av den lager vi naturgummi

Stoffer

80

Tyveriet ved Amazonaselva

Etter en lang ferd over havet tøffet i 1876 en frakteskute inn i utløpsområdet til Amazonaselva, den kjempestore elva i SørAmerika. Skuta drog oppover langs elva til den kom til et lite nybyggerområde i urskogen. Der kastet den anker. Det var natt. Trass i nattemørket var skuta ventet. Et dusin innfødte tjente en god slump penger denne natta. En englender som het Wickharn, hadde leid dem til et ulovlig oppdrag: De skulle levere frøkapsler fra de brasilianske kautsjuktrærne til engelskmennene. På morgenkvisten lettet skuta anker og kom seg ut i åpent farvann uten å bli oppdaget. Om bord hadde de den mest verdifulle lasten som noe engelsk skip noen gang hadde ført: 70 000 frøkapsler av en plante som til da bare hadde vokst i Sør-Amerika, i Brasil, og som hele verden var avhengig av. Dermed var det lykkes for engelskmennene å «utføre» de etter­ spurte gummitrærne fra urskogen. I Brasil fortsatte de innfødte å tappe den tykke hvite melken ut av gummitrærne. Verden trengte rågummi, ikke bare til vann­ tette klær, sekker og slanger, men snart også til bildekk. Etter­ spørselen steg fra år til år, og det samme gjorde prisen.

I mellomtida hadde englenderne plantet de stjålne frøene på øya Ceylon, og også i India. Det ble anlagt kautsjukplantasjer, svære områder med gummitrær. Snart kjøpte hele verden gummi fra de britiske plantasjene, og brasilianerne satt igjen med lang nese. Men de landene som ikke sjøl hadde gummiproduksjon, ville ikke være avhengige av Storbritannia, som nå helt bestemte prisen på naturgummien. I USA, Russland -og Tyskland ble det derfor gjort forsøk på å framstille gummi på kunstig vis. Det lyktes i 1909 for den tyske kjemikeren Fritz Hofmann. Han kalte den kunstige gummien for buna. Siden 1955 har kunstgpmmien helt overtatt markedet. Det har nemlig vist seg at den kunstige gummien på mange måter er bedre enn den naturlige. Det er derfor ikke lenger så lett å få solgt naturgummien, og i hvert fall ikke til skyhøye priser. Men kautsjuk er bare ett av de mange råstoffene som mennes­ kene bruker. Den dag i dag er verden avhengig av enkelte land som er eneinnehavere av viktige råstoffer. Men den kjemiske industrien arbeider videre med å utvikle nye kunststoffer, som ikke bare erstatter de naturlige råstoffene, men som ofte også overgår dem i kvalitet.

7. De tingene som vi bruker hver eneste dag, består av forskjellige stoffer. Vi kan dele dem i naturlige stoffer og kunstige (syntetiske) stoffer. 2. Hvilke kjennetegn hos de ulike stoffene gjør at vi kan skille dem fra hverandre? 3. Hvilke bruksgjenstander hadde urmenneskene ? Hvilke stoffer var slike gjenstander lagd av? 4. Ta en håndfull jord (fra hagen) i en flaske, fyll vann på og rist det hele kraftig. La flaska stå stille en stund. Ta så et forstørrelsesglass og se på hvordan jorda har sedi­ mentert. 5. Hvordan kan vi på en enkel måte skille fløten fra frisk melk ? Hva skjer med melk når den blir stående for lenge i varmen ? 6. Vi lager en konsentrert koksaltoppløsning, heller den på en flat tallerken og lar den stå noen dager. På denne måten kan vi legge merke ti! hvordan saltkrystaller dannes.

81

Stoffenes egenskaper

Ute er det vått, inne er det tørt og varmt. Teltduken holder vannet og kulden ute

Plastfolie erstatter her stativ og polstring. Dette er en oppblåsbar lenestol av kunst­ stoff

Hver eneste dag kommer vi i berøring med forskjellige ting. Vår verden består av et utall av legemer. De er oppbygd av forskjellige stoffer, og sammensatt av mange slags bestand­ deler. Ikke to stoffer er helt like. De kan være lette eller tunge, hvite eller fargede, varme eller kalde, flytende eller gassformige, myke eller harde, brennbare, varmebestandige, eksplosive, magnetiske, smeltbare, elastiske, vanntette, syrebestandige .. . Et stoff kan ha mange egenskaper. Det fins et stort antall stoffer, og hvert eneste stoff har helt bestemte egenskaper. Det er kjennetegn som gjør at vi kan gjenkjenne stoffene. Egenskapene kan også være til stor nytte for oss: Glass er gjennomsiktig, og derfor bruker vi det i vinduene våre. Fordi tre brenner godt, bruker vi det som brensel til oppvarming. Fordi ull isolerer godt, bruker vi ull i klærne våre. Men vi bru­ ker ikke bare stoffer som vi finner i naturen. Menneskene lager også kunststoffer, som ofte har bedre egenskaper enn de na­ turlige stoffene. Til framstilling av bildekk bruker vi kunstig gummi, fordi den er svært elastisk, motstandsdyktig og helt vanntett. Fordi nylon er spesielt sterkt, lett og varmt, lages det spesialklær av nylon. Fordi noen kunststoffer er spesielt harde, ubøyelige og syre­ bestandige, bruker vi dem til bordplater, kjøkkenutstyr og leketøy. Hvert stoff har sine bestemte egenskaper.

Den kjemiske industrien kan nå framstille svært mange stoffer. Likevel fins det ennå naturstoffer som har så mange gode egen­ skaper at kunststoffene ikke kommer opp mot dem: Naturlig lær er således langt bedre enn kunstlær, og tannemalje langt sterkere enn kunstig framstilt emalje. Skinnet bedrar

Det er svært få ting som består av ett eneste stoff, enda det ofte kan se slik ut. I virkeligheten er tingene ofte blandinger, sam­ menblandinger og oppløsninger av forskjellige stoffslag. Kaffe består av vann og kaffeekstrakt (og av og til fløte og sukker). Kjøttsuppe er kjøttkraft, grønnsaker, fett og krydder. Melken er en blanding av vann, ostestoff, sukker og fett. 82

Kniver og gafler er lagd av forskjellige metaller som er smeltet sammen. Vi kaller slike stoffer legeringer. Tallerknene og kop­ pene er heller ikke lagd av ett enkelt grunnstoff.

Filtrering:

Forskjellige grunnstoffer danner ulike typer blandinger

En blanding kan spaltes

Mange sammensatte stoffer kan spaltes i sine enkelte bestand­ deler. For å kunne gjøre det utnytter vi de enkelte bestanddelenes spesielle egenskaper: Saltkrystaller kan utvinnes fra saltvann ved fordamping og fordunsting. Ved destillasjon av jordolje får vi bensin (bensin overføres lett til gassformig til­ stand). I kisgruvene skilles små og store steiner fra hverandre ved sikting. Sanden blir silt gjennom sikter og partiklene blir skilt etter størrelsen. Andre stoffer kan skilles ved filtrering eller sedimentering etter oppslamming. Da skjer atskillelsen etter tilstandsformen og vekten.

Oppslamming:

Lett sagflis

Blandinger kan spaltes i sine bestanddeler. Tung sand (sediment)

Skriv opp hva forskjellige blandinger består av: Blanding

Fast

Flytende

Gassformig

Sukker

Vann

Karbondioksyd

Destillering:

Limonade (brus)

Sement Såpeskum Salatsaus

Melk Vi husker .. . .. .. .. ..

. . . .

hva som er naturlige og hva som er kunstige stoffer hvilke forskjellige egenskaper stoffer kan ha hva som menes med begrepene blanding og løsning hvordan en stoffblanding kan spaltes 83

Tykk røyk og giftige avgasser forpester lufta i et industriområde

Smogalarm

Lufta

84

Aachen, Tyskland, 1240. Keiser Fredrik 2. forbød bløtlegging av linfrø og hamp i nærheten av byer og landsbyer «for at ikke lufta skulle forderves». Zwickau, Tyskland, 1 340. Alle smeder fikk beskjed om at det var forbudt å bruke steinkol i smiene. Røyken fra smiebålene «for­ urenset lufta». Koln. Tyskland, 1464. innbyggerne klagde over at avgassene fra en kopper- og blysmeltehytte forpestet lufta. Verket ble nedlagt. London, England, 1952. Et foruroligende stort antall mennes­ ker døde - 4000 flere enn året før. Meteorologene kunne fast­ slå en luftforurensing som lå over det gjennomsnittlige. New York, USA, 1953. I løpet av kort tid forekom det 200 flere dødsfall enn vanlig. Som dødsårsak fastslo legene: sterk luft­ forurensing. Tokio, Japan, 1970: Forbud mot bilkjøring. Flere dødsfall på grunn av eksos og røyk. Menneskene måtte være innen­ dørs så mye som mulig. Mange fabrikker ble stoppet. Ruhr-distriktet i våre dager. Menneskene som bor der, puster inn den skitneste lufta i Europa. Leger kan påvise helseskader hos et stort antall mennesker. Gamle, syke og spedbarn bør holde seg inne på dager med sterk luftforurensing.

Menneskeheten forgifter seg sjøl. Dette er en av de største farene ved vår sivilisasjon. Det er svært vanskelig å holde lufta rein i en tid da industriskorsteiner spyr røyk, aske og forbrenningsavgasser ut i lufta. Samtidig siver røyken ut fra skorsteinene i tusenvis av privat­ hus, og millioner av kjøretøyer spyr ut millioner av kilogram med avgasser. Og meteorologene? De sier at på enkelte dager trekker ikke avgass-skyene over byene og industriområdene vekk, fordi det er tåke eller vindstille. Slike dager er spesielt farlige for mennes­ kene. Over Ruhrområdet kan det på slike dager ligge en 200 m tykk sky av avgasser fra industri, private varmeanlegg og biler. På slike dager blir det slått alarm, smogalarm (det engelske ordet smog brukes også i Norge og er en sammentrekking av ordene smoke = røyk og fog = tåke). Smogalarm betyr: Biler har kjøreforbud I Alle arbeider som med­ fører røykutvikling, må innstilles! Fabrikker kan bare bruke brennstoffer som gir svært lite avgasser! Men smogalarmen be­ tyr svære omkostninger, stillstand i maskiner i fabrikkene, tids­ tap i den lammede trafikken, dyre spesialbrennstoffer. Likevel må mange industribyer ta slike forholdsregler for å sikre inn­ byggerne en siste rest av frisk luft å puste i. Forurensingene i Oslolufta er ofte større enn det som er helsegrensen. Dette skyldes vesentlig at byen ligger i en senkning i terrenget (Oslogryta). Bylufta skiftes derfor ikke lett ut med frisk luft fra distriktene omkring. Særlig når det er lavt skydekke på kalde vinterdager, blir forholdene meget sjenerende. Da fyres det mye med olje, og den inneholder stoffer som foruren­ ser når de forbrenner, f.eks. svovel som blir til svoveldioksyd. På slike dager kan lufta lukte råttent. Den er da helsefarlig. Men vi har ennå ikke noe alarmsystem tilsvarende smogalar­ men når lufta er ekstra farlig.

SMOG :

Smogalarm. All virksomhet som forer til røykutvikling, må midlertidig stanses. I mange andre land kan forholdene bli så ille at myndighetene må sette i verk spe­ sielle unntakstilstander for å verne om folks helse

7. I// taler om god og dårlig luft. Hva mener vi med det? 2. Mange steder kunne vi kalle «Juft-kursteder». Hvor kan vi finne slike steder? 3. Sett to brennende stearinlysstumper fast på et flatt underlag. Sett et stort glass over det ene lyset slik at det brenner inne i glasset. Etter en tid slokner lyset. Så flytter du glasset raskt over til det andre lyset. Hvilken slutning kan du trekke av det du ser? 4. Mange mennesker føler seg uvel / tette, overfylte rom. / frisk luft blir de bedre igjen. Hva kommer det av? 85

Brennende stearinlys forbruker oksygen

For mye og for lite er farlig

Dersom mennesket ikke får luft til å puste i, blir det kvalt i løpet av få minutter. For å kunne puste trenger mennesker og dyr en bestemt gass som fins i luft i nøyaktig riktig mengde. Det er oksygen. Men lufta består ikke av bare oksygen. Det er to gasser som ut­ gjør hovedmengden av lufta: Oksygen og nitrogen. Luft er en gassblanding og består hovedsakelig av oksygen og nitrogen. Brennende stearinlys stenges inne i et glass

Når vi puster inn, får vi derfor i oss både oksygen og nitrogen. Lungene har bare bruk for oksygen, og nitrogengassen pustes derfor ut igjen. Ved siden av oksygen og nitrogen inneholder lufta andre stof­ fer i små mengder, f.eks. vanndamp, edelgassene neon og he­ lium, og støv. Lufta inneholder ca. 1/5 oksygen og 4/5 nitrogen. Oksygen og nitrogen

Lyset slokner etter kort tid

Reint oksygen er en gass uten farge og lukt. Den er tyngre enn luft (1 liter veier 1,43 g, mens luft veier 1,29 g/liter), den brenner ikke, men den er nødvendig for enhver forbrenning. I reint oksygen forbrenner alle stoffer lettere enn i luft. En treflis med glo og en glødende jerntråd stikkes ned i oksygen

Et brennende lys settes inn under det samme glasset (i restgassen).

