Natur og teknikk. 4 : Elektrisitet, kjemi [4] [PDF]

Zitiervorschau

Butschek

Heinzelmann

Thiel

Natur

eknikk

Butschek Heinzelmann

Seiinacht

Thiel

Natur og teknikk 4

r—J

Elektrisitet Kjemi

Universitetsforlaget

© Yrkesopplæringsrådet for håndverk og industri Universitetsforlaget 1971 © Sellier OHG Freising Originalens tittel: Butschek, Heinzelmann, Seilnacht, Thiel: Wir erforschen die Naturgesetze 4, 11. 12. 68

Oversatt fra tysk av: Cand. mag. Hanna Kolbjørnsen

5o1 Tv

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

INNHOLD

1. del Elektrisitet

Strømkilder Strømkretser Spenning og strømstyrke Motstand Elektrisk arbeid og effekt Elektrisk strøm som farekilde Magnetisme Elektromagnetisme

4 8 16 22 30 38 46 54

2. del Kjemi

Jordolje og kull Næringsmidler Gjæring Vasking og reingjøring

62 70 82 90

Elektrisitet

New York ved natt: Millioner av lys ses i verdensbyen — når strømforsyningen er i orden

Strømkilder

Amerikas mørkeste natt

«For ca. 20 millioner mennesker gikk lyset. . . De tettest be­ folkede byområdene i verden var uten strøm i ni timer...» Slike og liknende overskrifter kunne en lese på første side i aviser over hele verden den 11. november 1965. Hva var skjedd? I det store vannkraftverket i Niagarafallene ved den amerikansk-kanadiske grensen var det falt ut en sikkerhetsbryter. Derved ble strømkilden koplet ut for nesten 20 millioner mennesker i åtte amerikanske delstater. Et område så stort som Vest-Tyskland lå i fullstendig mørke i 9 timer og 49 minutter. «Lysbyen» New York ble hardest rammet av dette største strømutfallet i amerikansk historie. Byen var belgmørk; bare fakkelen i Frihetsstatuens hånd brant nå som før. Like etter kl. 17.00 amerikansk tid, midt i den travleste rushtrafikken, ble strømmen borte i verdensbyen. Undergrunnsbanene stoppet, alle trafikk­ lysene sloknet, elektriske tog ble stående, flyene kunne verken lande eller starte. 4

Menneskene i New York var temmelig hjelpeløse. I fabrikkene ble produksjonen avbrutt, i skyskraperne ble heisene stående, fjernsynet hadde ingen sending denne kvelden. Mange trodde at det var brutt ut krig, ingen visste nøyaktig hva som egentlig stod på. I millioner av husholdninger virket verken kjøleskap eller dyp­ fryser. Mye mat ble ødelagt. Også vannforsyningen ble brutt, for de elektriske pumpene stod stille. I all denne forvirringen var transistorradioene til stor hjelp.' Kringkastingsstasjoner som disponerte en egen strømkilde, oppfordret befolkningen til å bevare roen. Bare en eneste bryter hadde utløst kaoset. Bare en eneste bry­ ter hadde satt angst og skrekk i millioner av mennesker. Denne ene bryteren hadde vist hvor avhengig et moderne samfunn er av sine strømkilder. Vi tar også den elektriske strøm som en selvfølge hver gang vi skrur på en bryter, når vi skrur på lyset, radioen, fjernsynsapparatet eller varmeovnen. Men hva hvis strømmen ble borte en dag hos oss? 5

Batterier

Batterier i forskjellige størrelser

Uten vannkilder kan det verken finnes bekker eller elver. Om­ trent slik er det med elektrisiteten også. Her gjelder følgende: Uten strømkilde fins det ingen elektrisk strøm. Men den elek­ triske strømmen har enda mer felles med vannet: Vi har mange ganger skrudd opp vannkrana uten å få vann, simpelthen fordi vannet var avstengt. På samme måte kan strømmen utebli fordi strømkilden er avstengt. I et slikt tilfelle er det praktisk å ha en egen strømkilde, f.eks. en lommelykt. Den lyser nemlig med egen strøm, med strøm fra et batteri. Det fins batterier i forskjellige størrelser og styrker, ikke bare for lommelykter, men også for f.eks. veggur, leketøy, høreappa­ rater og transistorradioer. Etter en viss tid er batteriet brukt opp, og det må da skiftes ut.

Akkumulatoren

Derimot trenger man ikke skifte ut et bilbatteri, en såkalt

akkumulator. Når en akkumulator er «tom», det vil si når den ikke

Dynamo i stedet for batteri strøm ved bevegelse

Her far vi

kan gi fra seg mer strøm, kan en ganske enkelt lade den opp igjen. Når en lader opp en akkumulator, må den koples til en passende strømkilde. Den elektriske energien lagres da i akku­ mulatoren, og den kan igjen brukes til å starte en bilmotor, drive en elektromotor eller sørge for at elektriske gjerder har strøm. Dynamoen

Det er vanligvis dynamoen som sørger for at sykkellykta lyser. Dynamoen blir drevet av det lille hjulet som trykkes inntil dekket og således får overført sykkelhjulets bevegelse. På felttelefonen blir dynamoen som leverer strømmen, drevet med en sveiv, og bilens dynamo blir drevet av motoren. Så snart mo­ toren går, leverer dynamoen den elektriske strømmen i stedet for batteriet. Kjempestore dynamoer blir kalt generatorer. Dem finner vi i elektrisitetsverkene, og de drives av turbiner, som igjen blir drevet med vann- eller dampkraft. Fotoelementer

Vi kan også få strøm fra lyset. Dette høres rart, for alle vet at en lyspære bruker strøm når den lyser. Men det går omvendt 6

også. La oss se på lysmåleren som blir brukt ved fotografering: Når solstrålene treffer måleren, gjør viseren utslag. Dette ut­ slaget eller denne bevegelsen får vi øyensynlig på grunn av lyset. I virkeligheten omvandler det såkalte fotoelementet lysstrålene til elektrisitet, som igjen beveger viseren. Satelittene i verdensrommet er utstyrt med slike fotoelementer, og de skaf­ fer strøm til sende- og mottakeranleggene.

Unyttet elektrisitet

Når det er tordenvær, glimter voldsomme elektriske gnister over himmelen. Dette kalles lyn. Lyn kan splintre trær, sette hus i brann og drepe mennesker og dyr. Likevel lønner det seg ikke å bringe denne energien over i en slik form at vi kan dra nytte av den. Selv om de tekniske vanskelighetene lot seg løse, ville et «lynkraftverk» stå unyttet på dager uten tordenvær, og på en tordenværsdag med f.eks. 100 innfangede lyn ville det ikke skaffe mer energi enn Tokke-kraftverket produserer på vel to minutter. Det ville altså være en lite lønnsom forretning.

Vi . . . . . .

husker . hvilke strømkilder vi kjenner . hvilken forskjell det er mellom et batteri og en akkumulator . hvorfor man kan betegne et fotoelement som en «om­ vandler» . . . hvilke innretninger som lager elektrisitet ved bevegelse

Strøm fra lyset: Fotoelement

Strøm og lys: Ved tordenvær

Strøm til lys: Ved hjelp av generatoren

7

Energioverføringen fra Miesbach til Munchen: Den elektriske strømmen skaper sensasjon i Glasspalasset

Strømkretser

Vidunderet i Glasspalasset Det var i året 1882. Den store elektrisitetsutsti 11 i ngen i Glass­ palasset i Munchen var nettopp slutt. Klokka elleve om kvel­ den samlet noen utvalgte seg i den forlatte utstillingshallen. Det var universitetsprofessorer, høyere offiserer i gallauniform og framtredende borgere fra Munchen sammen med sine ele­ gant kledde damer. De var alle sammen blitt invitert av Oskar von Miller, som sammen med franskmannen Marcel Deprez ville vise et interessant forsøk: For første gang i elektrisitetens unge historie skulle det bli ledet strøm i en 57 km lang ledning. Dette syntes de fleste var for fantastisk. Det var neppe noen av gjestene som i fullt alvor trodde at eksperimentet skulle lykkes. Oskar von Miller var heller ikke helt sikker i sin sak. Men han hadde gjort alt for at forestillingen skulle bli en stor opplevelse. I utstillingshallen hadde han bygd et kunstig elveleie. Det stod grantrær rundt et vannbasseng, og opp fra dette reiste det seg en to og en halv meter høy klippe. Dersom Miller og Deprez lyktes med eksperimentet, skulle et kunstig vannfall styrte ned fra toppen av klippen.

8

De to ingeniørene håpet å få kraft fra Miesbach, 57 km fra Munchen, til å drive en vannpumpe. I bergverket i Miesbach stod det en dampmaskin som drev en dynamo, og slik ble den elektriske energien produsert. Strømmen skulle ledes gjennom telegrafledningen mellom Miesbach og Munchen direkte til Glasspalasset, der man allerede ventet utålmodig på at fore­ stillingen skulle begynne. Endelig gav Miller telegrafisk beskjed til Miesbach om at dyna­ moen skulle koples inn. Det ble helt stilt. Spenningen bredde seg. Men — ingenting skjedde. Tiden gikk. Miller og Deprez ble nervøse. Plutselig — midt i den forventningsfulle stillheten lød duren av pumpemotoren. Vannet kom, og det sildret som en fjell­ bekk nedover den kunstige klippen. Jubelen brøt løs. Alle forstod hva dette forsøket betydde. Oskar von Miller bekjentgjorde stolt at han ved dette hadde bevist at en kan utnytte fjerntliggende naturkrefter ved å lede elektrisk strøm over land og kontinenter. I dag blir strømmen, de «hvite kull», virkelig ledet over land og kontinenter. Et enormt ledningsnett strekker seg over hele Europa. Strøm blir ledet dit en trenger den.

Oskar von Miller 1855—1934

7. Forsøk å få en pære til å lyse ved hjelp av et batteri (flatt

2. 3.

4.

5.

batteri eller stav batteri). Tegn opp hvilke koplingsmuligheter det fins. En pære befinner seg ofte i en viss avstand fra batteriet. Hvordan kan vi likevel få den til å lyse? Hvordan kan en lommelykt slås av uten at en benytter bryteren ? Med apparaturen som er vist på figuren °skal vi finne ut hvilke kontakter som står i forbindelse med de enkelte polene på støpselet. Tegn kopHngsskjema. Skru av lykta på en sykkel, men la det fortsatt være for­ bindelse med dynamoen. Sett i gang dynamoen (hev forhjulet eller sett sykkelen opp ned) og la lykta berøre sykkelen på forskjellige steder (styret, setet, kjeden, gummihjulene). Noter når pæra lyser.

9

I strømkretsen Det fins ikke noe elektrisk apparat som virker uten stromkilde. Men et batteri alene er ikke nok for at en lommelykt skal funk­ sjonere. For at lykta skal lyse, er det nødvendig med en pære, og denne må forbindes med batteriet ved hjelp av to ledninger. Først da kan elektrisiteten strømme, fra batteriet, gjennom pæra og tilbake til batteriet. Det er tilsvarende med alle de apparater som vi kopler til lys­ nettet: Elektrisiteten går ut fra et kontaktpunkt i stikkontakten, strøm­ mer gjennom apparatet og går tilbake til det andre kontakt­ punktet. Vi taler om en strømkrets.

Elektrisiteten kan bare strømme når strømkretsen er sluttet.

Strømmer det alltid elektrisitet gjennom en sluttet strømkrets? Ja. Strømmer det også elektrisitet gjennom enhver lampe og en­ hver radio? Nei, for en lampe kan vi skru av og på som ethvert annet elektrisk apparat. For å oppnå dette må vi bryte og slutte strømkretsen. Til det bruker vi en bryter. Her gjelder følgende: Skru på — og vi får en sluttet strømkrets. Skru av — og vi får en brutt strømkrets. Alt etter måten vi betjener bryterne på, taler vi om dreie-, vippe- eller trykkbrytere. En slik bryter er egentlig ikke noe annet enn et ledningsstykke. Den kan etter behov bli satt inn eller tatt ut av strømkretsen. Det spiller in­ gen rolle hvor en plasserer bryteren i strømkretsen.

10

Dreiebryter (skrudd av)

Vippebryter (skrudd på)

Ledere og isolatorer Skal vi bruke en stålampe, en støvsuger eller et strykejern, må vi sette støpselet i stikkontakten. Når strømkretsen er sluttet, går den elektriske strømmen straks gjennom koppertrådene som apparatet er forbundet med. Vi sier at koppertrådene leder strøm, eller at kopper er en elektrisk leder. Ikke alle materialer har den egenskapen at elektrisk strøm kan gå gjennom dem. De mest kjente lederne er: alle metaller, kol, grafitt, fortynnet syre, lut, saltoppløsninger, fuktig jord og menneske- og dyrekropper. Det fins også en hel rekke stoffer som ikke leder elek­ trisk strøm, de såkalte isolatorer. Luft, glass, porselen, plast, gummi, voks, tørt tre, olje, bensin, alkohol og destillert vann er isolatorer. Vi utnytter egenskapene til isolatorene når vi skal isolere den elektriske strømmen. Vi har for eksempel et gummieller plastbelegg rundt de trådene som leder strømmen til et apparat, for å isolere dem, og vi setter porseienshoder på lysstolpene for å få festet de blanke ledningene til dem.

Forskjellige stoffer blir koplet inn i en stromkrets:

Noen stoffers elektriske ledningsevne Sølv........................................................ Kopper.................................................... Aluminium.............................................. Wolfram.................................................. Messing.................................................. Jern........................................................ Bly.......................................................... Nikkelin (67% kopper + 30% nikkel + 3% mangan)....................................... Konstantan (54% kopper + 45% nikkel +1 % mangan)....................................... Kromnikkel (80% nikkel + 20% krom)

68 64 38 20 15 11 5 2,5 2 1

11

Koplinger

Vi har allerede lært en del om elektrisiteten. For eksempel vet vi at vi må ha en strømkilde for at en lampe skal lyse. Vi vet også at denne strømkilden kan være et lysnett eller et batteri. Men trenger hver lampe sin egen strømkilde, eller hvert radioapparat sitt eget lysnett? Dersom det var slik, kunne vi bruke bare ett elektrisk apparat om gangen. Men i virkeligheten kan flere pærer lyse med ett batteri. Pærene må da være forbundet med tilkoplingsstedene på batteriet, poler, ved hjelp av en tilførsels- og en tilbakeførselsledning. På samme måte er det med lysnettet. Huset vårt har bare én eneste forbindelse med strømkilden, som er elektrisitetsverket. Likevel kan vi kople til et vilkårlig antall apparater (forbrukere). Ledninger blir lagt til de forskjellige taklamper og stikkontak­ ter etter et nøyaktig koplingsskjema. Hver forbruker har sin egen strømkrets og er uavhengig av de andre. En slik kopling kaller vi en parallellkopling. Det er ofte hensiktsmessig å kople flere apparater etter hverandre i en strømkrets. Dette kaller vi en seriekopling. I dette tilfellet er ikke forbrukerne uavhengige av hverandre. Faller én forbruker ut, faller alle ut fordi strøm­ kretsen blir brutt.

Flere forbrukere kan koples ved siden av hverandre i en parallellkopling eller etter hverandre i en seriekopling.

12

En brutt strømkrets Bryteren til taklampen er som regel plassert ved døra. Når det ringer på, behøver vi ikke gå ned for å åpne. Vi kan bruke den elektriske døråpneren. Om kvelden blir gatebelysningen kop­ let inn fra en sentral, og signalanlegget til jernbanen blir «fjern­ styrt». Fjernstyring er mulig fordi vi kan bryte og slutte strømmen på et hvilket som helst sted. Til dette bruker vi vanligvis en en­ kel «av- og på-bryter». Men vil vi betjene en lampe fra to for­ skjellige steder, f.eks. lyset i trappa fra to etasjer, må vi ha en vekselbryter på hvert sted. På en lampe med fem pærer kan vi ved hjelp av en seriebryter få to, tre eller alle pærene til å lyse samtidig.

Ingen strøm uten strømgjennomgang

En glødelampe er ubrukelig når glødetråden er gått i stykker. Hvis glødelampen sitter løst i lampeholderen, lyser den ikke. Dersom jordkabler blir skadd ved byggearbeider eller luft­ ledninger av uvær, blir ofte store områder uten strøm. Trikkens og den elektriske jernbanens strømførende ledning har bare en eneste ledning. Sykkellysene er forbundet med dynamoen med bare en ledning. Når en dynamo blir festet til ramma på en sykkel, må vi skrape vekk lakken på dette stedet. Lommelykta har ingen ledning fra batteriet til pæra. 13

Isolasjon av strømmen

Lommelykthylsa tjener som tilbakeførsels-

Elektrikerne bruker skrutrekkere og tenger med handtak av gummi eller plast. De strømførende delene av stikkontakter, brytere og støpsler er isolert med porselen eller plast. Når en vil kople en isolert ledning inn i en strømkrets, må en fjerne isolasjonen fra ledningsendene. Ledningsskjøtene må så isoleres med isolasjonsband før strømkretsen blir sluttet.

Koplingens betydning

Vi skal forsøke å tegne enkle koplingsskjemaer for følgende eksempler: En elektrisk komfyr er koplet til lysnettet ved hjelp av en stik­ kontakt, men likevel kan kokeplatene benyttes i den rekke­ følgen vi ønsker det. Lyskasterne og baklysene på en bil blir satt på samtidig, men av lyset fra lyskasterne kan vi ikke avgjøre om baklyset er i orden. Hvis en pære i den elektriske juletrebelysningen er gått i stykker, så lyser ikke de andre heller. Hvis en gatelykt slokner, får det ingen betydning for de andre lyktene. En ringeklokke kan ofte ha flere trykknapper. Det er også mulig å kople flere ringeklokker slik at alle ringer når vi trykker på én knapp. 14

Vi husker ... når vi taler om en brutt strømkrets, og om en sluttet strøm­ krets . . . hvilke stoffer som tilhører lederne, og hvilke som tilhører isolatorene . . . hvorfor ledere og isolatorer er like viktige i elektroteknikken . . . hvorfor alle elektriske apparater er forbundet med stromkilden med to ledninger . . . hvordan en kan skille mellom en parallellkopling og en seriekopling . . . hvor en vekselbryter og hvor en seriebryter er nødvendig

Energi fra elektriske ledninger: En buss har to glidekontakter

Strøm gjennom en tråd: Elektrisk gjerde

Radiobiler drives elektrisk har en glidekontakt

De

15

Den 21. september 1879: Edisons forste glø­ delampe lyste uavbrutt i førti timer

Spenning og strømstyrke Trollmannen fra Menlopark

Dette er «tryllelampen»: pære ble verdensberømt

16

Edisons forste

En viktig teknisk oppgave som ble løst i 1800-årene var å omvandle elektrisk energi til lys. Flere oppfinnere forsøkte seg på dette. En av dem var engelskmannen Davy. Han forsøkte å lage en ufarlig glødelampe for bergverksarbeidere, men klarte det ikke. Tysk-amerikaneren Henrik Goebel smeltet en bambusfiber inn i en lufttom eau de cologne-flaske. Dette var den første glødelampen i verden. Men Goebel ble snart glemt. Problemet var ikke løst. Man ventet fremdeles på det elektriske lyset. Så dukket «trollmannen fra Menlopark», Thomas Alva Edison, inn i offentlighetens lys. Tilnavnet «trollmannen» hadde Edison fått i 1878 etter at han hadde funnet opp fonografen. Det var det første apparatet som kunne gjengi den menneskelige stemme. Flere pengesterke menn mente at den som var mester for en slik oppfinnelse, også måtte kunne klare å lage en brukbar glødelampe. De gav Edison dette i oppdrag, og «Edison Elec­ tric Light Company» ble grunnlagt.