(brukes som kjennetegn på oksygen), og jerntråden forbrenner

86

To glass med oksygen:

Reint nitrogen er også en gass uten farge og lukt. Den er let­ tere enn luft (1,25 g/liter) og brenner ikke, den tvert imot kveler flammen. Dersom lufta hadde bestått av reint oksygen, ville enhver liten brann utviklet seg med rasende fart. Katastrofen på Cape Kennedy i 1967 da tre romfarere mistet livet, viser hvor farlig reint oksygen kan være. Under en startøvelse brant den oksygenfylte Apollo-kapselen opp med eksplosjonsaktiv fart. Ingen kunne hjelpe de tre romfarerne. Lungene våre tåler heller ikke reint oksygen. Dersom lufta inneholder litt for mye nitrogen, kan vi risikere skader i kroppen, hvis vi da ikke blir kvalt.

Sett vannplanter under et glass (i vann) og la den stå i sola en stund

Plantene skaffer oss oksygen

For at lufta skal være sunn, må den være rein. Kroppen vår funksjonerer best når den får tilført nok oksygen. Derfor er det svært viktig med parkanlegg i boligområder. Trær og andre grønne planter har nemlig den egenskapen at de produserer oksygen. Den usunne, skitne industrilufta blir dermed rikere på oksygen. Derfor er grøntanlegg viktig i tettbebodde strøk. For at plantene skal lage oksygen, trenger de sollys. Om natta hviler plantene fra oksygenproduksjonen. De opptar da oksygen fra omgivelsene.

I toppen av glasset synker vannflaten (det samles opp en gass)

Nok oksygen får vi . . .

.. .. .. .. .. ..

. . . . . .

når vi lufter grundig i oppholdsrommene når vi sover med åpent vindu når vi gjesper når vi går, svømmer, løper når vi går tur i skogen når legen legger oss i «oksygentelt»

Vi husker... .. .. .. .. .. ..

. . . . . .

hvilke gasser lufta består av hvilke egenskaper oksygen har hvilken betydning oksygen har for kroppen vår hvordan vi kan påvise oksygen hvordan oksygenet i lufta stadig kan fornyes hvor vi kan finne rein luft

87

Vannet

Vann til Munchen

I året 1840 opptrådte det på en scene i Tyskland en ung mid­ delmådig skuespiller som siden skulle bli svært berømt. Hans statue står nå sammen med statuer av berømte tyske kunstnere, vitenskapsmenn og politikere. Mannen het Max von Pettenkofer, og det var ikke som skuespiller han ble berømt. Den unge mannen hadde bare et kortvarig gjestespill ved teateret. På grunn av en ørefik hadde den håpefulle apotekerlærlingen rømt fra onkelen sin, hoffapoteker Pettenkofer i Munchen. Onkelen godsnakket med ham og fikk ham tilbake til studiene igjen. Han var en svært begavet student. Fire år etter hadde han hatt tre universitetseksamener med ut­ merkelse: eksamen som apoteker, lege og kjemiker. Til og med doktorgraden i medisin hadde han oppnådd. I Munchen ble Pettenkofer kjent som en tusenkunstner. Som assistent ved den kongelige myntanstalten klarte han å skille metallene gull og sølv fra hverandre. Han løste et problem for kong Ludwig I: å etterlikne spesielt fint farget, gammelt glass. Han oppfant også et middel som beskyttet verdifulle malerier mot elde (mugg). 88

Det fantes knapt noe som Pettenkofer ikke kunne. Han var en like stor kjemiker som lege. Som en av de første professorene i kjemi ved universitetet i Munchen utarbeidet han en teori om stoffenes byggesteiner. Først lenge etterpå ble denne teorien tatt opp igjen, anerkjent og videreført. Men den største innsatsen gjorde han i medisinen. Han la grunnlaget for den vitenskapen som har med menneskets sunnhet å gjøre, helselæren. Pettenkofer undersøkte menneske­ nes klær, boliger og næringsforhold, og fant at sollys, luft og vann er forutsetninger for et sunt liv. Han kjempet av all makt for å holde drikkevannet reint, og han krevde at det skulle legges en vannledning og et kloakkanlegg for hele byen. Munchen var den gangen plaget av tyfusepidemier, og hvert år ble tusenvis av mennesker smittet av syk­ dommen. Da Pettenkofer hadde fått ledet det reine fjellvannet i rør inn i byen, fikk sykdommen et voldsomt tilbakeslag. Vann­ ledningen i Munchen ble forbilde for byer overalt i verden. Ikke minst derfor ble Pettenkofer tildelt den høyeste æresbe­ visning som den bayerske kongen hadde å gi, han ble rektor ved universitetet, bare 47 år gammel. Han ble også adlet og fikk tittelen «eksellense». Max von Pettenkofer døde da han var 82 år gammel, og han etterlot seg en arv som i dag er en sjølsagt ting for enhver by­ planlegger: nødvendigheten av å ha et kloakkanlegg for av­ fallsvann og et reservoar med friskt, reint drikkevann.

Max von Pettenkofer 1818—1901

7. Sammenlikn smaken på friskt og dovent springvann, og på springvann og regnvann (smeltevann). 2. Vi taler om brønnvann, drikkevann og mineralvann. Prøv å forklare hva de forskjellige betegnelsene kommer av. Har de ulike vannsortene spesielle kjennetegn ? 3. Hva vet du om destillert vann?

4. Vi holder et kaldt, tørt syltetøyglass med åpningen ned over en stearinlysflamme (eller en gassflamme). Legg merke til at det legger seg et belegg på innsiden av glasset.

89

Vannet har også smak

Rhinen er en av de skitneste elvene i Europa. Langs Rhinen ligger det mange byer som tar drikkevannet sitt fra elva. Men Rhin-vannet blir ikke pumpet rett inn i vannledningene. Først blir det renset i store tekniske renseanlegg. Andre byer tar drikke­ vannet sitt fra sjøer. Her i Norge er vi så heldige å ha mye reint, friskt vann som kan sendes rett inn i vannledningsnettet med minimale renseomkostninger. Det beste vannet finner vi i fjellområdene. Dette vannet er heller ikke helt fritt for andre stoffer, men det trenger likevel ingen rensing. Stoffene er salter som vannet har løst ut av jord og grus på sin ferd. Det er saltene som gir drikkevannet smak. En kan fjerne dem ved destillasjon. Da smaker vannet flaut som regnvann, som jo egentlig er det samme som destillert vann. Reint vann består av helt like vanndeler. Det kan ikke spaltes i andre bestanddeler, verken ved filtrering, fordamping eller andre skillemetoder. 90

Vannet gir to gasser

To glass med hydrogen:

Ved hjelp av elektrisk strøm kan reint vann spaltes. Vi får da to gasser, oksygen og hydrogen. 1 liter vann gir 625 liter oksygen og 1250 liter hydrogen, altså dobbelt så mye hydro­ gengass som oksygengass.

Hydrogenets egenskaper

Hydrogen er en gass uten farge og smak, og den er brennbar. Den er det letteste av alle stoffer (1 liter veier 0,09 g). Før ble luftballonger og luftskip fylt med hydrogen. Luftskipet «Hindenburg», som brant opp i Amerika i 1937, inneholdt 190000 m3 hydrogen. Etter denne katastrofen blir det ikke lenger brukt hydrogen i luftskip. I stedet brukes helium, som er noe tyngre, men som ikke er brennbart. Dersom vi blander de to bestanddelene i vann, hydrogen og oksygen, får vi en gassblanding som er meget eksplosiv. Når den antennes, skjer det en eksplosjonsaktig forbrenning med et høyt knall. Denne gassblandingen kalles derfor knallgass.

Hydrogenet stiger opp

Et glass med hydrogen holdes bort til en flamme.

En blanding av hydrogen og oksygen kalles knallgass. Ved forbrenningen av hydrogen og oksygen dannes det igjen vann. Gassen forbrenner øyeblikkelig

Såpebobler med knallgass antennes.

91

Vannet spaltes av den elektriske strømmen:

Elektrisk strøm

I gassblandingen knallgass forekommer hydrogen og oksygen som gasser, og det er lett å skille dem fra hverandre. Den lette hydrogengassen vil stige til værs, mens den tyngre oksygengassen vil synke ned. Men i vannet (i en vanndel eller et vannmolekyl) er to hydrogendeler og en oksygendel så fast bundet til hverandre at de har mistet sine spesielle egenskaper som gasser. De har dan­ net et nytt stoff, som er flytende. Et slikt stoff kalles en kjemisk forbindelse, i motsetning til en blanding og en oppløsning.

Vann er en kjemisk forbindelse mellom hydrogen og oksygen. For å spalte en vanndel trengs det stor kraft (elektrisk strøm). Når bestanddelene forbinder seg igjen, blir denne kraften fri­ gjort (eksplosjon). Mange av brennstoffene våre inneholder hydrogen (f.eks. propan- og butangass, rødsprit, stearinmasse). Forbrenning

Vi husker... hva som er forskjellen på destillert vann og kjeldevann hvilke bestanddeler vannet kan spaltes i med elektrisk strøm hvilke egenskaper hydrogen har hva en blanding av oksygen og hydrogen gir når den antennes hva vi får når hydrogen forbrenner Av oksygen og hydrogen får vi vann igjen

Katastrofen ved Lakehurst den 5/7 1937 betydde slutten for luftskipsfarten. Ved landingen tok det fyr i gassballongen, og luftskipet brant opp i rasende fart

92

Stoffenes byggesteiner

Allerede for over to tusen år siden spekulerte de gamle grekerne over hvordan stoffene var oppbygd. De tenkte seg at hvert enkelt stoff er sammensatt av bittesmå deler som ikke kan opp­ deles videre. Disse minste delene kalte de for atomer. Atom betyr «udelelig». Atomene er så små at de er usynlige. Riktignok har det ved hjelp av elektronstråler lykkes å fotografere og avbilde enkeltatomers bevegelse på en skjerm. Men atomene lar seg ikke se, måle eller veie på alminnelig vis. Vi kan likevel beregne atomenes stør­ relse og masse. De er så små at vi på en lengde av 1 mm vil få plass til omkring fem millioner atomer ved siden av hverandre. Et hydrogenatom har massen 0,000 000 000 000 000 000 001 67 mg. Hydrogen og oksygen, og også jern, kopper og svovel, er stoffer som består av bare en eneste sort atomer. Hydrogenet består av hydrogenatomer, jern av jernatomer osv. Stoffer som består av bare en sort atomer, kalles grunnstoffer. Her er bevegelsen til enkeltatomer gjort synlig med elektronstråler

Grunnstoffer er stoffer som består av bare en sort atomer.

Vann og stoffer som koksalt, sukker og glass består av forskjel­ lige sorter atomer. I vann et det hydrogenatomer og oksygenatomer. De er bundet sammen på en spesiell måte og er en kjemisk forbindelse. Den minste vanndelen kalles et molekyl. Det fins ikke noe vannatom, men et vannmolekyl, som altså består av atomer av hydrogen og oksygen.

Skjematisk framstilling av de minste vannenhetene:

Kjemiske forbindelser består av forskjellige sorter atomer. De minste delene kalles molekyler. To ulike slag atomer 93

Når grunnstoffene slår seg sammen og danner kjemiske for­ bindelser, skjer det nå på en helt bestemt måte: To atomer hydrogen

To atomer hydrogen

Ett atom oksygen

Ett molekyl vann

Brenner ikke, men er nødvendig for forbrenning

Brenner ikke, slokker flammen

+

Brennbart

To gasser uten farge og smak Grunnstoffer

Væske Kjemisk forbindelse

Kjemikeren betegner vanligvis grunnstoffene med forboksta­ ven fra det latinske eller greske navnet på grunnstoffet. Eksemp­ ler er H for hydrogen, 0 for oksygen, og ved å sette sammen disse tegnene får vi formelen for en kjemisk forbindelse. Et tall ved foten av bokstaven (bak bokstaven) angir antallet atomer av hver sort i molekylet, f.eks. vann: H20. Forstørret bilde av et molekyl (tatt i elektronmikroskop).