Edison begynte å arbeide med oppgaven i sitt laboratorium i Menlopark ved New York. Han måtte først finne fram til et aassende materiale, som kunne bli hvitglødende uten å smelte lår strømmen gikk gjennom det. Og det måtte være et billig materiale. Dette var en vanskelig oppgave. Edison gjorde 1600 forsøk uten positivt resultat. Han forsøkte □lant annet papp, lerret, celluloid, lin, papir dyppet i tjære, alatinatråd og til og med menneskehår. Han hadde til slutt iell med forkullede bomullsfibrer. De tålte så mye strøm at de gav et nesten hvitt lys. «Vi satt der og stirret inn i lyset,» sa Edi­ son, «og jo lenger lampen lyste, dess ivrigere ble vi.» Ingen tenkte på å sove de førti timene lampen lyste. Førti timer er ikke så mye når en tenker på hvor lenge glødelam­ pene varer i dag, men det var en begynnelse. Edison fant snart at stoff som glødet i over 600 timer. Dette måtte sies å være an brukbar glødelampe. Men det gikk enda noen år før de fikk utviklet en glødetråd som kunne tåle sterk strøm i lengre tid og samtidig sende ut et hvitt lys.

Thomas Alva Edison 1847—1981

7. Hold hendene i nærheten av en lyspære som har lyst

en stund. Hva kan vi fastslå? 2. Varm sokkelen av en utbrent pære over flammen på et

3. 4.

5.

6.

stearinlys. Fjern den fra glasskolben (grip for sikkerhets skyld om den med en klut). Finn ut hvilke steder lednin­ gene er loddet til sokkelen. Se på glødetråden i en lyspære gjennom et forstørrelses­ glass. Hva legger du merke til? Noter tallangivelsene på forskjellige elektriske apparater. På lommelyktpæra står de på sokkelen, på lyspæra på glasskolben og på de fleste andre apparater på et såkalt typeskilt. Kople to Uke pærer til ett og samme batteri. Først etter hverandre (i en seriekopUng) og så ved siden av hverandre (i en parallellkopling). Hva er påfallende ved pærenes lysstyrke ? Noter tallbetegnelsene på forskjellige batterier.

17

2000 grader i pæra Vi kan ikke ta på en lysende glødelampe, en lyspære, uten å I brenne oss Den er varm, til og med svært varm. Varmen kom­ mer fra den glødende tråden i pæra, aen sakalte 9'®d®‘rad® ’ Den er ca. 1 meter lang og spunnet opp i spiral for atderi ska I ta så liten plass som mulig. Den har en diameter pa mellom r 0 008 oq 0,015 mm, og er altså enda tynnere enn et mennes hår. NårSelektrisiteten strømmer igjennom, blir den hvitglødende s Enlløde9tråd9m°å kbuennen?åle omtrent 2000 grader uten å smelte

Man kan derfor

e; "vanlig

men osmiu.

^2700 C)6og9tantal (3030 ’C) blir også brukt. Glodetradei må heller ikke forbrenne. Man må derfor forhindre at der. kom mpr i kontakt med oksygen. Dette oppnår man ved a pumh "mpehylsa lufttom eller ved å fylle den med nitrogen, kryp

7 jl

।

91

(

ton eller argon.

Glodetrad

Når spenningen ikke stemmer Hvis man forbinder en vanlig lyspære med et lo™m®'Ykt t; t batteri Ivser den ikke. Hvis en lommelyktpære ble koplet lyasnettei vHle den iyse svært sterkt en kortvrU li SSSsd k

Slik blir et voltmeter koplet til strømkret-

0

alle elektriske apparater hvilken spenning .

I et

f.eks. 220 V.

Elektrisk spenning måles i volt.

Høye spenninger blir angitt i kilovolt 1 KV 1000 V.

Måleenheten fikk navnet etter den ,ita'iensk® i^dTt Ale Al føn ic sandro Volta (1745-1827), som r aret 1800 laget

Vi^ru^rTvXeær til å måle spenningen. Det blir kop ic mellom polene på strømkilden.

-ommelyktbatterier har som regel 1,5, 3 eller 4,5 volts spenning, whengig av hvor mange celler eller elementer de består av. Hver celle har 1,5 volts spenning. Disse cellene blir koplet sammen slik at ulike poler er forbundet med hverandre (i æriekopling). På denne måten blir spenningen i batteriet summen av spenningen i enkeltcellene.

Ved å kople enkeltelementer i serie øker vi den samlede spenning.

En akkumulator kan altså få en vilkårlig høy spenning. De en­ kelte cellene i akkumulatoren har 2 volts spenning. En 6 volts akkumulator består derfor av 3 slike enkeltceller og en 1 2 volts av 6. Forskjellige strømstyrker

Tar vi en bordlampe og kopler den til lysnettet, går strømmen i tilførselsledningen gjennom glødelampen og tilbake til stikkon­ takten. For at dette kretsløpet skal finne sted, må vi ha en spen­ ning mellom polene på strømkilden. Spenningen sørger for kretsløpet på samme måte som en vannpumpe. Enda om spen­ ningen er .den s,amme i to apparater, behøver ikke strømstyr­ ken være den samme. Den tynne tråden i glødelampen repre­ senterer et hinder for strømmen. Andre apparater stiller også hindringer i veien for den. Strømstyrken retter seg etter stør­ relsen på disse hindringene.

Alessandro Volta 1745—1827

Batterier blir koplet i serie: Spenningen biir større

Forskjellige spenninger (i volt) Stavbatteri............................. .. Flatt batteri.................................. Bilbatteri...................................... Sykkeldynamo............................. Ringeklokketransformator........... Lysnettet...................................... Industrinettet............................... Trikkens strømledning................. Den elektriske jernbanens strøm­ ledning........................................ Høyspentledning (opptil)........... Lyn (over)...................................

1,5 eller 3 4,5 6 eller 1 2 6 3,5 eller 8 220 380 500

15 000 380 000 1 milliard

19

Amperemeteret blir koplet inn i strømkretsen på forskjellige steder:

/CA

Strømstyrken er den samme overalt

Vi kan måle den elektriske strømstyrken, og den blir angitt i ampere (uttales: ampær). Måleenheten har fått navn etter den franske fysikeren Andre Marie Ampere (1775—1836), som var den første som brukte begrepet «elektrisk strøm». Strømstyrken blir målt i ampere (A).

André Marie Ampere 1775—1836

Små strømstyrker blir angitt i milliampere. 1 mA = 1/1000 A. Nå forstår vi hvorfor det står f.eks. 0,2 A på en lommelyktpære. Det betyr at den gir den ønskede lysstyrken ved en strøm­ styrke på 0,2 A. Er strømstyrken lavere enn 0,2 A, lyser ikke pæra godt nok, og er strømstyrken sterkere, får vi et grelt lys, men da er det fare for at glødetråden smelter. Lysstyrken kan altså være et mål for strømstyrken. Det ville likevel bli vanskelig å bedømme nøyaktig hvor mye strøm som går gjennom en lyspære bare ved å studere lyset. Bedre er det å bruke en strømmåler, et amperemeter. Dette apparatet må koples inn i strømkretsen på en slik måte at all strømmen som skal måles, går gjennom det. Det spiller ingen rolle om vi bruker tilførsels- eller tilbakeførselsledningen, for strømstyrken er den samme overalt i strømkretsen. _

I en sluttet strømkrets (som ikke er forgreinet) er strømstyrken like stor alle steder.

Vi husker hvilke deler glødelampen består av hvilke egenskaper glødetråden må ha hvilke måleenheter spenning og strømstyrke blir angitt hvordan et voltmeter og et amperemeter skal koples strømkretsen

20

Vi kopler og måler

(For hvert koplingsforsøk tegner vi et koplingsskjema) 7. Kople forskjellige lommelyktpærer (vær oppmerksom på

den angitte spenningen) til et batteri. Mål den aktuelle strømstyrken og sammenlikn den med den som er an­ gitt på pæra. 2. / en strømkrets kopler vi et amperemeter mellom strøm kilden og en forbruker (pære, ringeklokke eller elektro­ motor). Et annet amperemeter plasseres mellom forbru­ keren og bryteren, og et tredje mellom bryteren og strømkilden. (Naturligvis kan målingene også gjennomføres etter hverandre med bare ett amperemeter.) Hva viser målingene? 3. Kople to eller tre pærer først etter hverandre (i serie) og så ved siden av hverandre (i parallell), og mål den aktuelle strømstyrken på forskjellige steder. Hva kan vi fastslå ? 4. Utfør øvelse 2 og 3 en gang til, og mål spenningen på forskjellige steder. Det fins flere muligheter når en skal kople til voltmeteret. 5. Mål spenningen i nye og i brukte lommelyktbatterier. 6. Forbind to eller flere flate batterier med hverandre og mål spenningen. Batteriene kan forbindes på to måter. Hvilke spenninger kan en måle? Når vi skal ta strøm fra et batteri, må både det korte og det lange messingbladet på batteriet bli berørt.

Verdens største glødelampe: Glødetrådens lysstyrke svarer til 75 000 stearinlys. Den kunne gi lys nok til 200 husstander

Det er nødvendig med svært høye strøm­ styrker til aluminiumsframstillingen: Hver av disse strømførende skinnene har et tverrsnitt på 40x50 cm og leder elektrisi­ tet med 17 000 A

21

Ingen kjempeslange, men en jordkabel som består av mange tråder

Motstand

En forskerskjebne

Verksmester Ohm som levde i siste halvdel av 1700-årene e tre--barn. Han hadde ingen enke e var blitt enkemann og var far til ...... tilværelse. Hjemstedet hans, Erlangen, hadde fått hard medfar i under en krig. Det var en vanskelig tid for handverkere. Verksmesterens datter og to sønner lærte tidlig å kjenne nøc.pi og forsakelse. Men til tross for at det betydde et stort personlic.Ji offer sendte verksmesteren sine to sønner i gymnas. Da de ya s 15 år gamle, tok de studenteksamen med glimrende resu ta s ter i matematikk. Ingen ville likevel lagt særlig merke til familier s Ohm hvis det ikke hadde vært for den eldste sønnen, Geortrv 28 år gammel var den kunnskapsrike Ohm fremd®1®s ® dårlig betalt lærer i Kdln. Denne jobben fikk han ikke behold lenge Han hadde nemlig gjort forsøk med et selvbygd appara og 9dette syntes hans foresatte var sløsing med tiden. Tilme da resultatene av forsøkene ble trykt og offentliggjort i 182klandret de ham. Ingen forstod hva han egentlig hadde opp

22

$ o s e
å en kan sammenlikne dem med hverandre. Derfor har en nnført en måleenhet for motstanden. Den har fått navn etter Georg Simon Ohm. Motstanden blir målt i ohm (f>).

En taler ofte om en leders spesifikke motstand. Det er motstanien ved 20 °C i en leder som er 1 m lang og har en tverrsnittslate på 1 mm2. Når en sammenlikner forskjellige stoffers spesiikke motstand med hverandre, ser en at sølv leder strømmen >m lag seks ganger bedre enn jern og tretti ganger bedre enn ænstantan.

Spesifikk motstand (ved 20 °C) Sølv.................................................. Kopper.............................................. Aluminium........................................ Wolfram........................................... Messing........................................... Jern.................................................. Bly.................................................... N ikkeli n............................................ Konstantan...................................... Kromnikkel......................................

0,0160 0,017 0 0,029 0 0,056 0 0,0750 0,098 0 0,2100 0,4200 0,500 0 1,0900

25

En kan velge strømstyrke Uten spenning ledes det ingen strøm. Strømstyrken blir altså lik null. En pære gir riktig lys når den er tilsluttet en strømkilde med passende spenning. Er spenningen for lav, får vi båre en svak strøm, og pæra lyser tilsvarende svakt. Hvis en derimot har en strømkilde med for høy spenning, lyser ikke pæra tilsvarende mye sterkere, men glødetråden brenner over.

Strømstyrken er avhengig av strømkildens spenning.

Med spenning fra lysnettet driver vi så forskjellige apparater som vaskemaskiner, komfyrer, barbermaskiner og loddebolter. Alle disse apparatene funksjonerer. En skulle tro at ved den spenningen som er passende for vaskemaskinen, ville den lille barbermaskinen brenne i stykker. Og ville ikke spenningen som gjør en glødekolbe varm uten at den brenner i stykker, være for svak for den store komfyren? Når det ikke er slik, skyldes det at den indre motstand i appa­ ratene er forskjellig. Da må strømstyrken i de enkelte apparatene være forskjellig. Den må være større i de «sterke» enn i de «svake». Og fordi spenningen er lik i alle apparater — nemlig 220 V — må strømstyrkene være forskjellige ved at appara­ tenes motstander er forskjellige. Et «svakt» apparat (liten strømstyrke) har en større motstand enn et «sterkt» apparat (stor strømstyrke). Det er hele hemmeligheten. Dette gjelder na­ turligvis bare når vi sammenlikner apparater med én og samme En kabel legges over en elv

26

angitte spenning. Det er altså et forhold mellom motstanden og strømstyrken. Strømstyrken er avhengig av lederens motstand.

Strømstyrkens avhengighet av spenningen og motstanden kan vi uttrykke i en lov. Vi kan se spenningen, som altså sør­ ger for at strømmen går, som en drivende «kraft», og motstanden, som forsøker å hindre strømgjennomgangen, som en bremsende «kraft». Disse to kreftene opptrer i enhver strømkrets og bestem­ mer strømstyrken. Her gjelder følgende: Strømstyrken blir større når spenningen øker, og når motstanden avtar.

Denne sammenhengen har Georg Simon Ohm funnet, og vi kaller derfor denne loven Ohms lov. Det er en av de viktigste lovene i elektrisitetslæren og elektroteknikken. Når vi kjenner den, kan vi beregne strømstyrken, spenningen eller motstan­ den i en strømkrets når to av størrelsene er gitt. Strømstyrke (I) er spenning (U) delt på motstand (R).

Altså: l = y n hvor I er angitt i ampere U i volt og R i ohm

eller: R=j og U = RI 27

Varme fra strømmen Strøm ledes samtidig gjennom en koppertråd og en nikkelintråd :

Det er bare nikkelintråden som blir varm, vokskulen smelter

Hvordan ville det bli dersom vi ikke hadde elektrisk strøm? De fleste ville sikkert svare at det ville bli mørkt, fordi vi ikke hadde noe lys. Elektrisitetens lysvirkning er det vi legger best merke til. Det gode lyset vi er vant med, kunne vi vanskelig erstatte med stearinlys eller parafinlamper. Det ville være let­ tere å erstatte den elektriske strømmens varmevirkning med koksovner eller oljefyringsanlegg. Men elektrisk oppvarming er naturligvis enkel og grei. Vi skrur på en bryter og får straks varme fra panel- og stråleovner eller fra en elektrisk varmelampe. I en stråleovn kan vi «se» varmen: varmespiralen blir glødende. Glødelampen blir også varm når den har lyst en stund, og til og med en liten elektromotor blir varm når den går. Men hvorfor blir ikke de elektriske ledningene varme på samme måte som glødelampen, varmeovnen og elektromotoren når strømmen går gjennom dem? Forklaringen er enkel. Ledningene består av kopper, mens glødespiralene som regel består av kromnikkel. Selv om det er den samme strømmen som går gjennom disse, er det bare glødespiralens motstandstråd som blir varm. I en strømkrets blir varmeutviklingen størst der motstanden er størst.

Overalt hvor vi vil skape varme med elektrisk strøm, leder vi den gjennom en motstandstråd, f.eks. i glødelampen. Der blir varmen i motstandstråden (glødespiralen) så stor at tråden blir hvitglødende, og vi får også en god lysvirkning. I en motstandstråd blir den elektriske energien omvandlet til varme og lys. I en glødelampe er det bare omkring 5 prosent av den elektriske energien som blir til lys. Resten går tapt i varmeutvikling.

Vi . . . . . . . . . . . . . . 28

h usker . hvorfor ikke strømmen går uhindret gjennom en ledning . hva lederens motstand er avhengig av . hvordan motstanden forandres av temperaturen . hva som menes med spesifikk motstand . hvorledes spenning og motstand virker på strømstyrken . hvordan Ohms lov lyder . hvor det utvikles mest varme i en strømkrets

Motstanden gjør det mulig

. . . å regulere lysstyrken på dashbordet i enkelte biler . . . å variere lydstyrken på radioen, fjernsynet, bandopptakeren og platespilleren . . . å sette ned trikkens hastighet uten å bremse . . . å endre hastigheten på elektriske symaskiner ... å variere hastigheten på de fleste filmframvisere . . . å hindre at bilrutene iser

Den elektriske strømmens varmevirkning: Varmespiralen i et strykejern og i en koke­ plate

Motstanden er skyld i

. . . at glødespiraler ofte brenner i stykker på tynne steder . . . at et apparat med dårlig elektrisk kontakt går varmt . . . at elektromotoren i mixmastere, støvsugere, barbermas­ kiner og kaffekverner etter en tid blir varme . . . at radioer, fjernsynsapparater og lydbåndopptakere blir merkbart varme etter å ha stått på i lengre tid . . . at lysbildeprojektorer som ikke er utstyrt med vifte, ofte må stanses under framvisningen for å bli avkjølt

Vi regner

7. En ledning består av 12 koppertråder som hver har en dia­

2.