De aller fleste stoffene som omgir oss, er kjemiske forbindelser. Til nå kjenner vi fra naturen 92 grunnstoffer, og de danner utallige kjemiske forbindelser med hverandre. Et vannmolekyl består av tre atomer, et sukkermolekyl av 45 og et proteinmolekyl av flere tusen atomer. Når det dannes nye kjemiske forbindelser, mister utgangsstoffene sine opprinnelige egenskaper. De nye stoffene kan ha helt andre kjennetegn enn de opprinnelige. 94

Stoffene kan deles inn etter hvordan de er oppbygd: Kjemiske forbindelser (ubegrenset antall)

Grunnstoffer (92)

Hydrogen Oksygen Nitrogen Karbon Svovel Fosfor Aluminium Magnesium Natrium

(H) (0) (N) (C) (S) (P) (Al) (Mg) (Na)

Jern Kopper Bly Tinn Sink Sølv Gull Plantina Kvikksølv

(Fe) (Cu) (Pb) (Sn) (Zn) (Ag) (Au) (Pt) (Hg)

Vann Alkohol Eter Petroleum Glyserin Fett Eddik Saltsyre Salmiakk

Koksalt Sukker Stivelse Glass Marmor Kritt Kunstgjødsel Lut Propangass

Ved siden av de 92 grunnstoffer som er funnet i naturen, kjen­ ner vi 1 3 som er framstilt kunstig. Det er ikke bare vår jord som er bygd opp av disse grunnstoffene. Andre himmellegemer be­ står av de samme byggesteinene. De ulike egenskapene som de forskjellige grunnstoffene har, skyldes at atomene er ulikt oppbygd. Alle stofflige egenskaper er bestemt av de atomsorter stoffene består av, og av forholdet mellom dem i molekylet. Om et stoff leder den elektriske strømmen eller ikke, om et stoff er vannløselig, om det er fast, flytende eller gassformig — alle egenskapene kan føres tilbake til atomsortene og forholdet mellom atomene i molekylet. Kjemi kaller vi den vitenskapen som arbeider med de enkelte bestanddelene til stoffene. Kjemien arbeider ikke bare med oppspalting av stoffer, men også med oppbygging av stoffer fra forskjellige grunnstoffer. Slik kan det på kunstig måte lages stoffer som allerede fins i naturen, eller stoffer som er helt nye og som har helt nye egenskaper (kunststoffer). Fysikken arbeider derimot med kreftene i faste, flytende og gassformige stoffer. Oppdagelsen fra kjemien og fysikken ut­ gjør til sammen det grunnlaget som den moderne teknikken hviler på.

Vitenskapene om den levende og den døde natur og sammenhengen mellom dem:

Vi husker... hva kjemien som vitenskap beskjeftiger seg med hvordan vi kan dele inn stoffene etter deres oppbygning hva grunnstoffer er sammensatt av hva som er forskjellen mellom grunnstoffer og kjemiske forbindelser . . • hva den minste enheten i en kjemisk forbindelse heter

.. .. .. ..

. . . .

95

En brennende jordoljekjelde. Flammen skyter 200 meter i været

Karbon En million dollar for å slokke brannen!

En dag slo plutselig en flamme mot himmelen fra en olje- oc jordgasskjelde i Sahara. Flammen var 200 m høy. En gnis fra et bor eller fra en maskin hadde antent gassen. Det var november 1961. Svarte røykskyer formørket Sahara-himmeler i månedsvis. Ikke noe menneske, ikke noe teknisk knep va i stand til å slokke den voldsomme fakkelen. Svære energi mengder gikk opp i røyk, time etter time, dag etter dag, måner etter måned. Til slutt var det en modig mann fra USA som sa seg villig til a slokke flammen. Han var fagmann på det området. Den 28. april 1962 satte han kursen mot den glødende ild søylen. Han kjørte i en spesialbygd bulldozer og hadde på sec spesialklær som var vamebestandige. Han hadde med sec høyeksplosiv last: 380 kg dynamitt. Samtidig som mannen kjempet mot den ubeskrivelige varmen plasserte han dynamittladningen like ved utløpet av oljekjelda Så kastet han seg på bulldozeren og kjørte i rasende fart for i komme seg i sikkerhet. Like etterpå ristet ørkenen under der voldsomme eksplosjonen. Og da den modige amerikanerer 96

endelig vågde å snu hodet, var det ingen flamme å se. Den 200 m høye flammen som hadde brent over ørkenen i over fem må­ neder, var blåst ut av eksplosjonen. Ennå i noen dager hang det svarte skyer over ørkenen, som for å minne om brannen. «Brannmannen» fikk en million dollar for arbeidet. I forhold til de verdiene som han reddet, var summen liten. Flammen i Sahara var i mange måneder en påminnelse om de rikdommene som skjuler seg i jorda. Stadig flere energi­ kjelder oppdages og utnyttes. Oljefelter er funnet i Amerika, Asia, Afrika og sist i Nordsjøen. Det største oljefeltet i USA ligger i Texas. Der tappes det over 1100 mill, liter olje hver eneste dag. Oljefeltene i Nordsjøen blir regnet for å være av verdens største. Oljefunnene på botnen av Nordsjøen utenfor norskekysten kan kanskje bety innledningen til et nytt avsnitt i Norges historie: Norge som oljenasjon. Også om det viser seg at fun­ nene ikke er så overveldende store som vi tror nå, kan det være lønnsomt å utvinne oljen. Olje er det aller viktigste av brenn­ stoffene våre. Oljefunn betyr vanligvis flere penger i stats­ kassen for det landet som eier kjelda. Det er derfor ikke med urette at jordolje er blitt kalt for «det svarte gullet»! Olje endrer landskapsbildet. Der det blir funnet olje, blir det bygd høye boretårn

7. Ta for deg de brennstoffene du kjenner, og del dem i faste, flytende og gassformige. Hva vet du om bruks­ måtene ? 2. Hvorfor foretrekker en flytende og gassformige brenn­ stoffer framfor faste ? 3. Repeter det du har lært om brennstoffer i va rme læra.

4. Finn eksempler på brennbare ting (utenom brennstoffene). 5. Hva legger du merke til når du holder en kniv eller et glasskår inn i en flamme ?

6. / piper, ovnsrør og ovner avsettes det sot. Hvor kommer soten fra ?

97

De viktigste brennstoffene våre er kol og olje. Venstre bilde: Kolhaug ved et jernverk. Høyre bilde: Jordoljekjelde

Brennstoffene er forskjellige

Vi har faste, flytende og gassformige brennstoffer: kol, olje og gass. Men det er ikke bare tilstandsformene som er forskjel­ lige. Vi vet også at det fins gode og dårlige brennstoffer, med høy og lav brennverdi. Olje har den høyeste brennverdien, dvs. den gir den største varmemengden. Ved forbrenning av 1 kg olje får vi 44000 kJ. Gass har også stor brennverdi (17!500 kJ pr. m3). Brennverdien til kol avhenger av hvilken sort det er. Steinkol er det mest verdifulle brennstoffet som fins i kol­ gruvene. Dette kolslaget er det eldste vi kjenner til, og det har stor brennverdi (29000 kJ/kg). Brunkol har noe lavere brenn­ verdi (20000 kJ/kg). Dette kolslaget er yngre enn steinkol og kan til og med utvinnes på jordoverflaten. Den dårligste «kolsorten» er torv (16 000 kJ/kg). Torva utvinnes i myrom­ råder. Den skjæres ut i flak og tørkes. Blant brennstoffene som brukes til oppvarming, finner vi også tre og papir. Papir lages av trefibrer i papirfabrikker.

Organiske og uorganiske stoffer

Enda de forskjellige brennstoffene er svært ulike, har de noe til felles: de stammer fra planter og dyr, fra levende materiale. Slike stoffer kalles organiske stoffer. I motsetning til de or­ ganiske stoffene har vi uorganiske stoffer som stein, glass, metaller, vann og luft. De består av «dødt» materiale. 98

Næringsmidlene våre hører også med til de organiske stoffene. Det gjelder bl.a. mjøl, brød, grønnsaker, melk og kjøtt. Det samme gjelder alle klær som er framstilt av plantefibrer eller av ull fra dyr. Organiske stoffer kan lages av uorganiske på kunstig måte.

Legg organiske stoffer (planteblad) på en varm kokeplate

«Alt organisk stoff inneholder karbon»

Når organiske stoffer blir sterkt oppvarmet, «forkoles» de. Det betyr at et svart stoff som er i det organiske stoffet, blir synlig. Over fabrikker med mange skorsteiner kan du ofte se svarte røykskyer. Mursteinene i peisen blir svarte av sot, og en kake eller en steik som står for lenge i steikeovnen, blir svart på over­ flaten. Til og med melk blir til en svart masse når den koker over og renner ut over kokeplaten. Dette svarte stoffet, som fins i alle organiske stoffer, kaller vi karbon. Alle de andre bestanddelene i organiske stoffer forsvinner eller forbrenner ved oppvarming. Bare karbonet blir igjen.

Bladene forkoles

Alle organiske stoffer inneholder karbon.

Brennstoffene stammer fra plante- og dyrevev

Tre

Torv

Steinkol

Jordolje 99

Karbonets egenskaper

Karbon er fast, svart og brennbart. Karbon (C) er et kjemisk grunnstoff. Det bestemmer brennverdien til brennstoffene våre. Dersom organiske stoffer oppvarmes kraftig, vil også karbonet forbrenne. Karboninnholdet og brennverdien henger nøye sammen

Hardere enn stål

Modell av krystallgitteret i en diamant: Hver kule står for et karbonatom

Karbonet finner vi vanligvis i kjemiske forbindelser med andre stoffer. Men vi kan også støte på det i rein form. Sot f.eks. er reint karbon. Av fin sot kan vi lage trykksverte, skokrem og tusj. Grafitt er også reint karbon. Blandet med leire gir det «bly» til blyanter. Kanskje forbauser det deg å høre at den glassklare edelsteinen diamant også består av reint karbon og ikke noe annet. I diamanten er karbonatomene ordnet i en helt bestemt og spesiell krystalloppbygning. Diamanten er det hardeste stoffet vi kjenner. Med diaman­ ten kan vi skjære glass og bore hull i stein. Når diamanter er blitt slipt på en bestemt måte, kalles de briljanter. Vi kan også framstille diamanter av grafitt på kunstig måte.

Vi husker... ... på hvilke måter brennstoffene skiller seg fra hverandre .. . hva som er felles for alle brennstoffer .. . hvilke forskjellige former karbon kan ha . . . hva som menes med organiske og uorganiske stoffer 100

Av rådiamanten . . .

. . .blir det ved sliping ...

en strålende briljant

Karbon i vanlig form. Dypt under jordoverflaten finner vi verdifullt, glinsende steinkol

101

Hemmelige trylleformularer — alkymisten i arbeid

Forbrenning

102

Heksekjøkken

De gamle grekere trodde at alt på jorda bestod av de fire ele­ mentene jord, vann, luft og ild. Ilden var det mest hemmelig­ hetsfulle av disse «grunnstoffene». Flammen som fulgte med enhver forbrenning, var årsak til den mystiske tiltreknings­ kraften som vi også i dag føler ved synet av åpen ild. Menneskene var redde for ilden, samtidig som de trodde på ildens kraft. De lærde gjorde stadig nye undersøkelser og kom stadig med nye teorier om ildens forunderlige egenskaper. Før den moderne kjemiens tid var det alkymistene som under­ søkte tingene (stoffene) og deres egenskaper. Ved gløding, koking og forbrenning mente de å kunne avsløre stoffenes hem ­ meligheter. De trodde at bare ilden kunne omvandle stoffene, og bare med hjelp av den kunne de avsløre stoffenes egen­ skaper. Derfor var det alltid en kjempestor esse (kolbrenner) som var midtpunktet i laboratoriene deres. I laboratoriene (heksekjøkkenene) ble alt mulig smeltet, fordampet, kokt og kondensert. Alt som alkymistene gjorde, var omgitt av et hemmelighetsfullt skjær. Og i skriftene sine skrev de om uhygge­ lige forsøk som virker selsomme og forunderlige.

Her er en typisk oppskrift: La en padde klekke ut et hønseegg. Dette gir kyllinger med drakehaler. Etter 1/2 år skal kyllingene slaktes, drakehalene forbrennes og knuses til et grønt pulver. Pulveret skal så blandes med finklipt menneskehår og der­ etter tilsettes eddik. Dette varmes så opp på en kopperplate til det gløder, og så kokes det med vann og kvikksølv. Ved for­ damping av denne væsken og innånding av dampen er en sikret evig liv I Slik tenkte «vitenskapsmennene» den gangen. Med slike sinnsvake oppskrifter var det ikke rart at mange alkymister ble reg­ net for trollmenn. Men hos mange alkymister gikk ekte kunn­ skap og viten hånd i hånd med den dypeste overtro. At ilden spiller en viktig rolle i kjemien, er helt riktig. Men alkymistene eksperimenterte helt planløst med ilden, uten å forstå hva som egentlig skjedde ved forbrenningen. De visste derimot hvilke stoffer som brant spesielt godt, og de visste hvordan de skulle låge røde, gule, grønne og oransje flammer. Men sjølve ilden forble et mysterium helt til midten av 1700tallet. Først da den franske vitenskapsmannen Antoine Lavoisier i 1780 oppdaget betydningen av oksygen for forbren­ ningen, ble det mulig å forklare prosessen. Dermed kunne den moderne kjemien begynne.

Antoine Lavoisier 1743—1794

7. / hvilken rekkefølge legger du brennstoff inn i ovnen (f.eks. tre, bark og papir) ? 2. Vi river av en fyrstikk og legger merke til hvordan den antennes. La én fyrstikk brenne med tennhodet oppover og en annen med tennhodet nedover. Hvilken forskjell ser vi? 3. Hold en fyrstikk gjennom den mørkeste delen av en stearinlysflamme, og finn ut på hvilke steder treet antennes først. 4. Slokk flammen på et stearinlys med fingrene, og hold en brennende fyrstikk i den hvite røyken over veken. 5. Prøv å tenne på et stearinlys utén veke.

6. Det er mange måter å slokke en stearinlysflamme på. Kan du nevne noen ?

103

Vi holder forskjellig slags tre inn flamme:

i

en

Antenning

Det er ikke alltid nødvendig å ha en flamme når en vil tenne på noe. Et varmt strykejern kan f.eks. brenne hull i et stykke tøy dersom det blir stående for lenge på tøyet. Tøyet blir svidd eller brenner opp. Papir kan brenne dersom det blir lagt på en varm ovnsplate. .En eneste gnist er nok til å antenne bensin. Vått høy på låven kan ta fyr av seg sjøl dersom det begynner å råtne. Den temperatur som er nødvendig for at et stoff skal begynne å brenne, kalles antenningstemperaturen eller flammepunktet. Det er forskjellig fra stoff til stoff. F. eks. antennes hvitt fosfor rødt fosfor tre kol fyringsolje koks

ved ved ved ved ved ved

60 °C 240 °C 300 °C 350-550 °C 600 °C 700 °C

Jo større og jo mer kompakt stoffstykket som skal antennes er, dess lenger må vi varme det for at det skal nå antennings­ temperaturen. Er stoffet fuktig, må vannet først fordampe.

Et stoff vil begynne å brenne når det blir oppvarmet til antenningstemperaturen.

Når vi tenner på en fyrstikk, skjer følgende: Ved at vi river fyrstikkhodet mot riveflaten på esken, oppstår det friksjonsvarme. Den er tilstrekkelig til å antenne fosforet som blir revet løs fra riveflaten. Dermed omflammes fyrstikkhodet, og den varmen som oppstår da, er stor nok til å antenne treet i fyrstikken.

104

Glassrør settes over brennende stearinlys

Oksygen og forbrenning

I lufta er det et stoff som er helt nødvendig for forbrenning: oksygen. Oksygen finner vi også i vann, i stein, i menneskeog dyrevev og i planter. Men her er det forbundet med andre grunnstoffer. Men enda ilden trenger oksygen, er ikke oksygen brennbart i seg sjøl. Gassen må være til stede ved brennstoffet (strømme forbi) i tilstrekkelig mengde.

Oksygen er nødvendig for enhver forbrenning.

I en kolovn (og også når et stearinlys brenner) strømmer lufta gjennom ovnen av seg sjøl. Den forbrukte, oksygenfattige lufta over ilden er oppvarmet og utvider seg. Den blir da lettere og stiger opp og ut gjennom ovnsrøret. Nedenfra strømmer det så kald oksygenrik luft inn i ovnen. I en gassovn eller en bunsenbrenner blir gassen blandet med luft før den antennes. I blanderøret til en sveisebrenner blandes sveisegassen med reint oksygen. Reint oksygen gir som kjent særlig kraftig forbrenning og gir derfor svært stor varmeut­ vikling.

Lyset brenner bare når det er tilgang på frisk luft

Flammen

Når et stearinlys- eller parafinlys brenner, smelter den faste stearin- eller parafinmassen. Den flytende massen trekkes opp i veken og blir til gass. Det er gassen som antennes og blir til flamme. Stearin- eller parafinmassen består av en kjemisk forbindelse mellom karbon og hydrogen (hydrokarbon). En flamme er brennende gass.

En brennende fyrstikk holdes inn i parafindamp

Dampen brenner

Et tynt rør holdes inn i en stearinlysflamme

Den hvite røyken kan antennes

105

I den varmeste sonen: Fullstendig forbrenning på grunn av god lufttilgang

I den lysende sonen: Bare delvis forbrenning på grunn av dårlig lufttilgang I den mørke sonen: Ingen forbrenning på grunn av manglende lufttilgang I den flytende lysmassen :

Smeltet masse trekkes opp i veken og strømmer ut som gass

Sotpartikler blåses inn i en flamme

Brennende olje, tre eller kol, ja, nesten alle brennbare stoffer brenner med en slik flamme. For vi vet jo at nesten alle brenn­ stoffer består av karbon og hydrogen. Gassen fra et brennende lys brenner med en blålig flamme. Men fritt karbon som blir dannet, brenner også, ikke med flamme, men ved gløding. Dette gir flammen det gule skinnet.

Gløding er forbrenning uten flamme.

Soten gløder

Hvor godt eller dårlig et stoff forbrenner, er uavhengig av lufttilgangen. I en stearinlysflamme er det tre ulike soner, avhengig av tilgangen på luft. Det er den mørke kjernen, den lysende kappa og den gloheite ytterste kappa. Slik forbrenner væsker

Brennbare væsker som bensin, sprit, petroleum og eter må også gå over til gassform før de kan antennes. De må altså først fordampe.

Brennbare væsker fordamper før de antennes.

Jo lettere en brennbar væske fordamper, dess raskere antennes den, og dess mer ildsfarlig er den. Som brennvæske i et fyr­ tøy brukes ofte lettbensin. Denne sorten bensin har stor for­ damping (fordunsting) ved vanlig værelsestemperatur. Olje i oljefyringsanlegg antennes ikke så lett. De må først forgasses, og det er ikke lett å antenne olje bare med en fyrstikk. 106

r

Avkjøling og slokking (kveling)

Det mest brukte brannslokkingsmiddel er vann. Når vi bruker vann til slokking av brann, tar vi i bruk de to viktigste forholds­ reglene mot brann: avkjøling og kveling. Har vi ikke vann, kan vi kvele ilden med sand eller med tøy. Det er dette brannvesenet gjør i sitt arbeid, altså det motsatte av det som får ilden til å blusse opp.

Forbrenning

Brannslokking

1. Tilføre brennstoff

1. Fjerne brennbare stoffer

2. Tilføre luft

2. Hindre lufttilgang

3. Varme opp brennstof­ fet til antenningstemperatur

3. Avkjøle de brennbare stoffene til under an­ ten ni ngstemperatu r

Vannstrålen mot brannen har dobbelt virk­ ning

Brannforebygging — det beste brannvern

Du skal aldri åpne beholdere med brennbare væsker i nærheten av åpen flamme! Vær forsiktig med koking og steiking med fett! Gå aldri med åpen flamme inn i loftsrom, skur eller låver! Brennbare stoffer skal lagres i lagerrom! Vær forsiktig med brennbare stoffer i nærheten av adventskranser og juletrær! Ovner må behandles forsiktig, så glør ikke faller ut! Vær forsiktig der hvor det dannes brennbare damper! La ikke tilkoplede strykejern og elektriske varmeapparater stå uten tilsyn! Gi ikke fyrstikker til barn! Lag ikke bål i skogen! I tida 1. mai—1. september er det for­ budt å gjøre opp ild ute! Kast ikke fra deg brennende fyrstikker! Slå aldri sprit eller bensin på glør for å få et bål til å brenne! Glasskår fra en knust flaske kan føre til skogbrann (brennglass) ! Vær forsiktig ved avfyring av fyrverkeri! Husk at det er regler for bruk av fyrverkeri!

I asbestdrakt kan vi komme nær inn mot ilden

107

Hold et avkjølt glass et øyeblikk over et brennende stearinlys

Innsiden av glasset blir dekket av et lag med dogg (vanndråper)

Ikke hekseri

Når et stearinlys brenner, «forsvinner» stearinmassen. Den forbrukes sammen med den oksygenmengden som trengs til forbrenningen. Men det «forbrukte» hydrogenet og karbonet fra lysmassen og det «forbrukte» oksygenet fra lufta er ikke spor­ løst forsvunnet. Vi vet jo at det ikke fins noe stoff som kan løse seg opp til ingenting. Is smelter til vann, som igjen for­ damper til vanndamp. Salt og sukker løser seg opp og er i løsningen som usynlige smådeler. Lauvet på bakken blir til humus (organiske stoffer), jernet til rust. Stoffene forsvinner ikke, men de omdannes. Dette skjer også ved forbrenningen. Vi vet at når hydrogengass brenner, oppstår det vann. Vannet inneholder hydrogen og oksygen, men i «forvandlet» form: De to grunnstoffene har under varmeutvikling forbundet seg kje­ misk med hverandre.

Når noe forbrenner Vi samler opp forbrenningsgassene fra glø­ dende trekol og tilsetter kalkvann :

Når karbon forbrenner, skjer det noe liknende som ved for­ brenningen av hydrogen. Under varmeutvikling forbinder karbonet seg med oksygen til en usynlig gass som vi kaller karbondioksyd. Ikke bare hydrogen og karbon, men også de fleste andre grunn­ stoffene kan forbinde seg med oksygen. Dette kalles i alminnelighet forbrenning eller oksydasjon. De stoffene som oppstår ved forbrenningen, kalles forbrenningsprodukter eller oksyder. Det er nye stoffer, og de kan ha helt andre egenskaper enn grunnstoffene som de er lagd av.

Ved enhver forbrenning forbinder grunnstoffer seg med oksygen. Forbrenningsproduktene kalles for oksyder og forbrenningsprosessen for en oksydasjon.

To pluss en er lik en

Kalkvannet blakkes bondioksyd)

108

(kjennetegn

på

kar-

Dette er en uvanlig måte å regne på! Det stemmer naturligvis bare i overført betydning, når vi taler om kjemiske reaksjoner. Ved mange osydasjonsprosesser skjer nettopp det at to atomer oksygen forbinder seg med ett atom av et annet stoff, og dette gir ett molekyl av et helt nytt stoff.

Forbrenningen av hydrogengassen kjenner vi allerede. Vi vet at i dette tilfellet er det ett atom oksygen som forbinder seg med to atomer hydrogen: To atomer

Ett atom

Ett molekyl

-------

+

Hydrogen

Oksygen 0 Fargeløs gass

h2

Fargeløs gass

Bunsenbrenner

Vann H2O Væske

Blanderør (gass + luft)

Karbondioksyd er et oksyd av karbon. Her er karbonatomet for­ bundet med to oksygenatomer, og derfor kalles gassen kar­ bondioksyd (di = to). Ett atom •

To atomer

Ett molekyl

Oksygen 0, Fargeløs gass

Karbondioksyd CO, Fargeløs gass

Gass

4~

Karbon C Svart, fast stoff

Nøyaktig det samme har vi for svovel. Ett svovelatom forbin­ der seg med to oksygenatomer til den stikkende og luktende gassen svoveldioksyd.

To atomer

Ett atom

= Svovel S Gult, fast stoff

+

Ett molekyl

Skjærebrenner. Hvitglødende jern forbren­ ner i en strøm av oksygen

------- > Oksygen O2 Fargeløs gass

Svoveldioksyd S02 Stikkende, luktende gass

Vi husker... .. .. .. .. .. .. .. ..