3.

4. 5.

6.

meter på 0,15 mm. Hvor mange mm2 har hele ledningens tverrsnitt ? En ringeledning av koppertråd (0,6 mm diameter) er 20 m lang. Når en legger den på en annen måte, kan den kortes ned til 15 m. Hvor mange ohm mindre blir mot­ standen da? En koppededning har et tverrsnitt på 2 mm2. Den skal erstattes av en aluminiumsledning uten at motstanden forandrer seg. Hvilket tverrsnitt må aluminiumsledningen ha ? På en lommelyktpære står det: 3,5 V/0,2 A (3,5 V/0,07 A; 3,8 V/0,3 A; 2,5 V/0,2 A). Hvor stor er motstanden? Fire lamper er koplet til en 6-V-akkumulator ved en pa­ rallellkopling. Hver lampe har en motstand på 17,5 ohm. Hvilken strømstyrke tar de fra akkumulatoren ? En strømstyrke på 0,01 A kan være dødelig for et men­ neske. Hvilken spenning er da farlig når kroppens mot­ stand er ca. 5000 ohm? 29

Energien i Larderello: Rørledninger «hvelver» seg over veien

Elektrisk arbeid og effekt Vidunderet i Toscana

Den som reiser til den italienske landsdelen Toscana, kan plut­ selig møte merkelige «uhyrer». I nærheten av Pisa, byen med det skjeve tårnet, fins det noe en sjelden ser: kjempestore «blikkslanger» hvelver seg over veibanen. Bakketoppene i nærheten er innhyllet i damp. Den som lytter, kan høre kokeog pipelyder. Men Larderello, som dette «slangeredet» heter, er ikke noe heksekjøkken. Det en her ser, er et kraftverk, ene­ stående i sitt slag. I Larderello skyter damp opp fra jorda med stor kraft. Dampen har en temperatur på nesten 200 °C. Det er i og for seg ikke så enestående, for det fins underjordiske vulkaner og varme kjelder også på Island. Men det interessante ved den italienske varmekilden er at den blir utnyttet på en spesiell måte. 30

Vi sier at varm damp representerer energi, og at energien kan omvandles til f.eks. elektrisk strøm. Og nettopp det blir gjort i Larderello. Dampen blir fanget opp og driver store generatorer, som så frambringer elektrisitet. Siden en ikke kan vente til en energi­ kilde har utbrudd, hjelper en naturen litt. På de steder der man antar at det er spesielt rike dampkilder, bores det hull. Fra et slikt borehull kan det komme damp i 12—15 år. Det kan altså produseres energi eller elektrisk strøm i 1 2—1 5 år. Lønner dette seg? Ja, det lønner seg I I dag trenger vi stadig mer strøm, og det er ikke lenger nok med de vanlige energikildene. Det er dyrt å bygge vannkraft­ verk. Brennstoffene som trengs for å få vann over til damp, er også dyre. Et atomkraftverk koster mange hundre millioner kroner. Derfor er det fint, slik som i Larderello, å ha dampenergi som lar seg omvandle til elektrisk strøm uten altfor store omkostninger. Den elektriske strømmen som utfører arbeid for oss, må være billig. Da lønner det seg å drive stadig flere maskiner med elektrisitet. Arbeidsytelsene kan bli forhøyet ved hjelp av mas­ kiner, og derfor søker vi stadig etter nye muligheter for å produsere billig strøm, slik som i Larderello.

Vannkraft gir elektrisk energi : Strømproduksjon på den enkleste måte

7. På elektriske apparater er det ved siden av angivelsen av

2.

3. 4. 5. 6. n

den spenningen som er den riktige for apparatet, også andre tallangivelser. Noter dem! (Skru av apparatet først.) Skriv opp det som står på forsiden av en elektrisitetsmåler. Kople inn forskjellige forbrukere (strykejern, varmeovn, lyspærer) enkeltvis, og tell hvor mange omdreininger skiva i måleren gjør pr. minutt. Noter målerstanden noen dager, og beregn det daglige strømforbruket. Undersøk strømtariffene. Ta for deg en strømregning og forsøk å finne ut hva den forteller. 31

Måleren registrerer strømmens arbeid

Arbeid må betales

Den gang det ennå ikke fantes elektrisk strøm, var det mye me? å gjøre i hjemmene enn i dag. Om morgenen måtte det tennes opp i ovner og komfyre. Det ble kokt, vasket og skurt til langt på kveld. Når det b mørkt, måtte parafinlampene tennes. Det var så mange opj gaver i hjemmene den gang at det ofte var vanskelig å kla seg uten tjenestefolk. I dag er det en selvfølge med «tjenere» i enhver husholdnin Det er den elektriske strømmen som tilbyr oss sin tjenest Den arbeider for oss som tjenestefolkene gjorde før, varm huset, suger støv, vasker og sentrifugerer tøyet, og den k< koke middagsmaten helt automatisk, hvis det er nødvendi Naturlig nok gjør den ikke alt dette gratis. Elektrisk arbe må som ethvert annet arbeid betales, og i dette tilfellet skj betalingen til elektrisitetsverket. Jo mer strøm vi bruker til ly varme og kraft, dess større blir strømregningen. Strømforbruk kan leses av på en måler, som er installert i alle boliger. / elektrisk strøm går gjennom denne måleren. Når et elektrisk apparat blir satt på, begynner en aluminium skive med et rødt merke å dreie seg i måleren. Telleverket so er forbundet med skiva, begynner å registrere forbruket. For måle det elektriske arbeidet har man innført måleenhet»

kilowatt-time.

Elektrisk arbeid blir målt i kilowatt-timer, kWh.

For hver kilowatt-time vi bruker, må vi betale en bestemt pr s etter elektrisitetsverkets tariffer. Typeskiltet angir effekten

Apparaters effekt Hva er forskjellen på en «sterk» og en «svak» varmtvannst holder? Forskjellen er at den sterke får en viss vannmengde til å kc fortere enn den svake. Begge utfører det samme arbeic men de bruker forskjellig tid på det. Den sterke varmtvanr beholderen arbeider altså fortere enn den svake. Og den s< utfører det samme arbeidet på en kortere tid, yter mer. 32

Strømmen gir en større effekt i en sterk varmtvannsbeholder enn i en svak. For å bestemme effekten trenger en naturligvis ikke å undersøke det elektriske apparatet. Det er nok å se på typeskiltet. Ved siden av den angitte spenningen er en annen størrelse angitt: måletallet for den elektriske effekten i watt

eller kilowatt.

Elektrisk effekt blir målt i watt (W) eller kilowatt (kW) • 1000W = 1 kW.

Benevnelsen watt eller kilowatt har den elektriske effekten fått etter oppfinneren av dampmaskinen, James Watt. Han angav hestekraft (hk) som måleenhet for mekanisk effekt. De fleste elektriske apparater fins i forskjellige styrker. Jo større effekt et apparat har, dess mer strøm bruker det. En be­ tegner derfor apparater med stor effekt som «strømspisere», men dette er ikke riktig. I grunnen spiller det ingen rolle om vi lar et sterkt apparat stå på i kort tid eller lar et apparat med liten effekt stå på tilsvarende lenger. Hvis det samme arbeidet blir ytt, viser måleren det samme strømforbruket. Når en kjenner et elektrisk apparats effekt, kan en bestemme det elektriske arbeidet uten måler også. En kan nemlig beregne arbeidet i den tiden det står på. En lov i mekanikken lyder: Effekt multiplisert med tid er lik arbeid. For elektrisk arbeid gjel­ der på tilsvarende måte:

James Watt 1736—1819

Forskjellige effekter (i watt)

Det elektriske arbeidet (kWh) er lik den elektriske effekten (kW) multiplisert med tiden (h). I større elektromotorer, f. eks. i dreiebenker eller treskemaskiner, blir effekten angitt i hk. Hvis en vil beregne strømforbruket her, må en regne om hestekrefter til watt:

1 hk =736 W eller 0,736 kW 1 kW=1,36 hk.

Lyspærer.............. 15,25,40,60,75,100 Projektorlamper............................... 50,300 Lyskastere ............................... inntil 1000 Loddebolt..................................... 30 — 200 Varmepute................................................ 60 Varmelampe......................................... 500 Varmespiral............................... 300—1000 Strykejern............................................. 1000 Varmtvannsbeholder (med trinn) 500/1000/1500 Varmeovn (med trinn).... 500/1000/2000 Barbermaskin..................................... 5—10 Kaffekvern.............................................. 40 Mixmaster.............................................. 250 Støvsuger............................................... 300

33

Elektrisk effekt etter ønske

Hvis vi gjør leksene våre om kvelden, trenger vi godt lys. Ingen vil finne på å tenne et stearinlys når de skal skrive. Et stearinlys kan ha en effekt på bare 1 watt. Dersom vi vil se rik­ tig godt, trenger vi kanskje hundre stearinlys. Det vil altså si en effekt på 100 W. Til en skrivebordslampe bruker vi en passende sterk lyspære, som regel en 60 watts pære. Men det ville være et altfor sterkt lys i en nattbordslampe. Her bruker vi som regel en 25 watts pære eller i høyden en pære med 40 watts effekt. Ved valg av lyspære kan en bestemme lysstyrken etter behov. I størrelse skiller en pære med lite watt-tall seg vanligvis ikke fra en med stort. Det fins til og med 100 watts pærer som er mindre enn 40 watts pærer. Men én forskjell er det på dem: Pæra med det største watt-tallet har en glødetråd med mindre motstand enn den med lite watt-tall. Den lar mer strøm slippe igjennom, og derfor lyser den bedre. Det er altså en sammen­ heng mellom strømstyrke og effekt: Den elektriske effekten er avhengig av strømstyrken. At en lommelyktpære lyser mye svakere enn en 40 watts pære, er greit. Men hvem ville tro at det går strøm med omtrent samme styrke gjennom de to pærene? I virkeligheten er strøm­ styrken 0,2 A både i den store lyspæra og i den lille lommelyktpæra. Effekten må altså foruten av strømstyrken også være avhengig av noe annet. 34

Forskjellige spenninger:

For at en 40 watts pære skal lyse, må den koples til lysnettet. Den lyser best når nettspenningen er 220 V. Spenningen i et lommelyktbatteri er ikke mer enn 4,5 V, og det er altfor lite for en 40 watts pære. Effekten i lyspæra retter seg også etter spen­ ningen.

Den elektriske effekten er avhengig av spenningen. Den elektriske effekten er altså avhengig av to størrelser: strømstyrken og spenningen. Her gjelder følgende: Jo større strømstyrken er, og jo større spenningen er, dess større er ef f e kt e n.____________ Effekt (P) er lik spenning (U) multiplisert med strømstyrke (I).

Altså: P-U ■ I hvor P er angitt i watt, U i volt og I i ampere eller U = P • J og l = P : U Vi husker . . . hvilke arbeider strømmen kan gjøre for oss • • ■ hvilken måleenhet elektrisk arbeid blir angitt i . . . forskjellen mellom en elektrisitetsmåler (et wattmeter) og en strømmåler (et amperemeter) ■ . . hvilken måleenhet elektrisk effekt blir angitt i • . . hva den elektriske effekten er avhengig av • ■ . hvordan vi kan beregne den elektriske effekten når spenning og strømstyrke er kjent ■ • . hvordan vi kan regne om den mekaniske effektenheten (hk) til den 'elektriske (watt)

35

Vi sammenfatter:

Regneøvelser: (1 kWh koster 10 øre) 7. Lars har glemt å skru av lyset på gangen. Derfor lyser en

Vi måler:

Spenning i

volt (V)

1000 V = 1 kV Strømstyrke i

2. 3.

ampere (A)

1/1000 A=1 mA

Motstand i

ohm (Q)

4.

1000 Q=1 kQ

Effekt i

watt (W) 1000 W = 1 kW

Arbeid i

kilowatt-time (kWh)

5.

6. Vi regner:

W

= V■A

V=W:A A=W:V kWh

= kW ■ timer

A

= V: Q

Q = V:A V=A• Q

7.

8.

9. Elektrikerens betegnelser:

10. Spenning

U

Strømstyrke Motstand

I R

11. 12.

40 watts pære fra kl. 21.50 til kl. 06.20. Beregn strømutgiftene. På skolen blir det vist lysbilder i 20 minutter. Hvor store er strømutgiftene for den 300 watts prosjektørlampen ? Følgende apparater i en leilighet står på i to timer: fire pærer å 60 watt, ti pærer å 25 watt og en radio med 100 watt effekt. Hvor mye strøm blir brukt? En husmor brukte støvsugeren sin (300 W) på de enkelte ukedagene i henholdsvis 10, 18, 15, 15, 18, 50 minutter. Hvor store blir strømutgiftene på en uke? Når en husmor skal koke, setter hun den elektriske koke­ platen på det høyeste effekttrinnet (1500 W) i 10 minut­ ter og på det laveste (500 W) i 30 minutter. Hvor stor blir strømregningen ? En leieboer vil vite sitt månedlige strømforbruk nøyaktig. Han bruker daglig en 40 watts pære i fem timer, en 60 watts pære 'i tre timer, en kokeplate (1,2 kW) / en og en halv time, en elektrisk barbermaskin (6 W) i ti minutter og en radio (30 W) i tre timer. En elektromotor på 4 hk driver en sag. Hvor store blir driftsomkostningene pr. time ? Hvor store blir de pr. time for henholdsvis en dreiebenk (7 hk), en foringsmaskin (3 hk) og en treskemaskin (8 hk) ? Hvor mange hk har elektromotoren i en symaskin (75 V7), en støvsuger (300 \7V) og i en ventilator (150 W)? På et strykejern er watt-tallet uleselig. Hvordan kan vi likevel bestemme det ved hjelp av en strømmåler? (På måleren står det f.eks. 1 kWh = 720 ankeromdreininger.) På forskjellige lommelyktpærer står det: 3,5 V/0,2 A: 3,8 V10,07 A; 4 V/0,6 A; 2,5 V/0,1 A. Pærene skal ordnes etter økende effekt. Hvor sterk er strømmen som ledes gjennom forskjellige elektriske apparater når spenningen er 220 V ? Se side 33. En bil har et 6 volts elektrisk anlegg. Følgende forbrukere er koplet inn samtidig: en radio (21 W), to lyskastere (å 45 W), to blinklys (å 18 W), to bremselys (å 15 W), et skiltlys (5 W) og dashbordbelysning (2 W). Hvor stor er hele strømstyrken ?

Med elektrisk strøm går det bedre:

Lys med samme styrke

Kraft spares når man har en elektromotor

«Varme» går gjennom en tråd til varmepu­ ter

37

Et uvanlig forsøk: Med fare for sitt liv lot Benjamin Franklin draken stige

Elektrisk strøm som farekilde På jakt etter lynet

I den gamle norrøne gudelæren het det at det var guden Tor som laget lyn og torden. Når han kjørte med vogna si, som ble trukket av to geiter, tordnet det, og når han sloss med trolla og brukte hammeren, da lynte det. Også i våre dager utløser ofte et tordenvær en overtroisk angst. Den amerikanske vitenskapsmannen Benjamin Franklin ville fri sine landsmenn for angsten for den «elektriske gnisten». Sommeren 1752 gjorde han et uvanlig forsøk. En trykkende varm ettermiddag gikk han sammen med sin sønn til en beite­ mark. Der fikk han den sjølbygde draken sin til å stige opp. Et uvær nærmet seg. Det begynte å regne, lyne og tordne. Franklin gikk sammen med sin sønn, som skalv av angst, under et skur. Men han holdt fremdeles den våte draken i handa. Den bestod av et silkelommetørkle på et trekors, og i spissen av dette hadde han festet drakesnora med en hyssing. I enden 38

av drakesnora hang en jernnøkkel som det var knyttet et silke­ bånd til, og Franklin holdt i dette bandet. En lang stund stod far og sønn under skuret uten at det hendte noe. Etter en tid holdt Franklin forsiktig neven sin i nærheten av nøkkelen. Med en gang sprang det gnister over på fingerkno­ kene hans. Dette forsøket var mye farligere enn Franklin hadde forestilt seg. Hvis et lyn hadde slått ned i draken, ville far og sønn ha omkommet. Men nå drog Franklin «lynet» ut av skyene. Det gikk gjennom hyssingenden på draken og videre gjennom den regntunge snora som var forbundet med nøkkelen. Og så sprang «lynet» som gnist over fra nøkkelen til handa hans. Dette livsfarlige forsøket var begynnelsen til oppfinnelsen av lynavlederen. «Det må være mulig,» sa Franklin, «å lede elek­ trisiteten til jorda, der den ikke kan gjøre noen skade.» Benjamin Franklin hadde rett. I dag beskytter oppfinnelsen hans oss mot at den elektriske strømmen som er årsak til lynet, skal volde skade. For denne strømmen kan virkelig skade oss. Lynet kan slå ned, eller vi kan få et støt fra en elektrisk ledning dersom vi ikke vet hva vi skal passe oss for.

Benjamin Franklin 1706—1790

7. Finn ut hvor sikringsboksen er plassert hjemme hos deg.

(Ikke rør den!) 2. Har det noen gang «gått» en sikring hos deg? Hva var årsaken ? 3. Hvordan kan vi se på en sikring om den er gått i stykker eller sprunget ut? 4. Vi kopler en sikring inn i en strømkrets som består av et lommelyktbatteri og en pære. Hold ledningene på for­ skjellige steder på sikringen. Hva kan vi fastslå? 5. Sikringer har også en påskrift. Se på den, og finn ut hva den betyr. 6. Ta av de to meta/lkappene på en sikring som er «gått». Bruk en tang. Det kommer fin sand ut. Sammenlikn sik­ ringens oppbygning med figuren. 7. Kople en pære til et lommelyktbatteri. La et metallstykke (f.eks. en skje) Ugge en Uten stund over de to messingbladene. Hva ser du ? 39

Smeltesikring i strømkretsen:

Sikkerhet mot farer

Vi tar det som en selvfølge at vi har sikkerhetsbindinger på hopp- og slalåmski. Når vi faller, spretter de opp og redder oss fra å brekke beina. Skal vi arbeide på et hustak, binder vi et sikkerhetstau om livet. På den måten vil vi bli fanget opp der­ som vi skulle falle. Det er sikkerhetsventiler på dampkjelene. De slipper dampen ut dersom det oppstår et farlig overtrykk. Vi bruker sikkerhetsseler i bilen. De kan redde oss fra å bli al­ vorlig skadd ved en kollisjon. Det er anbrakt sikkerhetsinnretninger alle steder hvor det truer farer. Elektrisk strøm kan også være farlig. Det kan oppstå brann, og vi kan bli skadd, ja til og med drept. For å beskytte oss mot disse farene er det bygd inn sikringer i lysnettet. Her skiller vi mellom smeltesikringer og automatsikringer.