. . . . . . . .

hva som må til for at et stoff skal begynne å brenne hvordan ild kan overføres fra ett brennstoff til et annet hvilken gass som er nødvendig for enhver forbrenning under hvilke forhold et stoff brenner med flamme på hvilken måte karbon forbrenner hvordan brennbare væsker antennes hva uttrykkene oksydasjon og oksyd betyr hvordan karbondioksyd kan påvises

109

Fra et egyptisk veggbilde. Ølbryggere for 3000 år siden

Karbonoksyder

110

Humle og malt

«Som drikk bruker de et brygg av bygg eller hvete, som ved gjæ­ ring blir forvandlet til en slags vin---- » Slik skriver den romerske historieskriveren Tacitus i året 100 e.Kr. om germanernes nasjonaldrikk. Og han forteller videre at germanerne drakk i overmål av denne byggsafta, og at drikkeselskapene ofte endte i strid og slagsmål. Kunsten å brygge øl stammer ikke opprinnelig fra germanerne. Det er det gamle Babylonia som er opprinnelseslandet. Der ble det allerede for nesten fem tusen år siden brygget to ølsorter, et brunt byggøl (emmerøl) og et fint hvitt øl. Egypterne overtok bryggekunsten fra babylonerne. De lagde øl av store brødstykker som de bløtte i vann. De fikk det oppbløtte brødet til å gjære slik at det ble dannet alkohol. Brødet ble så silt fra ølet, og det ble til slutt tappet på leirkrukker. Men på 700-tallet e.Kr. ble det slutt med all ølbrygging i Egypt. Da erobret ara­ berne landet, og de stengte alle bryggeriene. Koranen, muhammedanernes hellige bok, forbyr folk å drikke alkohol.

Men i de kristne vesterlandene (Vest-Europa) var det ikke for­ budt å drikke alkohol, i Tyskland i høymiddelalderen hørte det med til klostrenes rettigheter å ha sitt eget bryggeri. Mange ølnavn peker den dag i dag tilbake på det: paulaner-, franziskaner- og augustinerøl. Det var munker som først begynte å dyrke humle. Humieøl var velkjent over hele Europa og ble foretrukket framfor annet øl på grunn av den gode smaken. Den gamle drikken er like populær i dag. Dette skyldes ikke først og fremst alkoholinnholdet, men den forfriskende, sprud­ lende smaken, som vi også finner i f.eks. brus.

I middelalderen var munkene ølbryggere

7. La et glass brus stå urørt i noen timer. Sammenlikn så smaken med smaken til frisk brus.

2. Hva legger vi merke til når øl helles opp i glass? 3. Hell ut en tredjedel av innholdet i en brusflaske. Stikk så en brennende fyrstikk ned i den tomme delen av flaska. Gjenta forsøket med en flaske som er to tredje­ dels full av vann. Hva skjer med flammen?

4. Hva legger du merke til ved flammen over en kol- eller koksbrenner? 5. Hvorfor må en trafikkonstabel som står i en trafikkert storbygate, avløses oftere enn en som står i utkanten, av byen?

111

La en blanding av druesaft og gjær stå en stund på et varmt sted

Druesafta begynner å gjære

Man tar . .

Alle vet hvordan en kake skal bakes: Ta mjøl, melk, egg, sukker og smør, bland det hele sammen og sett det i ovnen, og vips — er kaka ferdig ! Nei, så enkelt er det nok ikke. Av alt dette ville vi nok bare få en hard, ufordøyelig klump. Skal kaka heve seg, tren­ ger vi et hevemiddel, f.eks. gjær. Deigen må da få stå på et lunt sted en stund. Hva er det som får deigen til å heve seg? Jo, det er gjæren, som setter i gang gjæring når det er tilgang på sukker og melk. Under gjæringen dannes det gassblærer som stiger opp i deigen og lager små hull i den. Deigen blir stor og porøs. Gjæringen er en innviklet kjemisk prosess som fører til at det dannes en gass. Og denne gassen kjenner vi allerede, det er karbondioksyd.

Karbondioksyd er et av karbonets forbrenningsprodukter. Det dannes ved gjæring.

Karbondioksyd dannes også når vi bruker bakepulver i kaka. Da dannes gassen av varmen i steikeovnen og gjør kaka luftig og porøs. Den forfriskende, sprudlende smaken i øl og brus skyldes ikke noe annet enn oppløst karbondioksyd. I ølet stammer det fra gjæringen. I mineralvann blir gassen blandet med væsken under trykk, og når vi åpner flaska, bruser en del av gassen ut med det samme.

01. Karbondioksyd får det til å skumme 112

Et brennende stearinlys senkes ned i karbondioksy

Flammen slokner

Karbondioksydgass ledes ned i vann

Gassen synker ned

Gassen løser seg opp (mineralvann)

Karbondioksydets egenskaper

Karbondioksyd er en gass (C02) uten farge og lukt, og den er tyngre enn luft (1 liter har massen 1,976 g). Gassen brenner ikke, den kveler tvert imot flammen. Den er løselig i vann. Særskilt kjennetegn: Karbondioksyd blakker kalkvann. Karbondioksyd fås kjøpt på stålflasker. For å skille karbondioksydflaskene fra andre gassflasker maler en dem grå. (Hydrogengassflasker er røde, oksygengassflasker er blå.) Kafeteriaer og restauran­ ter som serverer øl fra fat, bruker ofte gass fra gassflasker til å friske opp ølet. Førris

Mår karbondioksyd kjøles ned til -^78 °C, fryser det. Vi får da ast karbondioksyd. Slik «kolsyreis» presses i blokker og selges som tørris. Ved normal temperatur fordunster tørris fullstendig il karbondioksydgass. Til denne fordunstningen trengs det /arme, og den tas fra omgivelsene. På grpnn av den lave tem­ peraturen er kjølevirkningen fra tørris mye større enn fra vanlig is. )gså vulkanmassene inneholder karbondioksyd. I karbondiokydkjelder kommer gassen opp til jordoverflaten i nesten rein orm. Dersom gassen på sin vei opp gjennom jordlagene komner i berøring med vann, løser den seg i vannet. Slik oppstår ;arbondioksydholdig vann. Mange steder inneholder grunn'annet også oppløste mineralsalter, og derfor kalles slikt gassloldig saltvann gjerne for mineralvann. Mineralholdig vann >rukes ofte til å helbrede forskjellige sykdommer. Fra Farriscjelden i Larvik tappes det på flasker, tilsettes litt ekstra kunstig ramstilt gass og selges som mineralvann. Gassen virker stinulerende på fordøyingsorganene. 113

Både nyttig og skadelig

Karbondioksyd gir, som vi har hørt, den forfriskende smaken i drikkevann. Men det har også en annen egenskap, og den er langt mindre heldig. Karbondioksyd er nemlig svært farlig fordi den kan føre til kveling dersom den pustes inn i store meng­ der. Gassen er lumsk fordi den ikke har noen lukt. Derfor er det vanskelig å vite om lufta inneholder for mye karbondioksyd, og det oppdages kanskje for seint. Vi må være svært forsiktige under forhold hvor det kan dannes mye C02. Gassen er tyngre enn luft og vil derfor synke ned. Vintapperen tar med seg et brennende stearinlys når han går ned i vinkjelleren i gjæringstida. Slokker lyset når det står på golvet, er det fare på ferde. Ufullstendig forbrenning God trekk gir fullstendig forbrenning

oksygen

karbon

Det er ikke alltid det dannes C02 når karbon forbrenner. Der­ som oksygentilførselen ikke er stor nok, kan ikke hvert karbonatom forbinde seg med to oksygenatomer til karbondioksyd. Karbonet vil da forbrenne ufullstendig. På denne måten opp­ står det en forbindelse mellom ett karbonatom og ett oksygenatom. Vi får karbonoksyd (kolos). For at det skal være lettere å skille det fra karbondioksyd, kaller vi det ofte karbonmon­ oksyd (monos = en).

karbondioksyd o/

karbonmonoksyd

Dårlig trekk gir ufullstendig forbrenning

Ved oksygenoverskudd dannes det karbondioksyd: Ett atom

To atomer

Karbon

Oksygen O2

r

Ett moiekyl

Ved oksygenunderskudd dannes det karbonmonoksyd: Ett atom

Ett atom

•

+

Karbon Oksygen CO

Ett molekyl

-- >

e

Karbonmonoksyd CO

Ved ufullstendig forbrenning av karbon dannes karbonmonoksyd 114

Frisk luft trekkes gjennom kalkvann

Karbonmonoksydets egenskaper

Karbonmonoksyd (CO) er en gass uten farge og lukt, og den er tyngre enn luft (1 liter har massen 1,3 g). Den er brennbar og . svært giftig. Karbonmonoksyd kan forbinde seg med ett oksygenatom og ■ gi karbondioksyd. Karbonmonoksyd kan altså forbrenne. Vi vet jo at en reaksjon med oksygen er en forbrenning. Den blå i delen av flammen nærmest veken på et stearinlys er brennende karbonmonoksvd som går over til karbondioksyd. Ett molekyl

Karbonmonoksyd CO

Ett atom

Oksygen 0

Ett molekyl

Karbondioksyd CO2 Kalkvannet blakkes langsomt

i Forbrenning uten flamme

r / >

i i

> । r )

Når vi puster inn, trekker vi oksygen ned i lungene. Der blir oksygenet tatt opp av de røde blodlegemene og ført rundt til cellene i kroppen. Hvorfor trenger cellene oksygen? Vi vet at næringsstoffene er ført til cellene gjennom fordøyingsystemet, og vi vet også at næringsstoffene inneholder karbon. For at kroppen vår skal kunne nyttiggjøre seg næringsstoffene, må de omdannes kjemisk, og til dette trengs det oksygen. Denne omdanningen ved hjelp av oksygen er egentlig ikke noe annet enn en forbrenning. Den eneste forskjellen er at forbren­ ningen går mye langsommere enn i en ovn. Noen flamme er det heller ikke, men det frigjøres akkurat så mye varme at kropps­ temperaturen vår holder seg på 37 °C. Vi kaller det en stille eller kald forbrenning. Nå er det lett å forstå hvorfor det er karbondioksvd i den lufta som vi puster ut.

Pust luft (blås) ned i kalkvann

Kalkvannet blakkes raskt

Her er forbrenning i en ovn sammenliknet med forbrenningen i kroppen

115

Sammenlikn mellom sammensetningen av lufta som vi puster inn, og den som vi puster ut:

Oksygenhunger

Blodlegemer: Forstørret bilde av blodet

Oksygenbehovet for stoffskiftet i kroppen er alltid til stede. Dårlig luft eller oksygenmangel forhindrer nedbrytingen av næringsstoffene i cellene. Like farlig som oksygenmangel er forgifting av lufta med stoffer som er skadelige for kroppen. Karbonmonoksydgassen er en særlig farlig gift, og ved spesielle forhold kan den finnes i lufta. Dersom vi puster inn karbonmonoksyd, danner denne gassen en fast binding med det røde fargestoffet i blodet. Dette fører til at blodet ikke kan ta opp mer oksygen. Dersom svært mange av de røde blodlegemene blir bundet på denne måten, vil ikke cellene i kroppen få nok oksygen lenger. Dette kan på kort tid føre til en «indre» kveling. Karbonmonoksydgassen fører til hodepine, svimmelhet og be­ visstløshet. Dersom en puster inn 1 liter av denne «blodgiften», medfører det døden. Karbonmonoksyd kan ogsa dannes i fyringsovner dersom lufttilførselen er dårlig (ventilene er skrudd for tett til). Det skyl­ des da at brennstoffet får for lite oksygen. Karbonet forbrenner ufullstendig.

Vi husker .. . ... i hvilke tilfeller karbondioksyd og i hvilke tilfeller karbon­ monoksyd dannes ved en forbrenning .. . hvilke egenskaper de to gassene har ... på hvilke måter de er forskjellige .. . hvordan de to gassene virker på den menneskelige or­ ganisme .. . hvordan ulykker kan oppstå på grunn av disse gassene 116

Fare for forgifting når . . .

... .. . ... .. . .. .

en ovn trekker dårlig ovnsventiiene stenges for tidlig en ovn er utett bilmotoren går i en lukket garasje brannmannskapene trenger inn i et røykfylt rom

Førstehjelp: Få den forulykkede ut i frisk luft, og hent lege!

Fare for kveling: karbondioksydutvikling i forsiloer

Forsiktighet må vises i vinkjellere i gjæringstida. Ved gjæringen av druesafta dan­ nes det gasser (karbondioksyd)

117

I det forrige hundreåret var det gasslykter som lyste opp gatene

Tørrdestillasjon Lys og kraft

Det var den 31. desember 1813. Hele London var på beina. Menn, kvinner og barn strømmet ned mot Themsen. På Westminsterbrua stod menneskene som sild i tønne. Trass i den kalde nyttårsnatta stod de tålmodig på brua og ventet på noe. Med ett gikk det et forbauset rop gjennom mengden. Folk strakte hals, skubbet og skjøv for å kunne se bedre. Hva var det å se på ? Var det et fyrverkeri, en praktfull nyttårsfeiring? Denne natta ble lyktene på Westminsterbrua tent. Noe annet var det ikke som skjedde. Men disse lyktene var ganske spesielle på den tida. Det var nemlig den første gatebelysning hvor gass ble brukt som lys­ kilde. Olje- og talglykter var brukt før. I den britiske hoved­ staden var det stor begeistring over den nye oppfinnelsen. Snart fantes det tusenvis av strålende glasskuler som gjorde London til den best opplyste byen i Europa. Mennesker kom fra hele verden for å beundre det nye lysanlegget. 118

Også i Tyskland kom det krav om gasslys som gatebelysning, og i 1826 fikk Berlin sitt lysanlegg montert av et engelsk firma. Den første gatebelysningen her i landet var oljelykter i Oslo (eller Kristiania, som byen het den gangen). Det var først i 1847 at Kristiania gassverk ble opprettet, og året etter ble de ettertraktede gasslyktene montert og satt i drift. Begeistringen over de nye lyktene var like stor i Norges hovedstad som i andre deler av verden. En oppfinnelse av professor Pettenkofer (s. 89) i 1851 gjorde gasslys mulig også for steder med dårlig økonomi. Han fant opp en metode til å framstille gass av tre i stedet for av kol, som da var mye dyrere. Da kolprisene siden sank, mistet denne metoden sin betydning. Men den fikk oppreising nesten hundre år etter. Etter siste verdenskrig var det svært knapt med bensin og dieselolje, og da kunne folk se lastebiler med spesielt tilbehør. Bak førerhuset var det montert en mannshøy ovn, og ved siden av lå det hauger med små trestykker. Rett som det var, måtte føreren stoppe bilen for å skuffe ved inn i ovnen. Disse bilene ble kalt for Generatorbiler. De kjørte med ved som drivstoff.

Denne bilen bruker ved som drivstoff. Her blir gassgeneratoren fylt med ved

7. / moderne camping-kokeapparater brukes gass. Vet du hva slags gass som vanligvis brukes? 2. Av og til kan vi i avisen lese om gasseksplosjoner. Hva vet du om slike eksplosjoner?

3. Finn ut hvor brenselforhandleren får koks fra.

4. Sammenlikn et stykke kol med et stykke koks. Hvilken forskjell merker du ? 5. Hva vet du om gassfunnene i Nordsjøen ?

119

Kol gir gass

Ved gassverk ligger det alltid kolhauger på lager. Kol er råstoffet for gassframstillingen. I svære beholdere (kamre) blir kolet glødet uten lufttilgang. Fra det glødende kolet sti­ ger det opp brennbare gasser. Vi sier at kolet «forgasses». Også forskjellige flytende stoffer utvinnes av gassen som sti­ ger opp. Denne framstillingsmetoden, hvor faste stoffer var­ mes opp (uten lufttilgang) spaltes i sine bestanddeler, kalles tørrdestillasjon. Ikke bare steinkol, men også brunkol, tre og torv kan forgasses.

Faste organiske stoffer kan spaltes i sine bestanddeler ved tørrdestillasjon.

Kol varmes opp uten lufttilgang. Etter på­ fyllingen blir ovnen tett lukket

Nå forstår vi hvordan biler kunne drives med tre som brennstoff. I ovnen ble veden varmet kraftig opp (uten lufttilgang). En gass, tregassen, ble drevet ut av veden og ført i rør inn til sylinderne i motoren. Den ble blandet med luft og eksploderte i sylinderne, liksom vanlig bensin. Eksplosjonen satte stemplene i bevegelse, og dermed rullet hjulene.

Kolstykker varmes opp uten lufttilgang i et glass

Kol — et verdifullt råstoff

Et av biproduktene ved gassframstilling fra kol er koks. Dette faste stoffet består av nesten reint karbon. Det kan derfor ikke brenne med flamme, slik som kol, men bare gløde. Den blå flammen over den glødende koksen i ovnen er brennende karbonmonoksyd. Ved gassframstillingen fra kol får vi mange stoffer.

Kolet blir spaltet i sine bestanddeler

120

Utgangsstoff

Gassformig bestanddel

Flytende bestanddel

Fast bestanddel

Steinkol

Lysgass

Ammoniakkvann Steinkoltjære

Koks

Tre (ved)

Tregass

Treeddik Tretjære

Trekol

Kol som råstoff:

■ . .

r

'

'■

.. ■■

Av et tonn steinkol får vi 300-350 m3 gass, 600-700 kg koks, ca. 50 kg tjære, 8 kg benzen og mange andre stoffer:

På sju språk advares det mot fare i de store bilfabrikkene. Forsiktig, det er bensin i nær­ heten !

Eksplosjonsfare . . .

.. . når noen tenner en åpen flamme i rom hvor det lukter gass . . . når elektrisk lys slås på og av i slike rom .. . når en gassledning undersøkes for lekkasje med en bren­ nende fyrstikk . . . ved røyking når det fylles bensin

Vi husker... .. . . . . .. . .. . ...

hva som skjer ved tørrdestillasjon hvordan tørrdestillasjon skiller seg fra vanlig destillasjon hvilke bestanddeler tre og kol kan spaltes i hvorfor kol er et viktig råstoff hvorfor det kan være farlig å ha med brennbare stoffer å gjøre

121

Bilvrakene løftes i den svære kloa

Bruksmetaller

122

Skrap er penger

Langsomt synker klørne til kjempekrana, som om den søkte seg en bestemt modell blant alle bilvrakene. Med ett slår fang­ armen til. Når lastearmen hever seg igjen, holder den en grønn limousin i klørne. Krana svinger til høyre med fangsten sin, over taket på de mange bilvrakene, og så slipper den vraket. Den grønne limousinen faller med et brak ned i et rom av stål. I neste øyeblikk suser to kjempesvære stålpresser mot hverandre og presser bilen mellom seg. Når de går fra hverandre igjen, er det ikke mye som minner om den grønne limousinen lenger. En liten firkantet metallpakke ligger igjen på rampen. Av blikk plater og krom er det nå bare skrapmetall igjen. Skrap er likevel ikke verdiløst avfall. Millioner tonn skrap går hvert år i smelteovner. Nye råstoffer utvinnes av skrapet — jern, kopper, messing, tinn — metaller som kan brukes enda en gang.

Ikke noe land i verden har råd til å kaste de gamle metallene. Men det er dyrt å smelte om det gamle skrapmetallet. På grunn av det stadig stigende behov for metall som den tek­ niske utviklingen har ført til, er mange av metallgruvene nesten uttømt. Kopper, bly og tinn f.eks. står høyt i kurs. Men også i gammel tid måtte menneskene ty til skrapmetall i nødssituasjoner. Kirkeklokker ble smeltet om til kanoner. I middelalderen ble gull- og sølvsmykker smeltet om til mynter når det ble knapt med valuta. Kopper- og tinngjenstander ble omarbeidet tii andre ting. Etter siste verdenskrig måtte Euro­ pas metallindustri lete i ruinhaugene for å finne råstoffer, dvs. skrapmetall. Men under normale forhold tar vi fortsatt de metallene vi tren­ ger fra gruvene i jorda. Noen metaller fins det så mye av at vi kanskje aldri kommer til å bruke dem opp. Jern hører med til dem. Jern er det viktigste av bruksmetallene våre. Metallforekomster er bare nyttige for oss når de er lett tilgjen­ gelige. Et malmfunn i polområdet, hvor vi måtte utvinne me­ tallene under vanskelige klimatiske forhold, ville være av liten interesse. For teknikken er det like viktig at bruksstoffet er lett å utvinne, som at det er brukbart.

Skrappakker av lakk og krom

7. Fra historien vet vi hvilke metaller som først ble oppdaget av menneskene. Vet du det? 2. Hvilke metaller er i dag mest vanlige i bruksgjenstander? 3. Vi har sjøl arbeidet med forskjellige metaller. Hvilke egenskaper legger vi merke til?

4. Forsøk å finne grunner for at forskjellige gjenstander er lagd av bestemte metaller. 5. Varm opp bly i en gammel skje (over en flamme). Legg merke til overflaten av det smeltede metallet.

6. Hold et blikkstykke (fra en hermetikkboks) inn i en flamme og se hvordan overflaten forandrer seg.

123

Skatter i jorda

De fleste metallene som vi kjenner, er helt annerledes i natur­ lig tilstand enn slik vi kjenner dem. Det er svært sjelden vi fin­ ner reint jern, kopper eller bly i naturen. Metallene er inneslut­ tet i stein eller fins i kjemiske forbindelser sammen med andre stoffer. Vi kaller dette for malm (jernmalm, koppermalm, sinkmalm osv.). I bergverkene brytes malmen og fraktes til jordoverflaten. Malmen er da det råstoffet som de reine metallene utvinnes fra.

Metaller som råmateriale

Metallene er ikke blant de eldste råmaterialene våre, men hører likevel med til de aller viktigste. Svært mange gjenstander, fra hermetikkbokser til romraketter, er lagd av metaller. Når vi skal lage noe av metall, kan vi velge det metallet som egner seg best til formålet. De ulike metallene har nemlig helt for­ skjellige egenskaper. Det er forskjeller i farge, smeltepunkt, hardhet, motstandskraft mot klimavirkninger, mot syrer o.a., og dette er avgjørende for hva de kan brukes til.

Spesielle kjennetegn

Jern Kopper Metallenes smeltepunkter Tinn.................. Bly................... Sink.................. Aluminium . . .. Sølv.................. Gull................... Kopper............. Jern..................

............................ 232 °C ............................ 327°C ............................. 419°C ............................ 658°C ............................ 961 °C ............................. 1063°C ............................. 1083°C ............................ 1530°C

Massen av 1 dm3 Aluminium . . . . Sink.................. Tinn.................. Jern.................. Kopper............. Sølv.................. Bly................... Gull...................

124

............................ 2,7 kg ............................. 7,1 kg ............................ 7,2 kg ............................ 7,8 kg ............................ 8,9 kg ............................ 10,5 kg ............................ 11,3 kg ............................ 19,3 kg

Tinn Bly

Aluminium Gull og sølv

er grått. Det er det eneste av bruksmetallene som er magnetisk. har rødlig glans og er mykt. Det har stor led­ ningsevne for varme og elektrisk strøm. er blåhvitt, hardt og sprøtt. er svært mykt og er det tyngste av alle bruks­ metallene. Det kan skjæres med en vanlig kniv, bøyes og hamres. Bly er giftig! er sølvhvitt og svært lett. brukes bare i verdigjenstander. Ekte gull og sølv har vanligvis garantistempel.

Metallene har også mange felles egenskaper. Kjemisk sett hører de alle med til grunnstoffene.

Metaller er kjemiske grunnstoffer.

Fra varmelæra vet vi at alle metaller er gode varmeledere. I tillegg leder alle metaller elektrisk strøm. For alle gjelder det også at nye snittflater har en karakteristisk metallglans. Metallene beskytter seg sjøl

Liksom grunnstoffene karbon, svovel, hydrogen m.fl. kan også metallene forbinde seg med oksygen. Vi sier da at metallene blir oksydert. Ved normal temperatur i lufta skjer oksydasjonen bare på over­ flaten av metallet. Også ved denne oksydasjonen (forbren­ ningen) utvikles det varme. Men fordi prosessen går så lang­ somt, er varmen knapt merkbar. Det blanke metallet får en matt overflate, et oksydlag som er ca. 1 /1000 mm tykt. Dette oksydlaget er fullstendig lufttett og vil derfor forhindre en videre oksydasjon av metallet. Jern er et unntak fra dette. Varme påskynder oksydasjonen. Dersom metaller varmes opp til antenningstemperaturen, forbrenner de fullstendig. For­ brenningen går ekstra raskt dersom det tilføres reint oksygen. Ulike metaller brenner med ulike farger, jern gir gul flamme, kopper grønn, aluminium hvit og sink lyseblå. Edelmetaller som gull og platina angripes ved normale temperaturer ikke av oksygen. De får ikke noe oksydlag og er derfor alltid skinnende.

Metaller kan også oksyderes. De forbinder seg med oksygen til oksyder.