Forsiktighet!

Elektrikeren skrur sikringene ut før han begynner å arbeide på lysnettet. Da kan han uten risiko reparere en bryter, montere en stikkontakt eller legge en ny ledning. De elektriske ledningene har ikke lenger noen spenning når en har skrudd ut smeltesikringen eller trykt på den lille knappen på automatsikringen. Sikringene virker altså som brytere. De slutter eller bryter strøm­ kretsen. Det vi har lært om elektriske apparater og glødelamper, gjelder også for sikringer: De fins med forskjellige styrker. Sikringene har en liten farget plate eller perle, og på dette merket kan vi se hvilken strømstyrke sikringene tåler. Grønne tåler opp til 6 A, røde opp til 1 0 A, grå opp til 1 5 eller 1 6 A, blå opp til 20 A osv. Overbelastning Sikringer med forskjellig styrke

40

«Skadd kabel årsak til storbrann!»........... «Brann i stua til tross for elektrisk juletrebelysning !»........... Slike og liknende overskrifter kan vi stadig se i avisene. Og vi kan lett tenke oss at den elektriske strømmen kan antenne brennbare materialer. Den elektriske energien lar seg jo lett omvandle til varmeenergi. Den varmen som oppstår, kan være svært sterk. Dette gjelder ikke bare for glødespiralene i elektriske ovner, men for alle ledninger. Ledningene blir riktignok valgt så tykke at strømmen kan gå gjennom dem uten at de blir merkbart oppvarmet. Men det kan hende at det blir koplet for mange forbrukere til lysnettet samtidig. Da får vi overbelastning. Det betyr at det går

For mange apparater er koplet inn samtidig:

en for sterk strøm gjennom ledningen. Ledningene i veggene våre er for tynne til å tåle dette. De blir varme, så varme at isola­ sjonen kan smelte og brennbare ting bli antent. I dette farlige øyeblikket fyller sikringen sin oppgave. Blir strøm­ styrken større enn den som er angitt, f.eks. 10 A, vil den fine tråden i sikringen bli så varm at den smelter. Slik brytes strøm­ men før overbelastningen har ført til noen alvorlig skade. Enda om det lages sikringer for forskjellige strømstyrker, kan de ikke brukes om hverandre. Passringen i sikringselementet passer nemlig bare for sikringer med en bestemt styrke. Den retter seg etter ledningstverrsnittet. Den som har greie på elektrisitet, kan regne ut hvilke og hvor mange apparater som kan koples inn samtidig uten at nettet blir overbelastet.

Nettspenning 220 220 220 220 220

V V V V V

Sikringens strømstyrke

6 10 15 16 20

A A A A A

Maksimal effekt 1320 2200 .... .... ....

W W W W W

41

Feil ved ledningen fører til kortslutning:

Strømmens vanlige vei

Strømmens vei når den går over kortslutningsbrua

Sikringen «går».

Kortslutning

Vi må alltid «foreskrive» strømmen hvilken vei den skal gå, f.eks. gjennom tilførselsledningen, varmespiralen i en varme­ ovn eller glødespiralen i en pære og tilbake til strømkilden. Men hvis ledningen er skadd slik at den blanke tråden i tilfør­ selsledningen berører tråden i tilbakeførselsledningen, vil strømmen ta «snarveien». Vi kaller det kortslutning når strøm­ men tar en slik snarvei. En slik «kortslutningsbru» er lettvint for strømmen, fordi den slipper å overvinne hinderet. Dersom vi ikke hadde hatt sikrin­ ger, kunne strømmen gått gjennom ledningen med så stor styrke at den var blitt glødende. Men den tynne tråden i sikrin­ gen vil smelte i et slikt tilfelle og på den måten bryte strømkret­ sen. Dette viser at det er farlig å reparere en sikring som er gått i stykker, ved å skifte ut den tynne smeltetråden med en som er tykkere. Dette er dessuten straffbart.

En kan forhindre kortslutning ved . . . å passe på at ledningen ikke blir knekt, klemt eller skrapt borti noe . . . aldri å feste en elektrisk ledning ved å slå spiker gjennom den . . . å passe på at det ikke ligger ledninger skjult under tape­ ter eller inne i veggen der vi skal feste malerier o.l. . . . å la være å dra støpselet ut av stikkontakten ved å ta tak i ledningen . . . ved å passe på at isolasjonen er god 42

Overledning En menneskekropp kan bli skadd alvorlig ved at det går strøm gjennom den. Allerede 40 volts spenning er farlig og kan virke dødelig i spesielle tilfeller. Naturligvis tar vi ikke på begge polene i en stikkontakt for å lede strømmen fra lysnettet gjennom kroppen vår. Men vi kan også få støt ved å ta på et elektrisk apparat med bare en hand dersom apparatet er i stykker. Vi har lært at vi alltid må ha en til­ førsels- og en tilbakeførselsledning for at strømmen skal kunne gå gjennom strømkretsen. Dette gjelder også for et skadd apparat. Men då går strømmen tilbake på en annen måte enn vanlig, altså ikke gjennom tilbakeførselsledningen. For å kunne forstå dette må vi vite at polene i en stikkontakt ikke er likeverdige. Den ene, som vi kaller den strømførende pol, er koplet til kraftverket med en såkalt faseledning. Den andre er koplet til en null-ledning eller jordledning. Denne ledningen er jordet på kraftstasjonen, det vil si den er koplet til jord. Kopler vi altså et apparat til lysnettet ved å stikke støpselet i stikkontakten, kommer strømmen til apparatet gjennom faseledningen og går tilbake gjennom null-ledningen. I et apparat hvor isolasjonen er skadd, kan de blanke ledningene komme i kontakt med metallhylsa. Strømmen forlater da den foreskrevne vei og går over på apparatet. Vi sier at det er blitt overledning. Dette betyr at hele apparatet er «koplet» til strømkretsen. Når vi tar på et slikt apparat, kom­ mer vi altså direkte i berøring med faseledningen, og strømmen vil gå gjennom kroppen vår. Fordi vi alltid er forbundet med jord på en eller annen måte, finner strømmen i det skadde apparatet en «lettvint» vei til jord gjennom kroppen vår. Strømkretsen ~1

Reparerte sikringer Årsak til mange branner Strengt forbudt!

43

og likevel en sluttet strømkrets

Tilbakeførselsledning

er altså sluttet. Vi er spesielt godt «jordet» dersom vi står på et steingolv eller berører en vann- eller gassledning. Da er faren også størst. Står vi på et golvteppe eller har gummistøvler på oss, er faren noe mindre.

Faren kan unngås

Dette tegnet har alle elektriske apparater som oppfyller sikkerhetsbestemmelsene til Norges elektriske materiellkontroll (NEMKO)

44

For å sikre oss mot ulykker på grunn av overledning er det mon­ tert jordede stikkontakter i de fleste leiligheter. Slike jordede stikkontakter blir ofte kalt sikkerhetskontakter. Her må vi også benytte jordede støpsler og ledninger. En jordet ledning skiller seg fra en vanlig ledning ved at den har tre tråder i stedet for to. Den har en tilførsels-, en tilbakeførsels- og en sikkerhetstråd. Denne sikkerhetstråden forbinder apparatet med en metallbøyle på siden i stikkontakten. Når et apparat er koplet til lysnettet ved hjelp av en sikkerhetskontakt, er apparatet samtidig jordet, fordi metallbøylen i stikk-kontakten er koplet til null-ledningen. Enda sikrere er det å kople denne metallbøylen direkte til jord. Ligger det en overledning på me­ tallhylsa til en varmeovn fordi en uisolert ledning er kommet i berøring med den, går strømmen gjennom jordledningen også om vi tar på ovnen. En jordledning av kopper er nemlig en bedre leder (har mindre motstand) enn kroppen vår. I et slikt tilfelle får vi en kortslutning, sikringen brenner i stykker, og strømkretsen blir brutt.

Forsiktighet er bedre enn angst 1. Når vi kopler et apparat til lysnettet, kopler vi alltid først led­ ningen til apparatet, og så setter vi støpselet i stikkontakten. 2. Når vi skal dra et støpsel ut av stikkontakten, tar vi alltid tak i støpselet. Dra aldri i ledningen. 3. Når vi skal gjøre elektriske apparater reine, må vi aldri legge dem i vann. 4. Når vi skal reparere et elektrisk apparat, må vi alltid ta støpse­ let ut av stikkontakten eller skru ut sikringene. 5. Når et apparat er tilkoplet lysnettet, må vi aldri ta på appara­ tet og en godt jordet gjenstand samtidig. 6. Når vi er våte på hendene eller står på et vått golv, må vi aldri skru på en bryter eller ta på et apparat som er koplet til lysnettet. 7. Når en sikring er «gått», må vi aldri reparere den, men bytte den ut med en ny. Vi bør alltid ha reservesikringer liggende klare. 8. Når det oppstår feil på elektriske apparater eller anlegg, må vi alltid la en fagmann rette den.

Nå kan vi svare på . . . hvorfor kontaktbøylen i en jordet kontakt alltid berører støpselet først, når vi stikker det inn . . . hvorfor ikke elektriske apparater av tre eller plastikk tren­ ger jordede ledninger og kontakter . . . hvorfor elektriske leiker bare blir bygd for spenninger opp til 24 V . . . hvorfor det er farlig å reparere en sikring . . . hvorfor det er vanlig at stikkontaktene i badeværelser, kjellere og garasjer har et lokk, og at lampene her er be­ skyttet med et ståltrådgitter . . . hvorfor en fugl kan sitte på en elektrisk ledning uten å få støt

Vi husker . . . hvilke typer sikringer vi har, og hvilke strømstyrker de van­ ligvis er bygd for . . . hvordan vi skal beregne hvor mye vi kan belaste en strøm­ krets . . . hvordan en kortslutning oppstår, og hvordan vi kan unngå den . . . hvilken ledning vi kaller faseledningen, og hvilken vi kaller null-ledningen . . . når vi taler om overbelastning 45

Trollfjellet drog ubønnhørlig skipet til seg, og plankene falt fra hverandre

Magnetisme

T ro 11 f j el I et

I den arabiske eventyrsamlingen «Tusen og en natt» finner vi mange underlige historier. En av de merkeligste handler om et trollfjell som skal ha hatt en hemmelighetsfull virkning på de skipene som seilte forbi. Adschib, kong Kassibs sønn, hadde stor forkjærlighet for sjøreiser. En gang ville han besøke alle øyene som hørte til farens kongerike. Han tok et skip og drog til sjøs. Reisen hadde allerede vart i 20 dager da en matros ropte fra mastetoppen: «Herre I Jeg ser noe langt borte. Det er mørkt det ene øyeblikket og lyst det neste.» Da kongssønnen hørte matrosens ord, rev han turbanen av hodet, kastet den på dekket, rusket seg i barten og sa med gravrøst: «Kaptein, si oss hva det var matrosen så!» «Min fyrste,» svarte han, «i morgen kommer vi til et berg av svart stein. Det er Magnetfjellet. Strømmen går i den retningen, og vi er maktesløse mot den. Så snart vi kommer i nærheten av berget, vil hver spiker i skipsplankene fly ut og feste seg til berget. For Allahs allmakt har gitt alle steinene en hemmelighets­ full kraft som har forkjærlighet for jern. Alt som er av jern, trek46

ker trollfjellet til seg.» Da kapteinen hadde sagt dette, begynte han å sverge og jamre, og alle tok avskjed med hverandre. Da skipet neste dag kom nærmere fjellet, begynte spikerne å fly ut av plankene, og alle jerndelene satte seg fast på fjellet. Til slutt kastet alle seg i havet, for plankene falt fra hverandre. Noen druknet. De som ble berget, kunne ikke finne igjen hver­ andre, for bølgene og vinden spredde dem. Dette var eventyret. Men i middelalderen fortalte man ennå disse gamle orientalske sagnene, og ikke så reint få trodde at de var sanne, og det med god grunn. Mange hadde nemlig et stykke av et slikt fjell. Det drog til seg alle jerndeler og holdt dem fast. Det var naturligvis veldig overdrevet i eventyret, men litt sann­ het var det i det. I dag kjenner vi også slik «tryIlestein». Den har en hemmelighetsfull kraft liksom trollfjellet som skal ha ført til at så mange skip har gått ned. Naturlige magneter: Kule av magnetjernstein Innfattet magnet (til høyre)

7. Hvor har vi støtt på magneter før? 2. Sakser har ofte magnetiske spisser. Hold en saks ned i en eske med forskjellige slags knappenåler. Hva legger du merke til? 3. Det fins forskjellige magnetspill. Undersøk hvordan slike spill er innrettet, og fortell hvordan en spiller med dem. 4. Hvordan kan vi gjøre et knivblad magnetisk? 5. Gjør en fil helt rein, og fil så en jernspiker. Hva ser du på fila ? 6. På mange armbandsur står betegnelsen antimagnetisk. Hvilke fordeler har et slikt ur? 7. Hva blir et kompass brukt til? 8. Finn ut på et atlas eller en globus hvor jordas magnetpo­ ler ligger. (Let i Nord-Canada og i Antarktis.) 9. Lag en kompassnål.

47

Forskjellige magneter:

Stavmagnet

En hemmelighetsfull kraft

Hesteskomagnet

S

Ikke langt fra byen Magnesia i Lilleasia fant man i oldtiden en malm som viste underlige egenskaper: Hvis man holdt den i nærheten av små jernstykker, ble disse tiltrukket og hengende fast, som om malmen var klebrig. Den greske naturfilosofen Tales fra MUet (640—548 f. Kr.) var den første som forstod denne hemmelighetsfulle kraften, men han kunne ikke forklare årsaken til den. Etter finnestedet kaller vi denne merkelige malmen magnetitt og den gåtefulle kraft den har, magnetisme eller magnetisk kraft. Magnetitt eller magnetjernstein er i dag en ettertraktet malm. Den inneholder omkring 70 prosent jern og er den eneste magnet som forekommer i naturen. Hovedforekomstene fins i Sverige, Amerika og Ural. Men ingen ville finne på å utnytte denne malmens magnetiske kraft. Bedre og mer virkningsfulle magneter kan en nemlig framstille kunstig. Vi har stavmagneter og hesteskomagneter. En tynn stavmagnet som kan dreie seg fritt i et vannrett plan, kaller vi magnetnål.

Magneter kan trekke til seg jern og holde det fast. Magnetnål

Vi lar en hesteskomagnet nærme seg en jerngjenstand :

Foruten jern og jernholdige legeringer blir også nikkel og ko­ bolt tiltrukket av magneter. Men disse metallers magnetiske virkning er mye mindre enn jernets. På alle magneter er kraften størst i de to endene. De blir kalt poler. Hver magnet har altså to poler. Den magnetiske kraften er størst ved magnetpolene.

Magneter kan ha forskjellig styrke. Den magnetiske kraften virker rundt om hele magneten, også utenfor selve magneten. Noen magneter har bare så vidt styrke nok til å trekke til seg en binders eller en knappenål som ligger like inntil. Andre virker også på en viss avstand, og kan holde fast tyngre jern­ stykker.

Magneten trekker jernstykket til seg

48

Magneter kan ha forskjellig styrke. Den magnetiske kraften avtar med avstanden fra magneten.

En klar plastfolie er brettet over en stavmagnet. Vi oppå folien og banker lett med en blyant på den

Magnetkraften er ikke like stor overalt

Den magnetiske kraften blir riktignok alltid mindre med økende avstand, men den trenger gjennom alle stoffer, unntatt jern, kobolt og nikkel uten å bli svekket. En magnet som vi beveger under bordplaten, trekker til seg en knappenål som ligger på bordet. Hvis vi legger magneten i et glass og fyller det med vann, trekker den til seg jerngjenstander like godt.

En stavmagnet er hengt opp fritt bevegelig :

Den magnetiske kraften virker usvekket gjennom alle stoffer, unntatt jern, kobolt og nikkel.

Magnetisk tiltrekning og frastøting Vi har alle en eller annen gang sett magnetnåla i et kompass. Når vi dreier kompasset, pendler nåla alltid tilbake til sin opp­ rinnelige retning. På samme måte oppfører en stavmagnet seg. Vi må bare la den få dreie fritt. Den ene magnetpolen vender da alltid mot himmelretningen nord og den andre mot sør. Vi kaller derfor den ene magnetpolen nordpol (N) og den andre sydpol (S).

Magneten vender alltid tilbake til den sam­ me retningen.

Det henger lodd i en magnet:

Alle magneter har en nordpol og en sydpol.

Denne egenskapen hadde man allerede tidlig merket seg og utnyttet for å orientere seg, især på havet. Men magnetnåla har også ofte ført til gale retningsangivelser. Den oppfører seg nem­ lig «normalt» bare så lenge den ikke blir forstyrret. Hvis en holder en annen magnet eller et jernstykke i nærheten av den, avviker nåla fra sin opprinnelige retning.

Magnetkraften varierer

49

Vi lar polene pa to magnetnåler nærme seg hverandre

Hvis en lar to magnetnåler nærme seg hverandre, vil følgende skje: Nålendene vil enten tiltrekke hverandre eller frastøte hverandre. Det er avhengig av hvilke poler på de to magnetene en lar gå mot hverandre, altså om en får kombinasjonene N og S, N og N eller S og S. Her gjelder følgende lov: Like poler frastøter hverandre, og tiltrekker hverandre.

ulike poler

Polene tiltrekker eller frastoter hverandre

Ved hjelp av denne loven kan en lett bestemme en magnetpol ved hjelp av magnetnåla.