125

Oksydasjon av metaller

Ett atom

Ett atom

Ett molekyl

Bly (Pb)

Oksygen (0)

Blyoksyd (PbO)

Kopper (Cu)

Oksygen (0)

Kopperoksyd (CuO)

To atomer jern (2Fe)

Tre atomer oksygen (3 0)

Ett molekyl jernoksyd (Fe2O3)

En blankpusset ovnsplate kan allerede etter første gangs bruk bli anløpet. Det skyldes dannelse av et oksydlag. Ikke alle me­ taller har like lett for å forbinde seg med oksygen. Mange metaller blir ganske fort matte, mens andre beholder glansem lenge, Gjenstand er som er lagd av lett oksyderbare metall er, får dejrfor gjern e en overflatetlehandling med fett eller g jennomsik tig lakk. Vi lager en oversi kt over det vi vet om met allene : Navn, kjemisk tegn

126

Kjennetegn

Smelte­ punkt

Masse av 1 dm3

Pris pr. kg

Spesielle egenskaper

Bruksområde

Vi husker... hvor og i hvilken form metallene forekommer hvilke kjennetegn som er karakteristiske for metaller hva metallene har til felles hva som menes med oksydasjon av metaller hvilken betydning oksydlaget har for metallet

Et malingstrøk beskytter mot rusting

Fullstendig rustvern. bad

Bilkarosseri i lakk-

127

Industrianlegg i RuhrområdeT. Masovnene i drift døgnet rundt

Jern og jernutvinning

Reduksjon

Kol og jern

Vi befinner oss i en gruvesjakt, 980 m under jorda. Lufta er støvet og ugjennomsiktig, lyset dårlig og larmen øredøvende. Utydelige skikkelser beveger seg fram og tilbake — grå, skitne fjes som ikke er til å kjenne igjen. Gruvelampene på forsiden av beskyttelseshjelmene danser opp og ned, fram og tilbake, og er som små lysende prikker i gruvegangene. Her og der tord­ ner pressluftbor mot det skinnende fjellet. Plutselig blir det stille! Nå er det ikke et menneske å se. Bare en liten flamme kryper bortover golvet. Det er lunta som er tent. Men oppe på jorda, 980 m høyere oppe, går livet sin vante gang. Der oppe er det ingen som bekymrer seg med det som foregår nede i dypet. Så tordner den voldsomme eksplosjonen løs. En kraftig trykk­ bølge feier gjennom gruvegangene. Smellet og bråket fra stein­ blokker som raser, overdøver alt annet. Deretter — dødsens stillhet. 128

Nå dukker skikkelsene opp fra alle kroker. I enden av gruvegan­ gen er det et kjempestort hull. Gruvegangen er blitt noen meter lengre, og enda noen tonn kol er sprengt løs. Slik kan det foregå i en kolgruve. Millioner av mennesker lever av kol som kommer fra det indre av jorda. Hele fabrikkbyer er bygd opp omkring kolgruver. Ruhrområdet i Tyskland er blitt et av verdens største industri­ områder. For 150 år siden var hele området skogkledt. Bare jorder og bondegårder stykket opp skogen. Men så ble det oppdaget jern og steinkol i området. Jernmalmen var av beste slag. Dette funnet gjorde Ruhr til hva det er i dag. Fabrikk fulgte på fabrikk. Himmelen er nå rødfarget av flammer, og lufta er tykk og luktende av avgasser fra tusenvis av skorsteiner. At det er blitt slik, skyldes funnet av kol og jern. Disse råstoffene er sjølve hjertet i tungindustrien der.

Uten kol — ikke noe stål. En bergarbeider i gruva

7. Hvorfor lages spesielle gjenstander av jern (og ikke av andre metaller) ? 2. Når ruster jernet særlig fort? 3. Det f/ns mange metoder for å beskytte jern mot rusting. Kjenner du noen? 4. Vi taler om støpejern, smijern og stål. Hva brukes de for­ skjellige jern sorte ne til? 5. Bøy et barberblad (vær forsiktig) og- et stykke jernblikk. Merker du noen forskjell? 6. Varm opp barberbladet og blikkstykket til det gløder (hold det i en flamme med en tang), og la det etterpå avkjøles i lufta. Nå kan du igjen sammenlikne bøyeevnen.

129

Pulverisert jernrust varmes kraftig

Kampen mot rusten

Jern er det metallet som vi oftest støter på i naturen. Men i forhold til andre metaller har det en stor ulempe, det har lett for å ruste. Jern forbinder seg ikke bare med oksygenet i lufta, men også med vann: Jern + oksygen + vann -> rust

Rust er en forbindelse mellom jern, oksygen og vann. Vanndamp unnviker

Et glassrør med jernpulver stikkes delvis ned i vann

Men rustlaget på overflaten av jernet er ikke lufttett som overflatelaget hos kopper og mange andre metaller. Rusten er porøs. Derfor kan rusten spise seg innover i jernet helt til metallet er fullstendig opprustet. En slik opptæring av metall kalles korrosjon. Men vi kan heldigvis beskytte jernet mot rusting ved å holde luft og vann borte fra metalloverflaten. Vi kan legge på et lag rustvernmaling.

Jernet har flere fordeler enn ulemper Jernet ruster, og vannet stiger i røret. I restgassen slokner flammen

Smis

130

Trass i problemene med rusting er jern det metallet som vi bruker mest av. I tillegg til at det er billig, har det mange nyttige egen­ skaper, og det kan forarbeides på mange måter: Støpes

Valses

Sveises

På jorda og i verdensrommet

Jern i rein form finner vi sjelden i naturen. Av og til kan vi finne det i form av små korn eller flak i vulkansk stein i malmfjellene, f.eks. i Irland og på Grønland. I meteorer, som faller ned på jorda fra verdensrommet, fins det ofte reint jern (meteorjern). Men de små forekomstene av reint jern strekker ikke på langt nær til. Det er derfor flere tusen år siden menneskene fant på å blande sammen jernmalm og trekol i en grop. Blandingen ble dekket med jord, og det ble lagd luftehull i den. Så tente de på trekolet, og ved den høye temperaturen som opp­ stod, skilte jernet seg fra oksygenet og de andre stoffene i malmen som det var forbundet med. Siden, etter at blåse­ belgen var oppfunnet, ble det blåst luft inn i luftehullene. Jernutvinningsprosessen gikk da både hurtigere og bedre. Til teknisk bruk må jern utvinnes av jernholdig stein, den så­ kalte jernstem. Vi har forskjellige typer jernstein:

Navn

Jerninnhold

Forekomst

Av og til faller det jern ned fra himmelen. Denne meteorsteinen inneholder nesten 90% reint jern. Den veier over 30 tonn og er den tredje største meteoritten som er funnet etter å ha falt ned på jorda

Kjennetegn

Magnetjernstein

50—70%

Ural, Tyskland, Sverige, Storbritannia, Norge

Rødjernstein

40—60%

Tyskland, USA. Spania

Brunjernstein

20—60%

Tyskland. Luxembourg

Rustfarget

Spatjernstein

20—40%

Tyskland m fl.

Grå

Svart, magnetisk

Rødlig

Med luft og koks

I jernsteinen er jernet bundet til andre kjemiske grunnstoffer, f.eks. oksygen (jernoksyd) og svovel (jernsulfid). Jernet i steinen kan dessverre ikke sammenliknes med rosinene i bollen. Hvis det var så enkelt, kunne vi bare smelte jernet ut av steinen. Fordi jernet er bundet til andre stoffer, må vi fjerne disse stoffene for å få jernet reint. Utvinningen av jern fra jern­ holdig stein foregår i prinsippet på samme måte som for tuse­ ner av år siden. Nå skjer det i moderne masovner, og det tek­ niske anlegget ser nok helt annerledes ut enn den gangen. 131

Kvikksølvoksyd varmes kraftig

Oksygen fjernes

Jernstein består stort sett av jernoksyder. Ved smeltingen av steinen blir oksygen fjernet fra metallet. Denne prosessen, hvor oksygen trekkes ut fra et stoff, kaller vi reduksjon. Reduksjon er det motsatte av oksydasjon.

Oksydasjon = oksygenopptak Reduksjon = oksygenavgivelse

Kvikksølv avsetter seg på glassveggen, og en glødende treflis flammer opp

Oksygen kan også spaltes av fra andre metalloksyder. Vi får da det reine metallet. Ved oppvarming av kvikksølvoksyd får vi kvikksølv og oksygen:

Ett molekyl

Ett atom

Ett atom

Rødt jernoksyd varmes kraftig sammen med trekol

Kvikksølvoksyd HgO

Kvikksølv Hg

Oksygen 0

Jernoksyd gir fra seg oksygen til trekol (karbon), som omdan­ nes til karbondioksyd, mens jernet blir fritt: To molekyler

Det dannes metallisk jern. dannes, blakker kalkvann

Gassen som

Tre atomer

Fire atomer Tre molekyler

Karbon 3 C

Uten karbon — ikke noe jern

Jernutvinningen skjer som vist ovenfor. Samtidig som reduksjonsprosessen foregår, tar jernet opp litt karbon. Dette gjør jernet hardt, og smeltepunktet til råjernet forandrer seg fra 1530°C til 1100-1200°C. Koksen i masovnen har altså tre oppgaver: 1. Den sørger for nødvendig varme. 2. Den trekker oksygen ut av malmen. 3. Jernet blir karbonholdig. 132

Jernet kan støpes

Smelteforløpet for jernmalmen i masovnen

Kjemisk reint jern er ikke noe bruksmetall. Det er for mykt. Råjernet slik det kommer ut av masovnen, inneholder 2-6% karbon (ved siden av enkelte andre forurensinger). Dette gjør jernet hardt og sprøtt. Slår du på råjernet med en hammer, går det i stykker. Ved oppvarming blir det ikke gradvis mykere, men går brått over fra fast til flytende tilstand. Råjernet kan stø­ pes i former og har derfor fått navnet støpejern. 133

Bessemerovn (konverter)

Fra støpejern til stål

I det forrige hundreåret lyktes det for to engelskmenn, Bessemer og Thomas, å forbedre det karbonholdige støpejernet. De klarte å fjerne en del av karbonet og derved forbedre jer­ nets egenskaper. Når varmluft under høyt trykk blåses gjennom det flytende rå­ jernet, forbinder oksygenet seg med en del av karbonet, som da forbrenner til karbondioksyd. Etter hvor mye karbon jernet inne­ holder, skiller vi mellom to jernslag:

Flytende råjen^^

Støpejern

Stål

Inneholder mer enn 1,7% karbon

Inneholder mindre enn 1,7% karbon

Hardt Sprøtt Kan ikke smis Kan støpes

Blåsestilling

Hardt Elastisk Kan smis Kan støpes, presses, valses, trekkes og herdes

Stål med lavere karboninnhold enn 0,6% ble før kalt smijern. Det er svært mykt og kan ikke herdes. For at jernet skal få be­ stemte ønskelige egenskaper (som hardhet, strekkfasthet, trykkfasthet, varmebestandighet, bøyefasthet, rustfrihet, mag­ netisk evne), tilsettes smelta stoffer som nikkel, krom, mangan, wolfram, molybden, silisium, aluminium, vanadium og andre «foredlende» stoffer. På denne måten får vi edelstål.

Vi husker... . . . hvilke gode egenskaper jernet har .. . hvordan vi kan bearbeide jernet ... at rusting av jern er forskjellig fra vanlig metalloksydasjon .. . hvilke slags jernstein som inneholder særlig mye jern . . . hvorfor reduksjon er det motsatte av oksydasjon . . . hvilken betydning reduksjon har ved utvinning av metaller . . . hvilke tre oppgaver koksen har i masovnen .. . hvilke ulike jernsorter vi har .. . hva som skjer ved Bessemermetoden for stålframstilling .. . hva edelstål er

134

Jernmalmen smeltes i masovner

Råjernssmelta kommer ut av masovnen

Karbonet fjernes i Thomasovner (konver tere)

135

Leting etter gull — avfallshauger ved en sør-afrikansk gullgruve

Edelmetaller

136

Gullmakerne

«Det fins ikke noe problem som den menneskelige ånd ikke kan løse, eller noen ting som mennesket ikke kan lage.» Slik tenkte virkelig menneskene ved hundreårsskiftet mellom 1600og 1700-tallet. I de siste tiårene var mange naturlover opp­ daget, og medisinerne, matematikerne, teknikerne, fysikerne og kjemikerne hadde gjort oppdagelser som gjorde livet let­ tere å leve. Det uforståelige var plutselig blitt forståelig, det umulige mulig. Noen ville lage gull av vanlig forekommende, billige metaller. Å kunne lage gull var en eldgammel drøm, og i mørke «labora­ torier» kokte gullmakerne sammen ingrediensene sine, metal­ ler, jord og mye annet. Samtidig mumlet de hemmelige trylleformler over de dampende «gullgrytene». En av de mest kjente gullmakerne var Johann Friedrich Bottger, som var født i 1 682. Han var en begavet gutt og ble derfor sendt til Berlin for å bli apoteker eller lege.