Enighet gir styrke Hvis vi har en sterk magnet, kan vi framstille mange nye mag­ neter kunstig: Vi kan bare stryke et jernstykke noen ganger med en magnet, så blir jernet magnetisert. Det får en magnetisk kraft slik som den sterke magneten, og denne er ikke blitt svakere av det. Magnetisk kraft «ligger» så å si i ethvert jernstykke, også om det ofte ikke virker magnetisk. Denne kraften må først bli «vekt». Som vi vet, består ethvert kjemisk grunnstoff, også jern, av atomer. Hos mange grunnstoffer er atomene magnetiske. Men bare hos jern, kobolt og nikkel går nærliggende atomer sam­ men til såkalte e/ementærmagneter. En elementærmagnet er altså ikke noe annet enn en gruppe likerettede atommagneter. Disse elementærmagnetene er også til stede i et nøytralt umagtisk jernstykke. De ligger bare helt uordnet. Deres magnetiske krefter opphever hverandre, og de får derfor ingen virkning utad. Vi stryker et jernstykke med en magnet

Ethvert jernstykke består av små elementærmagneter, også om jernet selv ikke er magnetisk

Jernet blir magnetisk

50

Når en stryker et jernstykke med en sterk magnet, blir de små elementærmagnetene ordnet. Etter loven om at ulike poler til­ trekker hverandre, skjer følgende: De små magnetene som ligger uordnet, retter seg inn slik at

En magnetisk strikkepinne er blitt delt flere ganger:

Uordnede elementærmagneter: Umagnetisk jern

Ordnede elementærmagneter: Magnetisk jern

EZ1 EZZJ EZT1

EZJ E—I t .. J

8---- 1

Det minste stykket er også en hel magnet

deres nordpol vender mot den ene enden og deres sydpol mot den andre. Derved forsterker de små delkreftene hverandre, og jernstykket blir i sin helhet magnetisk.

Å magnetisere et jernstykke vil si å rette inn jernstykkets uordnede elementærmagneter. Når vi skal magnetisere, trenger ikke magneten å berøre jern­ stykket. Det er nok å holde magneten i nærheten av jernet. Hvis et jernstykke er blitt magnetisk, er det bare avhengig av jernarten om elementærmagnetene blir holdt ved like etter at vi har fjernet magneten. Stål for eksempel vedblir å være mag­ netisk. Det blir en permanent magnet. I smijern faller de små magnetene lett tilbake til sin opprinnelige uordnede tilstand. Det vil si at smijernet mister sin magnetisme. En permanent mag­ net kan også helt eller delvis miste sin magnetiske kraft. Sterke rystelser eller sterk oppvarming kan forstyrre «ordenen».

Vi lar en hesteskomagnet nærme seg en jernspiker

Usynlige linjer En magnetnål kan bare vise nord-sør-retningen pålitelig når det ikke er en annen magnet eller et jernstykke i nærheten. Som vi allerede vet, virker den magnetiske kraften også ut­ enfor magnetlegemet. Hele omgivelsen er så å si fylt av magne­ tisk kraft. Men enhver kraft virker i en bestemt retning. Tyngde­ kraften virker inn mot jordas sentrum, sentrifugalkraften ut fra dreiebevegelsens midtpunkt, tregheten i bevegelsens retning og friksjonen mot bevegelsesretningen. Og den magnetiske kraften? Den har selvfølgelig også en helt bestemt retning. En kan gjøre den synlig ved å stille opp små magnetnåler rundt en magnet. Enda tydeligere kan en vise kraftretningen med jernfilspon.

Spikeren blir magnetisk

51

Magnetnåler er stilt opp omkring en mag­ net :

Hvis en strør jernfilspon på et papir og holder en magnet under, så ordner spolen seg i helt bestemte linjer. Disse magnetiske kraftlinjene viser det samme som de små magnetnålene: den magnetiske kraften virker fra den ene polen til den andre. Magnetens kraft virker fra pol til pol.

Magnetnålene viser retningen til den magnetiske kratten

Ut fra kraftlinjenes mønster kan en, foruten den magnetiske krafts retning, også bestemme rekkevidden av den. En må da forestille seg at kraften ikke bare opptrer rettlinjet, men at den brer seg rundt i rommet omkring magneten. En kaller dette virkeområdet magnetisk kraftfelt. De magnetiske kraftlinjene viser magnetens kraftfelt.

Kjempestor — men svak Vår jordklode er som en kjempemagnet, men er uten kraft. Jorda er nemlig en kjempestor «kulemagnet». Dens diameter er ca. 1 2 750 kilometer. Som enhver magnet har jorda også po­ ler, en nordpol og en sydpol. Disse to polene ligger riktignok ikke der hvor vi forestiller oss enden av jordaksen. Der ligger den geografiske nordpolen og den geografiske sydpolen, nem­ lig på 90 grader nord og 90 grader sør for ekvator. Jordas mag­ netpoler ligger ca. 1700 kilometer fra disse to punktene. Den nordlige magnetpolen ligger i Nord-Canada, og den sørlige magnetpolen ligger i Antarktis. Ved hjelp av jernfilspon er kraftlinjefeltet omkring en hesteskomagnet gjort synlig

Jordas magnetiske og geografiske poler faller ikke sammen.

En skulle tro at en magnet på jordas størrelse hadde tilsvarende stor magnetkraft, men heldigvis er jordas magnetkraft liten. Hvis den hadde vært større, ville alle jerngjenstandene blitt trukket mot polene og holdt fast der. Naturligvis er jorda også omgitt av et magnetisk kraftfelt. I dette jordmagnetiske feltet stiller kompassnåla seg inn etter kraftlinjene slik som jernfilsponene rundt en magnet. Enda så svakt det jordmagnetiske kraftfeltet er, er det sterkt nok til å magnetisere jern. 52

Misvisning

Vi vet hvorfor en magnetnål og en fritt bevegelig stavmagnet alltid pendler i samme retning. De følger tiltrekningen mellom ulike poler. Vi vet også hvorfor den retningen magnetnåla viser, ikke kan være den geografiske nord-sør-retningen: Den magnetiske polen faller ikke sammen med den geografiske. En magnetnål avviker altså fra den nøyaktige nord-retningen. Denne avvikelsen kaller vi misvisning. Den gir ikke større ut­ slag enn at vi kan orientere oss så noenlunde riktig med et kompass. Men i fly- og skipstrafikken, hvor det er viktig å være nøyaktig, må vi ta hensyn til denne misvisningen, og den nøyaktige retningen må beregnes.

De geografiske polene faller ikke sammen med de magnetiske polene

Magnetakse

Fordi det fins magnetiske krefter

. . . kan vi bruke en liten magnet i stedet for en vanlig lås på skapdørene . . . kan vi lett samle sammen knappenåler, spiker og tegne­ stifter som ligger strødd utover ... er det enkelt å skru i små jernskruer med en magnetisk skrutrekker . . . kan legen fjerne jernsplinter fra øyet . . . kan vi sortere ut spiker og andre jerndeler fra kornet når vi tresker . . . kan vi henge såpa på en såpeholder . . . kan vi lett skille jern fra andre metaller . . . kan vi bestemme himmelretningen med et kompass

Vi . . . . . . . . . .

husker hvilke magnettyper vi har hvilken egenskap alle magneter har hvor magnetens kraftvirkning er størst hva vi kaller magnetpolene hvordan den magnetiske kraften forholder seg overfor forskjellige stoffer . . . hva vi forstår ved elementærmagneter . . . hva som skjer når vi magnetiserer et jernstykke . . . hvordan magnetpolene oppfører seg overfor hverandre ... i hvilken retning den magnetiske kraften virker . . . hva vi kaller magnetiske kraftlinjer, og hva som er et mag­ netisk kraftfelt . . . hvorfor kompasshuset ikke kan være av jern

. . . . .

53

Oppdaget rent tilfeldig: Ørsted viser et oppsiktsvekkende forsøk i laboratoriet sitt

Elektromagnetisme Det lykkelige slumpetreffet I 1819 holdt den danske fysikeren Hans Christian Ørsted en forelesning ved universitetet i Kiel, som dengang hørte til Dan­ mark. Han skulle vise batteriets virkningsmåte for sine studen­ ter, og han holdt i en av tilførselsledningene. Plutselig falt led­ ningen ned, og den ble tilfeldigvis liggende på bordet ved si­ den av en magnetnål. Ørsted tok ledningen opp igjen. Da så han til sin store overras­ kelse at nåla hadde dreiet seg og ikke pekte mot nord lenger. Denne iakttakelsen kunne han i første omgang ikke forklare. Han fastslo bare at nåla vendte tilbake til sin opprinnelige stil­ ling da han slo av strømmen. I flere måneder grublet han over dette. Han gjorde utallige forsøk med magnetnåla og tilførselsledningen. Den 21. juli 1 820 sendte han en rapport, skrevet på dårlig latin, til mange akademier og universiteter. Der gjorde han sin opp­ dagelse kjent. 54

En del forskere og vitenskapsmenn hadde trodd det var en sammenheng mellom magnetisme og elektrisitet. Likevel vakte Ørsteds rapport stor oppsikt. Mange fysikere og leger utførte Ørsteds forsøk. Og alle iakttok det samme: En strømførende led­ ning får en magnetnål til å dreie seg ut fra sin nord-sør-retning. Ved første øyekast virker ikke denne oppdagelsen særlig be­ tydningsfull, men i virkeligheten flyttet Ørsteds tilfeldige iakt­ takelse magnetnåla inn i sentrum for forskningen. Den var før bare blitt brukt som veiviser for skip og for gruvearbeidere under jorda. Endelig hadde forskerne funnet den forbindelsen mellom magnetisme og elektrisitet som de lenge hadde søkt. Likevel kunne verken Ørsted eller hans kolleger ane hvilke følger denne oppdagelsen skulle komme til å få. Sammenhen­ gen mellom elektrisitet og magnetisme er nemlig grunnleggende for hele vår elektroteknikk. Ørsted ble hyllet som få naturforskere var blitt før ham. Den dans­ ke kongen adlet ham og gav ham til og med et slott. Da han døde i 1851, 74 år gammel, hadde han forandret elektrisitets­ læren fra grunnen av med oppdagelsen sin.

Hans Christian Ørsted 1777—1851

7. Når en dør er låst, går låsen inn i et spor i dørramma.

Legg merke til hva som skjer når en elektrisk døråpner blir brukt. 2. Sammenlikn langviserens bevegelse på vanlige ur og elektriske ur (f.eks. et jernbaneur). 3. Surr isolert koppertedning på en lang jernspiker og hold spikerhodet i jernfilspon (eller små jern stifter eller knappe­ nåler). Kople til et godt lommelyktbatteri slik at den ene ledningsenden blir festet til et av messingbladene. Med den andre ledningsenden berører du det andre messingbladet med visse mellomrom. Hvordan oppfører jernfUsponene seg. 4. Surr en isolert ledning om et kompass, og drei det slik at kompassnåla står parallelt med ledningsviklingene. Kople til et batteri som i øvelse 3. Hvordan oppfører magnetnåla seg?

55

Magnetnål plassert i nærheten av en strøm­ førende ledning :

Magnetnåla driver bort fra sin vanlige retning

Magnetisme etter ønske

En magnet trekker til seg jern og holder det fast. Denne egenska­ pen utnytter vi ofte, blant annet når vi skal samle sammen spi­ ker og knappenåler som ligger strødd utover. Hvis magneten er sterk, må vi bruke kraft for å få løs de gjenstandene som blir holdt fast. Dersom vi kunne skru av den magnetiske kraften, ville de oppsamlede nålene og spikerne løsne av seg selv. Det er også mulig å skru magnetkraften av og på etter ønske. Dette kan vi gjøre ved å skru den elektriske strømmen av eller på. I nærheten av en strømførende ledning oppfører en magnet­ nål seg som når en annen magnet nærmer seg: Den viker av fra sin retning. Rundt ledningen, som kan være av kopper, aluminium eller et annet ledende stoff, danner det seg et kraft­ felt så snart strømkretsen er sluttet. Så lenge vi leder strømmen gjennom ledningen, er dette magnetfeltet der.

Når strøm ledes gjennom en ledning, oppstår det et magnetfelt omkring ledningen.

Den magnetiske kraften er riktignok svak, men vi kan forsterke den: Hvert lite stykke av ledningen kan vi se som en liten magnet. Hvis vi legger disse «magnetene» tett oppå eller ved siden av hverandre, blir kraftvirkningen mangedobbelt. Dette må skje på en bestemt måte, slik at magnetkreftene ikke opphever hver­ andre. Vi surrer derfor den strømførende ledningen som en tråd på en spole. Disse ledningsvindingene danner så en rett

spole. Denne rette spolen har alle de egenskapene en magnet har. Den trekker til seg jern og holder det fast. Den har en nordpol og en sydpol. Jernfilspon ordner seg i kraftlinjer og viser den strømførende spolens kraftfelt. En strømførende spole virker som en magnet.

Fordi den magnetiske kraften i dette tilfellet er dannet av den elektriske strømmen, kaller vi den elektromagnetisme. Den jernmagnetismen vi allerede kjenner, kaller vi ferromagnetisme (av det latinske ord ferrum, som betyr jern). 56

r

En spiker stukket inn i en strøm­ førende spole:

Vi lar magnetnåla nærme seg en­ dene på en strømførende spole:

S

N Spikeren blir trukket lenger inn i spolen

Spolen har magnetpoler

For å øke den magnetiske kraften til en strømførende spole forbinder vi elektromagnetismen med ferromagnetismen. For å oppnå dette stikker vi en jernkjerne inn i spolen. På grunn av virkningen fra spolens magnetfelt retter jernstykkets elementær­ magneter seg inn i nord-sør-retningen. En slik jernfylt spole kaller vi elektromagnet. Den elektriske strømmen i en spole kan altså magnetisere et jernstykke på samme måte som en ferromagnet. Slik kan vi framstille sterke permanente magneter av stål.

Jernkjerne i en strømførende spole:

Elektromagneter etter behov Elektromagnetene danner grunnlaget for elektroteknikken. Uten dem ville det ikke finnes elektromotorer, og kraften til den elek­ triske strømmen ville ikke vært til noen nytte. Uten elektromag­ neter ville vi ikke kunnet åpne dører ved hjelp av en elektrisk døråpner. Elektriske lokomotiver og ringeklokker ville vært ukjente. Vi bruker elektromagneter i alle størrelser, fra de minste spolene i ørsmå apparater til flere hundre kilos viklinger i kjempemotorer. Det fins også permanente magneter i forskjellige størrelser, men elektromagnetene har en stor fordel; vi kan slå dem av. Vi trenger bare å slutte eller bryte strømmen, og magnetene blir slått på og av. Når strømmen blir brutt, mister spolen og dens smijernskjerne sin magnetiske kraft.

Spolens elektromagnetiske kraft blir mye sterkere

57

Forandring av strømretningen :

Elektromagneten har også en annen fordel framfor en permanent magnet; vi kan regulere den magnetiske kraften, forsterke eller svekke den. Vi trenger bare å forandre strømstyrken i spolen, for eksempel ved hjelp av en skyvemotstand som er koplet i serie med den. På samme måte som strømstyrken virker inn på lysstyrken i en pære, virker den inn på elektromagnetens kraft.

Jo sterkere spolestrømmen er, dess større blir kraften i elektromagneten. _____________________________________.__________ ___ Men kraften i elektromagneten er ikke bare avhengig av strøm­ styrken. Antall vindinger og lengden av spolen spiller også en rolle.

Jo større vindingstall og jo kortere spole, dess større blir den magnetiske kraften.

Magnetpolene bytter plass Økende strømstyrke:

Det er enda en forskjell på en elektromagnet og en permanent magnet. Det er polenes plass. På en permanent magnet kan en være sikker på at den ene enden alltid er nordpol og den andre sydpol. Men på en elektromagnet kan polene byttes om. Det kommer an på hvordan elektromagneten er koplet til strøm­ kilden. Elektrikeren sier at strømmen går fra pluss ( + ) til minus (-). På et lommelyktbatteri går den altså fra det korte messingbladet til det lange. Går strømmen inn i spolen slik at den går i urviserens retning gjennom vindingene, får vi alltid en sydpol ved inngangsstedet. Det er derfor enkelt å bytte om polene på en elektromagnet. En trenger bare å snu polene eller forandre strømretningen, og polene vil bytte plass.

Magnetpolene på en spole byttes om når strøm­ retningen forandres.

Tiltrukket og sluppet løs blir

Den elektromagnetiske kraften oker

58

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

sperrestiften i den elektriske døråpneren luftklaffene i en elektrisk orgelpipe hammeren i den elektriske ringeklokka den bevegelige delen av en elektrisk pens skriveren i telegrafen membranen i bilhornet

Elektromagnetismen kan beskytte oss

Nå kan vi også forstå hvordan en automatsikring virker. I mot­ setning til den vanlige smeltesikringen (se side 42) virker den som en elektromagnet. Strømmen ledes gjennom en spole, og når strømstyrken overstiger det tillatte, blir den elektromagne­ tiske kraft i spolen så stor at den trekker til seg en sperrehake. Derved blir strømkretsen brutt. Med en trykkbryter kan vi slutte strømkretsen igjen. Med en annen trykkbryter kan vi også bryte strømmen manuelt. Vi husker . . . hva som oppstår når det går strøm gjennom en ledning . . . hvorfor vi kan regne en spole som en magnet når strøm­ men går gjennom den . . . hva vi kaller den magnetismen som oppstår i en strømleder . . . hva en elektromagnet er . . . hvorfor vi benytter smijern i kjernen . . . hvordan vi kan forsterke eller svekke den elektromagne­ tiske kraften . . . hvordan spolens poler er avhengige av strømretningen . . . hva elektromagneter og permanente magneter har felles, og hva forskjellen er mellom de to

Elektrisk døråpner: Dørlåsen trekkes tilbake — døra åpnes

Elektromagnetismen i praktisk anvendelse: Stålblokker blir hevet med en magnetisk kran Et skip legger til «magnetisk»

59

Elektromagnetiske måleinstrumenter Bløtjernsinstrumentet

Jernstykke forbundet med viseren (bevegelig)

Spole

Jernstykke forbundet med spolen (ubevegelig),

Fjær

Her ligger det to jernstykker i en spole. Når det går strøm gjennom spolen, blir jernstyk­ kene magnetiske. De er plassert slik at like poler ligger ved siden av hverandre. Etter loven om at like poler frastøter hverandre, blir de to jernstykkene presset fra hverandre. Da elektro­ magnetismen er avhengig av strømstyrken i spolen, er den kraften som de to jernstykkene frastøter hverandre med, et mål for strømstyr­ ken. I bløtjernsinstrumentet er det en spiralfjær som lager motkraften. Denne fjæra blir stram­ met når viseren gjør utslag. For at viseren ikke skal stå og pendle, er det bygd inn et luftkam­ mer som demper bevegelsen. Luftkammeret «bremser» viseren slik at utslaget blir jamt.

Luftkammer

Dreiespoleinstrumentet

Fjær

Spole

En magnetnål ( en permanent magnet) blir påvirket av en elektrisk leders magnetfelt slik at den ikke lenger peker i nord-sør-retningen. Motsatt trekker en permanent magnet en leder til seg eller støter den fra seg. I et dreiespoleinstrument er det plassert en rettvinklet spole mellom polene på en hesteskomagnet. Spo­ len er opplagret slik at den lett kan dreie seg. Inne i spolen er det festet en rund jernkjerne til den samme akselen. To tynne spiralfjærer virker mot bevegelsen, samtidig som de også leder strømmen til og fra spolen. Når det går strøm gjennom spolen, blir den magnetisk. Hesteskomagneten trekker den ene enden til seg og støter den andre fra seg. Denne beve­ gelsen blir kraftigere jo større strømstyrken er. Det er festet en viser til den samme akselen som spolen og jernkjernen sitter på. På en skala kan vi lese av strømstyrken i spolen. Både bløtjerns- og dreiespoleinstrumentet kan bygges som voltmeter og amperemeter.

Elektromagnetiske apparater

R e I éet

Et relé er egentlig ikke noe annet enn en fjern­ styrt bryter. Det består først og fremst av en elektromagnet som trekker til seg et anker, så strømkretsen sluttes eller brytes. Vi har to hovedtyper av reléer. Den ene typen kan slutte en strømkrets, og den andre kan bryte den. Apparater som er koplet til strømkretsen, kan fjernstyres på denne måten. Reléet er et viktig byggeelement i elektrotek­ nikken i dag. Det blir blant annet brukt til å kople inn og ut høyspentnett (denne farlige strømmen kan ikke gå gjennom et styrepanel). Reléet betjener videre blinklyset ved en jernbaneovergang (det ligger kontaktbrytere på skinnene før og etter planovergangen). Det blir også brukt til å utløse alarmer (et strømstøt i banken kan få en klokke til å ringe på politistasjonen). Ved hjelp av reléet kan en tenne lamper fra flere steder. (Med vekselbrytere kan vi bare betjene en lampe fra to steder, se side 1 3.) Det er også et relé som sammen med en motstandstråd får retningslyset på en bil til å blinke. Den elektriske ringeklokka

Her spiller også elektromagneten hovedrollen. I ringeklokka er ankeret en stang med en liten hammer. Stanga er festet slik at den fjærer. Den slutter og bryter sjøl strømmen i kontakt­ punktet. Derved blir den avvekslende tiltruk­ ket og sloppet løs av elektromagneten. En fjær sørger for at ankeret blir brakt tilbake til utgangsstillingen. Dette apparatet, som altså sjøl kan slutte og bryte strømmen, har fått navn etter oppfinneren. Det blir kalt en «Wagners hammer». Lar vi ankeret være en kort bladfjær som kan svinge svært hurtig (og tar bort sjølve klokka), får vi en såkalt summer. Moderne ringeklokker er som regel bygd slik at det ikke er nødvendig å slutte og bryte strømmen. Men slike ringeklokker kan ikke drives av et batteri, de må koples til lysnettet. Derfor kaller vi dem ofte vekselstrømsklokker. I

En borer også etter olje i vann: Boretårn i Maracaibosjøen i Venezuela

Jordolje og kull

Det begynte for millioner av år siden

Nybyggerne som reiste til Amerika i 1800-årene, hadde to store problemer; å skaffe vann og salt. Vann og salt var helt nødvendig for å kunne overleve i ødemarka. Når de kom til et sted hvor de hadde lyst til å bosette seg, undersøkte de først om disse livsviktige stoffene fantes. Ikke rå reint sjelden kom de over noe helt annet, nemlig jordolje. Når de den gang fant jordolje i stedet for vann, var landet verdiløst. I dag leter de etter olje overalt, i ørkenen, ja, til og med på hav­ botnen. En vet nemlig at ca. 40 milliarder tonn av dette råstoffet er lagret i jordskorpa. Hvor stammer så disse kolossale mengder av jordolje fra? Oljen i jorda har en svært lang historie og en utvikling som er mye lengre enn menneskehetens. En antar at det levde små dyr og planter, ørsmå organismer, i urhavene for millioner av år siden, på samme måte som de forekommer i havet i dag. Etter at de døde, sank de ned på havbotnen. På denne måten la mikroorganismene seg oppå hverandre i løpet av årtusenene. I tidens løp dannet disse øde rester fra plante- og dyrelivet et fast sjikt på havbotnen. Utallige rystelser og forskyvninger i jordskorpa førte til at dette sjiktet ble fullstendig atskilt fra 62

lufta. Trykket av steinsjiktet og kanskje også virkningen av bak­ terier førte til at de døde dyre- og planterestene med tiden omvandlet seg til jordgass og jordolje. Overalt kunne nybyggerne i Amerika finne olje oppe i dagen, eller de støtte på det uønskede stoffet når de skulle lete etter salt og vann. I dag må man ofte bore flere tusen meter dypt for å få tak i det verdifulle brennstoffet. «Skoger» av boretårn blir bygd der de oppdager en oljekjelde. Ikke bare jordolje, men også kol, vår nest viktigste energileveran­ dør, stammer fra levende vesener, ikke fra planter og dyr i havet, men fra kjempestore skoger. Her er det blitt dannet kol av planterester på grunn av trykket av metertykke steinlag. Denne omdannelsesprosessen er blitt påskyndet av varmen i jordas indre og av at det ikke var luft der. En kan ofte finne av­ trykk av planter i fjell som ligger over kol-laget. Vi kan neppe forestille oss hvor store plantemengder som var nødvendig for å danne et kolsjikt på en meters tykkelse: En hundre år gammel bøkeskog ville danne bare et tre centimeter tykt sjikt. Det var altså utallige organismer — planter og dyr — som måtte dø for at noe nytt skulle kunne oppstå, altså de brennstoffene eller den energien som er nødvendig for å opprettholde livet på jorda.

Kjempestore brunkolfelter som er oppstått av planter for millioner av år siden

7. Motorer kan drives med forskjellige drivstoffer. Hva vet 2.

3.

4. 5.

6.

du om det? Nevn noen drivstoffer som selges på en bensinstasjon. Det fins kart som gir oss opplysninger om land som har særlig store jordolje- og kolforekomster. Se på kartet og finn disse. Se i atlaset og finn ut hvor det er jordoljeledninger. Hva legger vi merke til i skogbotnen når vi skyver til side nedfalne, halvråtne blad? Nevn noen brennstoffer, og del dem inn i faste, flytende og gassformige stoffer. 63

Råolje i sandbad blir varmet kraftig opp, og dampene blir ledet vekk ved forskjellige temperaturer

«Pipelines» Tvers over ørkener og stepper, over fjell og gjennom daler går det et nett av tykke jernrør. De er gravd ned i jorda eller ligger i det åpne landskapet. Gjennom disse rørene renner en brun-svart væske, jordolje — «flytende gull». Riktignok kan ikke råoljen som kommer til raffineriene gjennom pipelines, brukes ubehandlet. Den må først foredles, raffineres. Det skjer i store tekniske anlegg. Og en får de høyverdige energistoffer som er enda verdifullere enn kol.

Fordamping og avkjøling

Vannklar olje drypper ned

Av jordoljen får vi driv- og brennstoffer som bensin og petro­ leum, vaselin og mange andre stoffer. Oljen er ikke noe en­ hetlig stoff, men en blanding. Ved vanlig temperatur er de fleste bestanddelene flytende. Bare noen er gassformige eller faste. De faste og gassformige bestanddelene er oppløst i de flytende. De enkelte stoffene har forskjellige kokepunkter, og dette er en fordel som en benytter seg av ved utskillelsen av bestanddelene i raffineriene. Jordolje er en blanding av stoffer med forskjellige kokepunkter.

På samme måte som vin blir destillert ved brennevinsframstilling, blir råoljen destillert ved raffineriene. En fordamper rå­ oljen og avkjøler den igjen etterpå. Siden denne raffineringen utføres i flere trinn (fraksjoner), taler vi om en fraksjonert

destillasjon. I en rørovn blir oljen varmet opp. Dampen strømmer opp i et Råolje — destillat antennes:

Petroleter

Bensin

Fyringsolje

De fordamper ikke like sterkt og antennes ved forskjellig temperatur

64

tårn som er delt i flere etasjer. Hver etasje har ulik temperatur, og varmen minker nedenfra og oppover. Lett flyktige bestand­ deler fordamper, stiger opp i kolonnen og kondenseres så snart de når en etasje som har en temperatur som ligger under deres kokepunkt. Det kondenserte stoffet blir ført bort. Tyngre frak­ sjoner kondenseres derimot øyeblikkelig og synker ned. De kan bare utskilles ved forminsket trykk. Derfor taler en om atmosfærisk destillasjon (ved lett flyktige stoffer) og om vakuumdestillasjon (ved tungt flyktige stoffer). De stoffene en derved får, kaller en jordoljederivater eller jordoljedestillater.

Råoljen blir skilt i sine bestanddeler ved fraksjonert destillasjon.

De enkelte stoffene er naturligvis ikke helt reine, så de må ren­ ses flere ganger. Dette gjelder også for bensin, som er det vik­ tigste produktet ved den fraksjonerte destillasjon av jordoljen. 65

Påvisning av hydrogen og karbon:

Boretårn

Den oppfangede forbrenningsgassen ledes gjennom kalkvann:

Glassveggen dogger innvendig (vann !)

Kalkvånnet blir blakket av CO (karbon)

En stor familie Vi har lært jordoljen å kjenne som en blanding av forskjellige stoffer. Vi har også fått vite at den inneholder så forskjellige stoffer som bensin og vaselin. Vi kan ikke se på propangassen der den strømmer fra stålflaska til propanapparatet, eller på den vannklare bensinen som vi bruker til rensing, at de stammer fra det samme råstoffet. Hvem skulle tro at asfalten, den svarte massen som blir brukt til veidekker, var beslektet med petro­ leumen? Men det er slektskap her. Alle de nevnte stoffene stammer fra en eneste stor familie. For kjemikeren, som kjenner oppbygningen av de enkelte stoffene, er slektskapet tydelig. Råoljens bestanddeler er kjemiske for­ bindelser av de to grunnstoffene karbon og hydrogen. Vi kaller derfor denne gruppen av stoffer for hydrokarboner.

Jordolje er en blanding av forskjellige hydrokarboner. Det er bare antallet atomer som avgjør hvilket hydrokarbon det dreier seg om, om det er f.eks. bensin, propangass, asfalt eller petroleum. Alt etter atomenes innbyrdes ordning fås forskjellige fysikalske egenskaper, slik som farge og koke­ punkt. Hvor mange karbon- og hydrogenatomer som slår seg sammen til en forbindelse og danner jordolje, er avhengig av temperatur og trykkforhold. 66

Fireverdig karbon

-©I I

Fire bindingskrefter

O I I ®—©—® ®

Énverdig hydrogen

-0

Én bindingskraft

H H— C —H

H

Et karbonatom kan forbinde seg med fire hydrogenatomer

Strukturformel H I

Molekylformel

Stoff

H— C—H I H H H । ।

ch4

Metan

H—C—C—H

c2h6

Etan

c3hs

Propan

H H

H H

H

H—C—C—C—H H H

H H

H H

H

H—C—C—C—C—H C4H10 Iiiii I H H H H Karbonatomene setter seg sammen til kjeder

Kjemikeren sier at karbon er fireverdig. Det vil si at karbonatomet har fire bindingskrefter. Med dem kan karboner for­ binde seg med fire énverdige atomer, f.eks. med fire hydro­ genatomer. Den enkleste hydrokarbonforbindelsen er CH4. CH4 er metan, en gass som også går under navnet sumpgass og fins i naturen. Hvis det er to eller flere karbonatomer i en slik hydrokarbonforbindelse, er disse direkte forbundet med hverandre. På denne måten blir det dannet en kjede eller en ring. I flytende hydrokarboner er det mer enn fire karbonatomer i molekylet, og i faste hydrokarboner er det mer enn 1 6. Kol er et eksem­ pel på et fast hydrokarbon. Steinkol inneholder ved siden av forskjellige andre stoffer en meget stor del hydrokarboner.

Butan

Kolstykker varmes opp uten tilgang på luft:

Foredlet kol

Egentlig er det sløsing å bruke kol bare til oppvarming. Kol er som jordolje en blanding av forskjellige stoffer, som er viktige i den kjemiske industrien. I gass- og koksverkene skiller en derfor gass og koks, som brukes til oppvarming, fra de andre stoffene steinkolet inneholder. Kolet må da varmes opp til ca. 1 000 °C i et stort kammer uten lufttilgang. Ved denne tempe­ raturen kan det skilles i sine enkelte bestanddeler. Dette er i grunnen samme metode som blir brukt ved frasjonert destilla­ sjon. Vi kaller den tørrdestillasjon.

De gassene som stiger opp, kan antennes

67

Arbeidsgangen i et gass- og koksverk

Ovn for oppvarming

Brenngass og luft

Rågass

Koks

Tjæregrop

Ammoniakk vann

Råbenzen

Gass

Vi får mye fra kol Gassformige bestanddeler

Oppfangedeforbrenningsgasser ledes gjen­ nom kalkvann :

Flytende bestanddeler

Av 1 00 kg steinkol

30—35 m3 rågass

0,3 kg ammoniakkvann

0,5 kg steinkoltjære

Anvendelse

Oppvarming, koking

Framstil­ ling av gjødsel

Videre foredlet

Faste bestanddeler

65 kg koks

Oppvarming, maimsmelting, stålutvinning, kalkbrenning

Kol uten gass

Koks, det porøse, forholdsvis lette, svarte stoffet, er gassfritt kol. Koks er altså nesten reint karbon og kan ikke forbrenne med flamme slik som kol, men bare gløde. Den lille blå flammen over den glødende koksen er brennende karbonoksydgass (CO). _____________________ Koks er gassfritt kol.

Den rågassen som fås ved tramstillingen av koks, blir renset noen ganger før (ofte etter at den er blitt blandet med andre brennbare gasser) den blir ledet til oss som lysgass. 68

Tjære — et verdifullt «avfallsstoff»

Tjære, denne mørke, sterkt luktende og seige massen, var lenge bare et verdiløst, besværlig avfall ved gassframstillingen. Men etter at man ble oppmerksom på at tjæra i likhet med jord­ oljen er en blanding av en rekke hydrokarboner, har dette end­ ret seg. Fordi de forskjellige hydrokarbonene har ulike koke­ punkter, kan en utvinne en hel rekke stoffer av tjæra. Dette skjer ved fraksjonert destillasjon. De stoffene en får, blir kalt tjærederivater eller tjæredestillater. De kan alle avledes fra

benzen. Anvendelse av tjæredestillatene Legemidler

Karbolsyre Aspirin Germania Atebrm

Fargestoffer

Indantrenfargestoffer (farging av tøy) Anilinfargestoffer (blekk)

Smaksstoff

Kunstig vanilje (tilsettes mat)

Søtningsmiddel

Sakarin (søtningsmiddel for diabetikere)

Plast

Fenol og naftalen (råstoffer for plast)

D ri vstoff

Benzen (for bilmotorer)

(desinfeksjonsmiddel) (mot smerter) (mot sovesyke) (mot malaria) Asfalt — et nyttig avfallsstoff

Benzenring. 6 karbonatomer er forbundet til en ring

H

Vi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . .

husker . hvordan vi forestiller oss at jordoljen er blitt dannet . hvilke bestanddeler jordoljen blir skilt i ved raffineriene . hvorfor vi taler om en fraksjonert destillasjon . hvilken bestanddel av jordoljen som er viktigst . hva alle jordoljens bestanddeler har felles . hvilken regelmessighet de enkelte bestanddeler i kjemisk oppbygning viser . hvilke grunnstoffer som fins i kol . hva som skjer i koks- og gassverkene . hva vi forstår ved tørrdestillasjon . hva koks er . hva lysgass er . hvorfor ikke tjære er et verdiløst avfall . hva vi forstår ved tjæredestillasjon . hva de forskjellige tjæreproduktene blir brukt til

ZC\

H—C

C—H

I

H

C6H6

i

H

C

C

Benzen

C

H

H

I

I

C

H

C

H-C

C

H—C

C C

I

H

c—h

C..H,

C—H ✓/

Naftalén

c

I

H

69

Fode til menneskene: Ikke bare i India, men også mange andre steder i verden er det hungersnød

Næringsmidler

Verdensmakten sult Det blir født tre mennesker på jorda hvert sekund, mens bare ett menneske dør. Verdens befolkning øker altså med to men­ nesker på ett sekund. Det vil si ca. 1 80 000 på en dag og nesten 70 millioner på ett år. Det er nesten 20 ganger så mange inn­ byggere som Norge har! Hvis det fortsetter på denne måten, vil verdens befolkning være fordoblet innen år 2000. Da vil det leve mer enn 6 milliarder mennesker på planeten vår. Seks milliarder som vil sulte. Av de 3,4 milliarder som lever i dag, er over 2 milliarder under­ ernærte, 1 milliard blir så vidt mette, mens 500 millioner nærmest lever i overflod. Til disse 500 millioner «utvalgte» hører også vi europeere. Men hva vil skje når det i de kommende 30 år blir 3 milliarder mennesker til?

70

Allerede i dag måtte næringsmiddelproduksjonen fordobles om alle menneskene skulle få spise seg noenlunde mette. Hva kan vi gjøre mot den truende faren for hungersnød? Ikke engang ved bedre kunstig gjødsling og flere avlinger årlig kan landbruket alene dekke næringsmiddelmangelen. Vi må se oss om etter andre næringskilder. Vi kunne for eksempel fiske mer. Fisk er et høyverdig nærings­ middel og like næringsrikt som kjøtt, melk og egg. Men havets sagnomsuste rikdom er ikke uuttømmelig. En tunfisk trenger ca. 250 000 kg plankton for å nå en vekt på 50 kg! Naturligvis eter ikke denne rovfisken plankton. Den eter små fisker, men disse ernærer seg av plankton. Nettopp fra plankton og alger håper mennesket en gang å kunne utvinne næring. Fiskene vil derved bli fratatt en del av maten sin. Det vil bli færre fisker og mindre næring for menneskene. Dette eksemplet viser tydelig at problemene ikke kan løses bare ved at vi åpner nye næringskilder. De vi har, må bli bedre utnyttet. Vi må økonomisere med rikdommene. Så lenge vi som lever i overflod, ganske enkelt kaster bort høyverdige næringsstoffer, kan ikke sulten i verden bli stilt. Hvert år bruker USA så mye fiskemjøl til for at befolkningen i India kunne er­ næres av det. Dyr kunne klare seg med mindreverdig for, og nettopp det er poenget. Det er ikke bare tale om næringsmengde, men også om næringsinnhold.