Johann Friedrich ble en dag kjent med en av gullmakerne. De eksperimentene han fikk være med på, interesserte ham så sterkt at han ville bli gullmaker sjøl. Han traff snart flere gullmakere og lærte mange knep av dem. Snart var han blitt så dyktig at alle trodde han virkelig kunne lage gull. Til slutt fikk kongen høre om «kunstene» til Bottger. Han ville da straks ha ham til å lage gull til statskassen. Men da ble Bottger redd og flyktet over grensen til Sachsen. Kongen forlangte ham øyeblikkelig utlevert. Men den sachsiske landsherren støttet Bottger. Han ville at Bottger skulle fortsette sine eksperimenter i Sachsen. Etter mange forsøk måtte gullmakeren melde om følgende resultat: Gull kunne han ikke lage, men han hadde funnet en metode til å framstille hvitt porselen av jord. Den gangen var det bare kineserne og japanerne som kunne lage hvitt porselen. Den etterspurte varen ble innført til Europa for store summer hvert år, men nå ble den første europeiske porselensfabrikk grunnlagt (i 1710). Og endelig innbrakte fab­ rikken det som Bottger og mange med ham ville lage: gull. I dag vet vi at det aldri vil lykkes for noen å lage «metallet over alle metaller», gull.

Johann Friedrich Bottger 1682—1719

7. Vet du om noen land som har rike gull- og sølvforekomster? 2. / noen bøker kan vi lese eventyrlige historier om hvordan gull utvinnes. 3. Hvorfor kalles gull og sølv for edelmetaller? 4. Norske gull- og sølvgjenstander er alltid stemplet. Se på et slikt stempelmerke gjennom forstørrelsesglass, og legg merke til tallene. 5. Prøv om du kan finne dagens gullpris. 137

Det edleste bruksmetallet

Gull forekommer bare sparsomt i naturen, og det er derfor svært kostbart. De fleste stater kjøper opp gull og legger seg opp et gullforråd. På den måten blir det lite gull til fritt salg på ver­ densmarkedet, og gullprisen holder seg høy. Da er også de statlige gullreservene garantert høy og stabil verdi. I mange land er pengeverdien avhengig av gullverdien. I øko­ nomispaltene i noen aviser angis derfor gullverdien. På grunn av egenskapene (og verdien) brukes gull mye til smykker. Det er det edleste bruksmetallet vi har. Det har stor motstandskraft mot luft, vann og de fleste syrer. Glansen og fargen er svært holdbar. Gullinnholdet måles i karat. Reint gcill har 24 karat. I rein til­ stand er gullet mykt og bøyelig og derfor utsatt for slitasje. For å gjøre gullet hardere er det vanlig å blande det med andre metaller, særlig med kopper: Reint gull: 1000 deler gull = 24 karat Blandet med kopper: 750 deler gull = 18 karat 585 deler gull = 14 karat 333 deler gull = 8 karat Gull kan valses ut til løvtynne folier, og det kan hamres. Gull folier av 1/100 mm tykkelse brukes til forgylling (f.eks. av ut­ skjæringer i tre) eller til gullpreging (f.eks. gullbokstaver på bokrygger). Gull i mange former

138

En gullring under arbeid

Gravering i gull

Sølv har gått ned i verdi

Sølv er nummer to i rekken av de edleste bruksmetallene. Det har mistet mye av sin verdi i de siste hundre årene. Det ble oppdaget rike sølvforekomster i Mexico og Australia, og dette førte til sterkt prisfall på metallet. Sølvets egenskaper likner på gullets. Sølvet blir også smeltet sammen med andre metaller for at det skal få større hardhet. Sølvinnholdet i en gjenstand angis i vektdeler (625, 830, 900 av 1000). Det framgår av tallene i sølvstempelet. Halvedelt, men godt

Kopper er et metall med en vakker, rødbrun farge. Det hører fortsatt med til de mest brukte metallene. Det har mange gode egenskaper, og er derfor verdt den høye prisen vi må betale for det. Kopper er mykt, men vanlig seigt og tøyelig. Det kan valses ut til de fineste kopperflak (folier med tykkelse på 0,01 mm), og det kan trekkes ut til tynne tråder (med tykkelse på 0,02 mm). Kopper kan til og med smis mens det er kaldt, men det egner seg ikke så godt til støping. Kopper er svært motstandsdyktig mot korrosjon. Takbelegg og takrenner av kopper varer svært lenge. Det kommer av at kopperet reagerer med lufta og danner et grønnaktig, lufttett lag (irr) som beskytter metallet mot vær og vind. Det er denne egenskapen som har gitt metallet betegnelsen {{halvedelt». Metallet har spesielle egenskaper som gjør det ettertraktet. Det er en svært god varmeleder, og det har høy elektrisk led­ ningsevne. Varmeteknikken og den elektroniske industrien ut­ nytter disse egenskapene. I tillegg til alt dette blir kopperet brukt som legeringsmetall. Smeltet sammen med tinn gir det bronse (som brukes i maskin­ deler, pyntegjenstander, klokker o.a.). Med sink gir det messing, som brukes i en rekke vanlige bruks­ gjenstander (lamper og lysestaker, beslag, rekkverk, skruer o.a.''

Gull fra Sør-Afrika. Ved Johannesburg er det underjordiske gullgruver

Vi husker... hvorfor gull og sølv hører med til edelmetallene hvilke spesielle egenskaper de to metallene har hvordan metallene kan bearbeides, og hva de brukes til hva vi kan finne ut av stempelet på en gull- eller sølvgjenstand .. . hvorfor kopper kalles for halvedelmetall

.. . .. . .. . ...

139

En glinsende «sølvfugl» i montasjehallen. Den er lagd av aluminium

Moderne bruksmetaller — Legeringer Dyrere enn gull

Friedrich Wohler 1800 —1882

140

På verdensutstillingen i Paris i 1855, der de fremste tekniske nyvinningene på den tida ble vist fram, var det to blokker aluminium som vakte størst interesse. Metallet ble kalt «sølvet fra leira», og en som ble spesielt interessert, var den franske keiser Napoleon 3. Han ville lage verneskjold til soldatene sine av det nye metallet. Men det ville ha blitt dyre skjold, for på den tida var aluminium dyrere enn gull. Det var så verdifullt at rikfolk brukte det til spisebestikk og spesielt kostbare smyk­ ker. Aluminium ble oppdaget allerede i 1827 av den tyske forske­ ren Friedrich Wohler, men det var først i året før verdensutstil­ lingen at det lyktes å framstille det i nevneverdig mengde. Det var professor Robert Bunsen som «smeltet» metallet ut av leirjord ved hjelp av elektrisk strøm. Men det var først i slutten av

det forrige hundreåret at aluminium ble produsert i store meng­ der og til rimelige priser. Det skjedde ikke før strømprisene had­ de sunket på grunn av tekniske framsteg i strømproduksjonen. I dag er ikke aluminium noen sjeldenhet. På verdensutstillingen i 1855 var det en journalist som sa at det ville bli framtidas metall. Og det ble det. Metallets bruksområde ser ut til å være nesten ubegrenset. Stadig dukker det opp nye bruksgjenstander av aluminium. I tillegg er det oppdaget en rekke nye metaller. Blant dem finner vi wolfram, krom, mangan og platina. Videre har vi de mer ukjente som titan, zirkon, tantal, molybden og vanadium. Med slike metaller kan vi lage legeringer med de mer kjente metallene og få stoffer med nye og forbedrede egenskaper. Små mengder mangan forbedrer jernet, mens molybden, vanadium og wolf­ ram gjør stålet bedre. Drivsystemet for raketter er lagd av titan, tannlegebor av tantal. Kanskje blir også .de legeringer vi kjenner i dag, avløst av nye og bedre metaller. Metallurgien er ikke kommet til veis ende ennå. Ikke på langt nær alle muligheter for utsmelting av me­ taller og for nye legeringer er undersøkt. Robert Bunsen 1811—1899

7. Aluminium utvinnes av bauxitt. Hvilke land har store bauxittforekomster ? 2. Finn eksempler på at aluminium har fortrengt andre metaller. 3. Hvorfor er aluminiumskjeler og aluminiumskasseroller utstyrt med håndtak av kunststoffer (i motsetning til jerngryter) ? 4. I// prøver å bøye et stykke aluminiumsblikk, og sammen­ likner det med andre blikktyper. 5. Hva vet du om bronse ? 141

Fast som stål og lett som tre

Som bruksmetall har aluminium fortrengt mange metaller. Det har nesten alle tenkelige gode metallegenskaper, og egen­ skapene kan forbedres videre ved tilsetting av andre metaller. Aluminium har samme fasthet som stål. Men det er ikke nød­ vendig å beskytte det mot korrosjon (med farge eller belegg av edelmetall). I luft får det et beskyttende og motstandskraftig oksydlag. Dette laget kan forsterkes og farges på ulike måter. Vi kaller det da eloksert aluminium. Oksydlaget har en holdbar glans. Aluminium leder varme og elektrisk strøm svært godt. I forhold til andre metaller er aluminium svært lett. Det kalles også for et lettmetall. Aluminium kan bearbeides på alle tenkelige måter. Det kan skjæres, slipes, bøyes, smis, valses, strekkes, presses, støpes, loddes og sveises. Aluminium er nåtidas og framtidas metall. Det brukes på alle mulige måter i dagliglivet og teknikken. Fast som stål og lett som tre. Aluminiumsstillaser blir mer og mer vanlige

Egenskaper på bestilling

Trass i det store antallet ulike metaller og metall-legeringer som nå fins, utvikles det stadig nye metalliske bruksstoffer. Med det kjennskapet vi nå har til metallene, kan vi lage legerin­ ger som har de egenskapene vi ønsker. Legering er et blandet metall og oppstår når forskjellige metal­ ler smeltes sammen. Egenskapene til en legering er avhengig av de metallene som blir brukt, og av mengden av de ulike metallene. Vi kan framstille legeringer med stor hardhet, med spesiell farge og med fin glans, med stor varmeledningsevne og spesiell elastisitet. Av bruksmetallene er det først og fremst kopper, tinn, sink, bly, aluminium og sølv som brukes i legeringer. I tillegg kommer en del mindre kjente metaller: Krom (Cr) — blålig glans, hardt, luftbestandig Magnesium (Mg) —gråhvitt lettmetall, forbrenner med skarpt hvitt lys (blitzlys) Mangan (Mn)—lyst stålgrått

142

Molybden Nikkel Vanadium Wolfram

Kvikksølv

— sølvhvitt, tøyelig, lett å polere — sølvglinsende, kan smis og valses —lysegrått, stor hardhet, luftbestandig —grått, svært høyt smeltepunkt (gløde tråd i lyspærer) (Hg) —sølvglinsende, flytende ved normal tem peratur. Fordamper lett, og dampene er svært giftige. (Brukes- blant annet som termometervæske). (Mo) (Ni) (V) (W)

Vanlige legeringer Navn

Bestanddeler

Bruksområde

Messing

Kopper + sink

Beslag, skruer, lysarmatur, maskindeler

Bronse

Kopper+tinn

Klokker, kunstgjenstander, maskinlagre

Nysølv

Kopper + si nk+nikkel

Instrumenter, bestikk, smykker, mynter

Loddetinn

Bly+tinn

Duralumin

Al uminium +kopper + magnesium + mangan

Fly- og bilbygging

Nikkelin

Kopper+nikkel +sink

Varmespiraler i elektriske varmeapparater

Konstantan

Kopper+nikkel

Elektrisk motstandstråd

Elektronmetall

Magnesium+ alu mi nium+sink + mangan + silisium

Stempler til forbrenningsmotorer

Sølvamalgam

Sølv+kvikksølv

Tannfyllingsmateriale

Alpakka

Sink + nikkel

Bestikk

Lodding

Kopper og tinn støpes i jordformer. Slik lages kirkeklokker

Vi husker...

.. . .. . .. . . . . ... .. . .. .

hvilke spesielle egenskaper aluminium har hvordan det utmerker seg framfor alle andre bruksmetaller hva eloksert aluminium er hvorfor aluminium blir kalt framtidas metall på hvilken måte metallenes egenskaper kan forbedres hvilke legeringer som er mest vanlige hvilke metaller som brukes mest som legeringsmetaller

143