2.000 000 000 mennesker sulter Og slik om­ gås vi næringsmidlene

7. Still opp en liste over forskjellig slags mat, og betegn de

2. 3.

4. 5.

enkelte retter og drikker som mettende, appetittvekkende, tørstslokkende, slikkeri eller nytelsesmidler. Vi bruker forskjellig slags fett til matlaging. Del fettet i dyrefett og plantefett, i fast fett og flytende fett. Klem i stykker en nøttekjerne eller en solsikkekjerne i et papir. Hva kan vi se på papiret? Plasser litt eggehvite fra et kokt egg på en strikkepinne og la den forbrenne i ild. Brenn så hår, fjør og ull. SammenHkn lukten. Rasp en rå potet, og rør den sammen med kaldt vann. Hell det hele over i et glass, og la det stå en tid. Hva leg­ ger du merke til? 71

Spisekartet, takk! På et spisekart står det mange retter, tilbud til ganen og vekkere av appetitten. Det fins lett- og tungtfordøyelige retter, med og uten kjøtt, sure og søte. Framfor alt skal maten være lett fordøyelig og avvekslende. Derfor skal vi, når vi ser på et spise­ kart, også tenke på hva kroppen vår trenger. Vi skal ikke la oss lede av den bortskjemte ganen vår, men heller overveie om en rett er næringsrik, eller om den kanskje er altfor næringsrik. Kroppen trenger næringsrik mat, «byggematerialer», for at nye celler skal kunne vokse. Barn og ungdom har vanligvis god appetitt. De vokser fremdeles. Men likevel bør de ikke spise for mye. Hvor mye vi bør spise, er avhengig av arbeidet vårt. Nærings­ stoffene som forbrenner i kroppen, gir den også energi. For å holde kroppstemperaturen på 37 °C trenger legemet «brennstof­ fer», og for at muskler og organer skal kunne arbeide riktig, trenger de «drivstoffer». Den som forbruker mye energi, må også tilføres mye — i form av næringsmidler.

-«-MB-—-.5

Kroppen vår trenger næring for å kunne bygge opp nye celler, for å holde kroppstemperaturen på 37 °C og for at muskler og organer skal kunne arbeide. Menneskekroppens sammensetning :

Uunnværlige stoffer

Naturligvis vil vi ikke spise det samme alltid bare fordi det er særlig næringsrikt. Vi kjøper derfor magge slags næringsmidler for å kunne variere maten vår, pølse, ost, melk, mjøl, egg, smør o.a. Bare en del av stoffene i næringsmidlene kan kroppen gjøre bruk av — de såkalte næringsstoffene. Kjemikere og le­ ger har funnet ut at de viktigste næringsstoffene er proteiner (eggehvitestoffer), lipider (fett) og karbohydrater (stivelse og sukker). Protein, fett, stivelse og sukker er hovednæringsstoffene våre. I tillegg kommer det forskjellige andre stoffer, som vann, mineralsalter og vitaminer. De er like uunnværlige for krop­ pen vår som hovednæringsstoffene. Det vi opptar fra nærings­ midlene, finner vi igjen i kroppen vår. 72

Proteiner er ikke bare «det hvite i egget» Hvor viktige proteinene (eggehvitestoffene) er for oppbyggingen av kroppen, viser et hønseegg: Kimen, som skal danne det nye livet, ligger i en «nærings­ løsning» av eggehvite og eggeplomme. Av denne næringen, som er beregnet på kyllingen, er en åttedel proteiner. De andre stoffene er fett (11%), vann (74%) og mineralsalter (2%). Det hvite i egget er ikke det samme som næringsstoffet protein. Men det inneholder en stor prosentdel av dette næringsstoffet, og protein hadde derfor navnet eggehvite tidligere. Uten proteiner ville det ikke finnes liv, og ikke noe ville vokse. Når mennesket får for lite av dette stoffet i kosten sin, kan det få alvorlige fysiske og psykiske skader. Proteinene er våre viktigste byggematerialer.

Enhver organisme bygger opp sine egne proteiner. Planter kan danne proteiner av anorganiske stoffer, luft og sollys. Mennesker og dyr greier ikke dette. De er henvist til proteiner fra planter (eller dyr) som de spiser, og disse proteinene omdanner de til sine egne. Proteinene består hovedsakelig av grunnstoffene karbon, hyd­ rogen, oksygen, nitrogen og svovel. De kan også inneholde fosfor og noen andre grunnstoffer. Disse grunnstoffene danner et molekyl som har en svært komplisert oppbygning. Her har vi noen proteiner: Albumin fins i eggehvite og melk (snerk), kasein i melk (ostestoff), hemoglobin i blod (rødt fargestoff), keratin (hår, fjør, negler, hover). Eggehvite løst i vann og varmet opp med salpetersyre:

Kokt eggehvite varmes opp :

Saltsyre blir holdt over ammoniakkdampene:

Hvit røyk

Salpetersyra farger eggehviten gul ved oppvarming (påvisning)

Påvisning av oksygen, og karbon.

hydrogen

Påvisning av ammoniakk (nitrogen)

73

Druesukker blandet med Fehlings væske og varmet opp

Fehlings væske

Sukkerløsningen blir farget mursteinsrod (påvisning av sukker)

Jodtinktur dryppes ned i fortynnet stivel-

Stivelsen blir farget blå av jod (påvisning av stivelse)

Sukker og stivelse — to slektninger Like før starten tar mange hundremeterløpere et stykke «drue­ sukker». De gjør det for å kunne oppnå ekstra gode resultater. Vi tar det også for å styrke oss for eksempel på lange turer eller ved anstrengende hjernearbeid. Det går direkte over i blodet. En drypper druesukkerløsning direkte i blodet på syke mennes­ ker, en gir dem en druesukkerinfusjon. Druesukker fins ikke bare i vindruer, men i all frukt, og også i honning. Det er for det meste blandet med fruktsukker. Disse to sukkerartene har en annen kjemisk oppbygning enn roesukker og rørsukker ( = vanlig sukker). På druesukkerpakker er det ofte avbildet maiskolber. Druesuk­ ker blir nemlig ikke framstilt av frukt, men av maismjøl. Mais inneholder som alt annet korn (hvete, rug, havre, ris, bygg) og poteter et hvitt stoff, stivelse. Når en lager druesukker, blir sti­ velse omdannet til sukker. Stivelse og sukker er sammensatt av de samme grunnstoffene, av karbon, hydrogen og oksygen. Forholdet mellom hydrogen og oksygen er 2 :1, altså det samme som i vann. Alle sukkerarter og stivelse blir kalt karbohydrater (av gresk hydor=vann).

Sukker og stivelse er bygd opp av karbon, hydrogen og oksygen. De blir kalt karbohydrater.

Sukker og stivelse blir varmet opp i rea­ gensglass :

Sukker er ikke alltid søtt

Påvisning av karbon og vann ( og oksygen)

74

hydrogen

Av alle karbohydrater er det bare druesukker som kan tas opp direkte i blodet. Det er et såkalt monosakarid. Når to monosakarider reagerer med hverandre under avspaltning av vann, får vi et disakarid, f.eks. melkesukker, maltsukker, roesukker. Hvis flere av disse disakaridene forbinder seg med hverandre, får vi et polysakarid. Stivelse er et polysakarid. Poly- og disakarider må omformes til monosakarid ved for­ døyelsen, for det er bare dette energistoffet blodet kan ta opp

og transportere til cellene. Polysakaridet, stivelsen, styrker altså like mye som druesukker, men ikke så fort.

Karbohydratene er våre viktigste drivstoffer. Cellulose er et annet polysakarid som kroppen vår trenger. Celle­ veggene i en plante er av cellulose. Vi spiser den, men vi kan ikke fordøye den. Cellulose er altså ingen energileverandør og verdiløs som næringsstoff for kroppen vår. Den er likevel viktig for tarmenes virksomhet, for den sørger for en god fordøyelse.

Fett forbrenner godt

Når det er kaldt, må vi fyre ekstra mye. Og når vi vil ha det spe­ sielt varmt, bruker vi de beste brennstoffer. Dette gjelder også for kroppen vår. Mennesker som bor der det er kaldt, spiser for eksempel fettholdig kost. Eskimoene spiser det rå spekket på en nyskutt sel. Det oljen er for ovnen, er fettet for kroppen vår. _____________ ________

En oljedråpe oppløst i eter eller bensin

Fettet er det viktigste brennstoffet vårt. Men fett er også et viktig byggemateriale for kroppen. Ømfint­ lige organer som hjertet, nyrene, tarmene og øynene ligger i fett. På denne måten blir de beskyttet mot trykk, støt og kulde. Kroppen lagrer også fett som energistoff. Dessuten omvandler overflødige karbohydrater seg til fett. Det er mulig fordi både karbohydrater og fett består av grunnstoffene karbon, hydrogen og oksygen. Grunnstoffene i et fettmolekyl er bare ordnet an­ nerledes enn i et karbohydratmolekyl. Derfor har griser og gjess fett på kroppen enda om en forer dem med stivelsesholdig får.

“ Eter

Eteren fordamper Oljen blir igjen Enkleste påvisning : fettflekk

75

Om næringsinnholdet Luft som vi puster ut, blir ledet ned i kalkvann :

Et voksent menneske trenger 100 g proteiner, 60 g lipider og 500 g karbohydrater pr. dag. Alle disse stoffene er med i opp­ byggingen av kroppen, de er energileverandører. De forbrennes i kroppscellene. Forbrenningsproduktene vann og karbondioksyd ånder vi ut. Næringsinnholdet blir målt i kalorier. Vi kan altså beregne næringsmidlenes næringsinnhold. Gjør det og fyll ut kolonnen i tabellen.

1 g proteiner gir 4,1 kcal 1 g fett gir 9,3 kcal 1 g karbohydrat gir 4,1 kcal Kalkvannet blakkes: CO,

Næringsmiddel

Aske ( = mineraler) blir igjen som rest

Bananer Smør Egg Sild Belgfrukter Kalvekjøtt Ost (feit) Melk Poteter Kakao Lever Oksekjøtt Plantefett Ris Rugbrød Kolje Svinekjøtt Skinke Tørket frukt Loff Hvetemjøl

Pro­ teiner

Salter Karbo­ Lipider hydrater Vann og fibrer

%

%

%

%

%

1 1 13 19 25 19 34 4 2 20 20 20 — 9 6 17 15 24 2 7 12

— 84 12 7 2 1 21 4 — 28 4 9 99 1 1 1 35 37 1 1 2

24 1 1 — 51 — 3 5 21 39 3 — — 76 49 — — 2 60 58 72

73 12 73 73 13 79 36 86 75 6 72 70 — 13 42 81 49 28 31 33 12

2 2 1 1 9 1 6 1 2 7 1 1 1 1 2 1 1 9 6 1 2

kcal, pr. 100 g

102,5 789,4 ? .? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? ? ?

Spis mer jern

Tørkede spinatblad forkoler i et blikklokk

76

Legen foreskriver kalk i tablettform til den som har svake knok­ ler eller dårlige tenner, for knokler og tenner består for det meste av kalk. Den som er blodfattig, får jern. Naturligvis kan ingen spise et stykke av dette metallet, men en tar det som en jernholdig medisin. Jern er en viktig bestanddel av blodet. Den som har struma, får et jodholdig salt som medisin. Kalsium, jern og jod er bare tre av de mange mineralene som

kroppen trenger i tillegg til hovednæringsstoffene. Ellers har vi bl.a. fosfor (i knoklene), svovel (i hud, hår og negler), natrium og kalium (i blod og vev), klor (i magesyra). Alle disse stoffene, som blir kalt sporelementer, fins i små, men tilstrekkelige mengder i næringsmidlene. Dersom maten ikke varieres, er det fare for at det kan oppstå mangel på disse stof­ fene. Det kan føre til mangelsykdommer. I drikkevannet er det også oppløst mange mineraler. Hver gang vi drikker vann, får vi i oss en viss mengde av dem.

Lite, men livsviktig

Med sitron slo han fienden — det trodde admiral Nelson etter seieren over franskmennene ved Trafalgar. Og i virkelig­ heten led de franske matrosene av en mangelsykdom, av skjør­ buk. De hadde nemlig spist bare saltet kjøtt, kavring og tør­ kede grønnsaker. Men disse næringsmidlene mangler noen stoffer som er livs­ viktige for oss. De såkalte vitaminer (av lat. vita = liv) ernærer oss ikke, men de forhindrer forskjellige sykdommer. En kjenner over 30 vitami­ ner i dag. Mange av dem blir helt eller delvis ødelagt ved lagring, tørking, koking eller røyking. Da må vi få i oss de vitaminene vi trenger, ved å spise frisk mat eller ta vitamintabletter.

Noen viktige vitaminer: Forekomster

Mangelsykdommer

Vitamin A: lever, smør, melk gulrotter, spinat

Vekstforstyrrelser Nattblindhet

Vitamin B' gjær, hvetekirn, nøtter, frukt, grønnsaker

Beri-beri (lammelse) Hjerte- og kretslopsforstyrrelser

Vitamin C: frisk frukt, sitro­ ner, friske grønn­ saker, tomater, ny­ per, salat, solbær, poteter

Skjorbuk Vårslapphet Mottakelig for infeksjo­ ner (forkjølelse, in­ fluensa)

Vitamin D: levertran, melk, smør, eg'geplomme fisk, sopp

Forstyrrelser i knokkeldannelsen, «engelsk syke»

77

Godt tygd, halvt fordøyd

Legemet må «ta ut» viktige stoffer fra næringen når den går gjennom den lange fordøyelseskanalen. Da de fleste nærings­ stoffene fins i maten i mer eller mindre fast og uløselig form, må de bli gjort flytende i kroppen. Ved hjelp av en fordøyelsesvæske eller et sekret kan de spaltes i enklere forbindelser som kan gå over i blodet. Dette er fordøyelsen. Allerede i munnen, når vi tygger maten, begynner fordøyelsen. Spyttet omvandler en del av stivelsen til sukker.

Spyttet omvandler stivelse til sukker.

Magesafta virker inn på næringsstoffene når de er kommet ned i magen. Den består av magesyre (saltsyre) og enzymet pepsin, som spalter eggehvitestoffer. Magesafta spalter proteinene.

Gallesafta blir ledet fra galleblæra gjennom gallegangen ned i tolvfingertarmen. På samme måte som et oppvaskmiddel setter den ned vannets overflatespenning overfor fett. Fettet blir fint fordelt — vi får en emulsjon. I denne formen kan fettet lett spaltes av andre enzymer. Gallesafta emulgerer fettet. Spytt virker inn på stivelse:

Stivelse omvandles til sukker

78

Kokt eggehvite fint fordelt i vann:

Eggehviten løser seg i «fordøyelsesvæsken»

Den sterkeste fordøyelsesvæsken produserer bukspyttkjertelen. Bukspyttet kan angripe alle næringsstoffer, også slike som ikke er blitt påvirket før i fordøyelseskanalen.

E

Matolje oppløst i vann Uten tilsetning

Med gallesaft

Bukspyttet spalter proteiner, lipider og

karbohydrater. ______________________________

Den fordøyde næringen går gjennom veggene i tynntarmen og inn i blodet. Blodet transporterer næringsstoffene direkte til de enkelte kroppscellene. Det «friske» blodet fører med seg, foruten en næringsstoffløsning, også oksygen fra lungene. Dette er nødvendig for at næringsstoffene skal kunne forbren­ nes i kroppscellene. Ved forbrenningen blir karbohydratene, proteinene og fettstoffene omvandlet til kroppens egne stoffer. Noen av stoffene er nødvendige for at nye celler skal kunne vokse. Andre blir lagret som opplagsnæring. Resten for­ bruker kroppen som energi. Den energien som blir utviklet, går med til å holde kroppstemperaturen på 37 °C og til muskelarbeid.

Oljen flyter opp

Oljen forblir fint fordelt (emulsjon)

Vi husker . . . hva kroppen trenger næring til . . . hvilken forskjell det er på næringsmidler og nærings­ stoffer . . . hva som regnes som hovednæringsstoffene våre . . . hvorfor vi kan si at melk er et fullverdig næringsmiddel . . . hvilke stoffer kroppen vår er bygd opp av . . . hvilken betydning eggehvitestoffene har og hvordan de kan påvises . . . hvorfor sukker og stivelse er karbohydrater . . . hva det er vi kaller mono-, di- og polysakarider . . . hva karbohydratene betyr for kroppen vår . . . hvordan vi kan påvise stivelse og sukker . . . hvorfor fett er det viktigste energistoffet . . . hvorfor karbohydrater kan erstatte fett . . . hvordan vi bestemmer næringsinnholdet i maten . . . hvilken betydning mineralsaltene har for kroppen vår . . . hva sporelementer er . . . hvorfor vitaminene er så viktige . . . hvilken innvirkning de forskjellige fordøyelsesvæskene har på næringen . . . hva som skjer med næringsstoffene i kroppscellene 79

For at ikke noe skal bli ødelagt

Ferskt kjøtt gjøres holdbart ved at det blir «vaksinert» med en saltløsning

Kjøttet kommer ikke i røykerommet bare for at det skal gi god smak

En hel rekke mikroorganismer (bakterier, sopp og annet) ei nærer seg av næringsmidlene våre. De spiser riktignok nesten ingen ting, men de gjør smake" dårligere, og maten blir uappetittlig (av f.eks. mugg), uspise­ lig (sur), ja iblant til og med giftig (pølse- og kjøttforgiftnir ger). For å forhindre dette setter en til konserveringsmidle især når maten skal lagres lenge (hermetikk), eller når den sk fraktes langt (sydfrukter, fisk). En bruker altså bestemte konserveringsmidler for å drepe milroorganismene. Men det fins dessverre bare få slike midh som ikke samtidig er skadelige for menneskene. Derfor er du lovfestet hvilke konserveringsmidler som kan tilsettes næring* midlene våre, og i hvilke mengder det kan skje. Det er lett finne ut hvilke konserveringsmidler som er tilsatt de forskjellig næringsmidlene. Det er angitt på etiketten på hermetikkbokser flasker og annen emballasje. Vi kan altså passe på når vi gjø innkjøp, så vi får næringsmidler uten konserveringsmidler on vi ønsker det. Hvis vi for eksempel kjøper sitroner, bør \ undersøke om de er «sprøytet». Hvis de er det, kan vi ikke bruk skallet. Men næringsmidler som poteter, tomater, epler c druer som ikke blir konservert, kan også inneholde stoffi som er skadelige. De kan være kommet inn i plantene elh fruktene ved kunstig gjødsling eller ved sprøyting mot skade dyr. Vi bør derfor vaske frukt før vi spiser den, for i alle fé å kunne fjerne sprøytemidler.

Hvem vet . . . hvorfor idrettsmannen spiser druesukker for å oppr gode resultater? . . . hvorfor vi får gule fingerspisser når vi eksperimenten med salpetersyre? . . . hvorfor vi ikke bør kaste snerken på kokt melk? . . . hvorfor kalkvann blir blakket når vi tilfører luft som vi pu; ter ut? . . . hvorfor vi ofte har større lyst på fettrik kost i den kalc årstiden enn i den varme? . . . hvorfor kokte grønnsaker inneholder færre vitaminer en friske? . . . hvorfor produsentene av spedbarnsernæring bør få si frukt, sine grønnsaker og sitt korn fra bønder som verke sprøyter eller gjødsler kunstig? 80

Vi undersøker

1. Undersøk sukkerinnhaldet i forskjellige frukter. Press eller rasp dem. Bland det du får med vann og filtrer det. 2. Kok en skrelt og en uskrelt potet i forskjellig vann. Under­ søk om det fins stivelse i kokevannet. Nå kan vi kanskje forstå hvorfor vi ikke skal slå ut kokevannet, men bruke det til supper og sauser. 3. Undersøk ved hjelp av jodprøven om leverpostei er blitt drøyd med stivelse. Kok litt kjøtt og litt postei i forskjel­ lig vann. Avkjøl og fjern kjøttrestene. Ta jordprøve på kokevannet.

Fisken blir saltet og tørket og på det vis gjort holdbar

81

Pressing som for 1000 år siden: I Portugal blir druene også i dag presset med nakne fotter

Gjæring

Vinrankenes edle saft

«Når vinrankene atter blomstrer, bobler vinen i tønna.» Dette skrev den tyske dikteren Johann Wolfgang von Goethe. Og han burde vite det, for han bodde i Frankfurt, midt i vindistriktene ved Main og Rhinen. Likevel hadde han ikke helt rett. Vinrankene blomstrer i juni, og vinen gjærer i april. Hvis en fyller fersk vin i et glass tidlig om våren, stiger det tallrike perler opp i den. Fra langt tilbake i tiden har disse perlene vært kjenne­ tegnet på tysk vin, især på vin fra Mosel-dalen og Franken. Tyskland, det minste vindyrkingsområdet på jorda, er også det nordligste. Derfor er det kaldt der, kaldere enn f.eks. i Frankrike, der det dyrkes mye vindruer. Derfor kan ikke den tyske vinen bli ferdig så tidlig som i varmere land. Vingjæringen stanser i vinterkulden og begynner igjen om våren når temperaturen atter stiger. Og da «bobler» vinen for annen gang. Naturligvis gjærer vinen i Frankrike også, men der kan en fylle den på flas­ ker tidligere enn i Tyskland Når druene er presset, blir safta liggende i tønnene bare i kort tid og så fylt på flasker. Denne 82

i niiuL ■

vinen viser ofte uønskede egenskaper. Den gjærer, skummer, ja, den trykker ofte korken ut av flaska (hvis ikke flaska blir sprengt). Og hvem vil ha vin som skummer? Musserende vin er derimot sterkt ettertraktet. Merkelig nok har man «oppfunnet» den i Frankrike, nærmere bestemt i Champagne. Derfor blir den kalt champagne. Sannsynligvis ble den oppdaget rent tilfeldig, da en ikke lenger lukket flaskene med olje eller olje­ holdig hamp, men med en kork. En og annen flaske har sikkert skummet, kanskje til og med eksplodert. Og så fant man ut at den skummende vinen smakte friskt. I hvert fall den gang da de ennå ikke kjente den musserende vinen. Siden har man alltid laget champagne eller musserende vin av en del av vinavlingen. Men man ville ikke overlate skummingen til tilfeldighetene, og hjalp til litt. I dag blir det gjort slik: Mens man lar den fineste vinen ligge lengst mulig i tønna for at den skal bli fullmoden, fyller man den framtidige musse­ rende vinen på flasker svært tidlig. Man setter til en sukkeroppløsning og gjær. Så blir den særlig tykke flaska svært godt luk­ ket. Det som nå skjer, kjenner vi fra gjærdeigen. Det begynner å gjære. Jo mer den gjærer, dess flere perler stiger opp i flaska. For at gjæren ikke skal svømme omkring i den musserende vinen, må den tas ut igjen. Flaskene blir hver uke snudd litt til de til slutt står på hodet. Så blir gjærrestene tatt ut på en nokså fiks måte. Korken blir sikret med en tråd — og den musserende vinen kan begynne sin reise til forbrukerne.

Den musserende vinen blir moden: Flas­ kene må rystes litt hver dag

7. Hva blir kalt alkohol? 2. 'Hvor brukes alkohol? 3. Legen vasker huden med alkohol før en injeksjon. Hvilken virkning har det? 4. Det er straffbart for en bilfører å kjøre en bil, moped, scooter eller annen motorsykkel når han har drukket så mye øl, vin, champagne, brennevin eller andre alkohol­ holdige drikkevarer, at promillegrensen overskrides. Hvor­ for? Hva er vår promillegrense? 5. Undersøk hvordan vi lager gjærdeig. 6. Hvordan forandrer kompotter, fruktsafter o.l. seg når de er blitt sure ? 83

Soppen i arbeid

Fjerning av gjærrester fra musserende vin : Flaskehalsen dyppes i is, og stivfrosne gjærrester kan lett fjernes på denne måten

Vin, øl og brennevin kaller vi alkoholholdige drikkevarer, for de inneholder mer eller mindre alkohol. Om det er whisky, øl eller musserende vin vi har, så er de alle blitt framstilt av de samme råstoffene, av planter. Om høsten skjærer vingårdsmannen druene fra vinrankene, og så blir de presset. Den ut­ pressede safta smaker sukkersøtt: druesaft. Det fins ingen al­ kohol i druesaft. For at det skal bli vin av druesafta, må det foregå en kjemisk forandring. Men det skjer ikke av seg sjøl. Bitte små «arbeidere» går til verks. Det er gjærsoppene, mikroskopiske organismer som allerede har bosatt seg på druene før de ble høstet. Ved pressingen kommer disse soppene med i safta, og der begynner de å arbeide. En kan se på dem under mikroskopet, hvordan de vokser, formerer seg og til slutt dør. Men hva gjør gjærsoppen i safta ? Ikke noe annet enn å leve der. Og da trenger den naturligvis næring slik som alle andre organismer. Den ernærer seg fram­ for alt av sukker, og det er det mer enn nok av i druesafta. Gjærsoppen kan i motsetning til de fleste andre planter også klare seg uten luft. Det viktigste er at den har nok sukker. Ved vingjæringen omdanner gjærsoppen dette druesukkeret til alkohol og karbondioksyd. Dette er en reaksjon som skjer uten at det er luft til stede. En kaller denne kjemiske reaksjonen

alkoholisk gjæring.

Honningvann er blitt tilsatt gjær og plas­ sert på et varmt sted :

84

Den ferdiggjærte væsken destilleres:

Ved gjæringen dannes det alkohol og karbondioksyd av sukker.

Ved en gjæringsprosess kan en av all søt saft (fruktsaft, hon­ ning- eller sukkerløsning) framstille alkohol. En må tilsette gjær kunstig til de stoffene der den ikke kommer inn i safta på naturlig måte, slik som ved bærfruktene. Det blir framstilt druevin av druer, eplevin av epler, mjød av honningvann, kaktusvin av mange søramerikanske kaktuser. Gjæring i et bryggekar

Alkohol av stivelse

En rekke alkoholholdige drikkevarer blir ikke framstilt av søte safter, men av stivelsesholdig korn, som mais, hvete, bygg eller ris, ja til og med av poteter. Som vi vet, er stivelse nær beslektet med sukker og kan lett overføres til det. Dette må gjøres før alkoholframstillingen. For å få i gang denne prosessen blander en i ølbrygging bygg og malt i vann. Malt er spirt bygg, og det inneholder et enzym som på samme måte som spyttet overfører stivelse til sukker (maltsukker). Alkohol kan også framstilles av stivelse, men stiv­ elsen må først overføres til sukker.

En brygger øl av bygg (en setter til humle), farbrikkerer rom av sukkerrøravfall, whisky av rug, hvete og bygg, vodka av mais og poteter. I Norge har Vinmonopolet enerett til å lage og om­ sette alkoholholdige drikker. 85

Rein alkohol kan varmes opp i vannbad:

Alkohol antennes:

Den brenner med blålig flamme

På en brennevinsflaske kan det stå for eksempel 60 % — og det betyr at flaskas innhold består av 60 deler alkohol og 40 deler vann og andre bestanddeler. Ved en gjæringsprosess kan en få opp til 16% alkohol i en væske. Når alkoholkonsentrasjonen har nådd denne høyden, blir gjærcellenes virksomhet hemmet, og gjæringen stanser. For å få sterkere alkoholholdige drikke­ varer eller helt rein alkohol blir den gjærende væsken destillert. Dampen fanges opp og kondenserer igjen. En får da en væske med større alkoholinnhold fordi alkohol fordamper lettere enn vann. Her i landet er det straffbart å destillere alkoholholdige væskeblandinger. 86

Alkohol-test Det er en del bilførere og motorsyklister som kjører bil eller mo­ torsykkel når de er påvirket av alkohol. Politiet er spesielt på vakt overfor folk som setter seg bak rattet i beruset tilstand. Ved den minste mistanke må føreren blåse i «ballongen». På ballongen som er av plast — er det satt et lite rør. I dette røret er det et gulaktig stoff som blir farget grønt av alkoholdamp. Hvis dette er tilfelle når en bilfører har blåst i ballongen, blir det tatt blodprøve av ham. Den gir et mer nøyaktig mål på hvor mye alkohol han har i blodet. Hvis alkoholinnholdet i blodet overstiger 0,5%o (promillegrensen), blir bilføreren straffet.

Alkohol kan virke oppkvikkende når den blir nytt i små mengder. Den kan fjerne hemninger, og en blir lystig. Dette skjer nokså raskt, for alkoholen går fort over i blodet. Derfor er den også farlig. Allerede ved et alkoholinnhold i blodet på 1,5%o blir det forbigående lammelser i viktige nervesentrer, sansenes oppfattingsevne blir sterkt nedsatt. Ved 2,5 %o alkohol i blodet sløves bevisstheten, og ved 3,5 %o inntrer en alkoholforgiftning som til og med kan være dødelig. Ved enhver rus ødelegges en del hjerneceller for all tid.

Blas i ballongen: Alkoholdamp farger det lille røret grønt innvendig

Alkoholens egenskaper Alkohol er en vannklar væske med brennende smak. Den for­ damper lett, koker ved 78 °C og fryser ved 11 2 °C. Den brenner med blålig flamme, er lettere enn vann (1 liter veier 0,8 kg) er løselig i vann og er et godt løsningsmiddel.

Bruk av alkohol Kjemikeren kaller alkohol som er lagd av sukker og stivelse, etyllalkohol. Den blir brukt ikke bare til framstilling av alkohol­ holdige drikkevarer, men også som løsningsmiddel (jodtinktur), til desinfeksjon, til framstilling av farger, legemidler, lakk, hårvann og kosmetikk og til å fylle termometer med. Som brennstoff kommer den i handelen som denaturert sprit. For at den billige spriten ikke skal kunne bearbeides til alko­ holholdig drikk, blir den tilsatt giftige, bitre stoffer som gjør den ubrukelig og farlig som nytelsesmiddel. Metyllalkohol, som en får ved tørrdestillasjon av ved, er giftig. Denne giften fører til lammelse og blindhet og har oftest dø­ den til følge. Den blir brukt ved framstilling av farge og lakk og som løsningsmiddel.

Alkoholinnholdet målt med et densimeter:

Forskjellig alkoholinnhold

87

Vin har stått noen dager i en flat skål:

Rodfarging

Vinen blir sur

Alkohol går over til eddik Står en vinrest i en flaske til neste dag, vil det, også om vi setter i en ny kork og lar flaska stå kaldt, skje en forandring med vinen. Denne forandringen er så liten at vi kanskje ikke vil kjenne den, men en vinkjenner vil kunne det. Vin som har stått i flere dager i en åpnet flaske, smaker surt. 01 smaker også surt når det blir oppbevart på flasker som ikke er ordentlig lukket. Det er soppen som er årsak til at alkohol­ holdige drikker etter en tid blir sure. I motsetning til gjær­ soppen trenger denne soppen luft for å kunne «arbeide». Hvis luftas oksygen er til stede, omdanner soppen alkoholen til eddiksyre. Denne soppen, som fins overalt i lufta, kaller vi eddiksyrebakterier. Og det de er årsak til, kaller vi eddiksyregjæring. Da forbinder alkoholen seg med oksygenet i lufta (oksydasjon).

Eddiksyrebakteriene oksyderer ved hjelp av luftas oksygen alkohol til eddiksyre.

Forsiktig ! Livsfarlig i konsentrert form !

Eddik som vi bruker i husholdningen, er ikke noe annet en slik eddiksyre. Da den er altfor sterk i konsentrert form, blir den fortynnet med vann. Sylteeddik inneholder 7% eddiksyre og eddikessens 80%. Den såkalte iseddiken består av nesten rein eddiksyre, og kan på samme måte som eddikessensen bare brukes fortynnet. Eddik brukes ikke bare som krydder, men også som konserveringsmiddel når en legger ned agurk, løk, tomater, bønner o.a. I industrien blir eddiksyra brukt ved framstilling av plast.

Eddiksyrebakteriene oksyderer alkoholen

88

Gjæringens følger

Fra helmelk til sveitserost:

En lar gjærdeigen «gå» før en baker av den. Når en lager brød­ deig, kan en bruke surdeig. Melken blir tykk når den står noen dager. Ost blir framstilt av melk som har ostet seg. Yoghurt blir framstilt av melk som er blitt tilsatt løype. Av fint oppskåret hodekål kan en lage tysk surkål. En legger for i silo for å få konservert det. Det må bli surt. Kamp mot fordervelsen

Gjærsoppen og eddiksyrebakteriene fins overalt, og vi må beskytte næringsmidlene mot dem. Det gjør vi enten ved å drepe soppen ved oppvarming eller ved å hindre formeringen ved avkjøling. De små organismene trenger nemlig en viss fuktighet og temperatur for å være virksomme. Når vi vet det, kan vi forstå: .. . hvorfor røykt kjøtt er mer holdbart enn urøykt .. . hvorfor vi oppbevarer melk, smør og pølse i kjøleskap .. . hvorfor vi sylter frukt og bær for vinteren .. . hvorfor tørr frukt og tørre grønnsaker holder seg like godt som tørt kjøtt og tørrfisk .. . hvorfor næringsmidler som forderves lett, blir transportert i kjøleskap og kjølevogner .. . hvorfor dypfryst mat er holdbar i lange tider .. . hvorfor en «vakuumpakker» pølse og ost i plastposer .. . hvorfor hermetikkbokser blir lukket mens de er varme

Vi husker . . . hva vi mener med alkoholisk gjæring . . . hva forutsetningene for at vi skal kunne få en alkoholisk gjæring er . . . hvilke bestanddeler sukkeret spaltes i ved gjæringen . . . ved hvilke gjæringsprosesser det er nødvendig å tilsette gjær . . . hvordan vi kan få stivelse til å gjære . . . hvorfor alkoholinnholdet i en gjærende væske ikke kan bli mer enn 1 6 % . . . hvordan rein alkohol blir framstilt . . . hvorfor en kan kalle eddiksyregjæringen en oksydasjon . . . hvilken forskjell det er mellom eddik og eddiksyre

Løype får helmelk til å oste seg

Mysa filtreres av gjennom strie

Den formede osten legges i saltløsning

89

Slik var det på bestemors tid: Vaskedag uten vaskemaskin og vaskepulver

Vasking og rein­ gjøring

90

Fra vaskebrett til vaskemaskin

«Hvor glade ville ikke vi stakkars husmødre bli hvis det ble opp­ funnet noe som kunne hjelpe oss med klesvasken. Men at dette arbeidet kan erstattes av den amerikanske vaskemaskinen, tviler jeg sterkt på. Da må kuler utføre hendenes og øynenes arbeid, og kuler kan ikke se på hvilke steder deres arbeid er mest nødvendig.» Dette stod i et dameblad i 1857. Som om det var så viktig å se skitten som en vil vaske bort! Den amerikanske vaskemaski­ nen som kom på markedet i midten av det forrige hundreåret, kunne bare ta over en del av husmorens tungarbeid med vaskingen, den kunne skure og vri tøyet. På dette tidspunkt kjente man allerede sodaen. Det var den belgiske kjemikeren Ernest Sotvay (1838—1922) som hadde funnet opp en spesiell framstillingsmetode. Men fremdeles

holdt man fast ved vaskemetoder som den dag i dag blir be­ nyttet på mange avsidesliggende steder i Europa, Asia og Afrika. Som for 5000 år siden vætet man tøyet i elva, bearbeidet flek­ kene med alle mulige midler, trampet omkring på tøyet, skylte det om og om igjen i elva og vred det med hendene. Til slutt ble tøyet lagt utover på en tørr strand, der sola tørket og bleikte det. «Moderne husmødre» i byen hadde på den tiden et vaske­ rom med digre vannkjeler. På vaskedagen måtte det gjøres opp varme så de fikk nok varmt vann — for så mye visste man allerede da: Varmt vann er bedre til vasking enn kaldt. I dag ser alt helt annerledes ut: Opprøret mot den amerikanske maskinen var bare en motstand mot det nye. I vårt land står det nå en halv- eller helautomatisk vaskemaskin i nesten hvert annet hjem, og den gjør vaskedagen til en leik. Det har vi også utviklingen av vaskemidler å takke for. Da det første «moderne» vaskemidlet kom på markedet for omtrent 60 år siden, tok de fleste husmødre det nokså fort i bruk. I stedet for soda og såpe nyttet de vaskepulver. I dag kan vi nesten ikke finne oss til rette i det store tilbudet av slike vaskemidler. Nesten daglig lager den kjemiske indu­ strien noe nytt, men egentlig er det ene stort sett likt det andre. Og de har noe til felles — de er med og forurenser vassdragene våre.

Fysikk og kjemi i fellesskap har gjort klesvasking lett

1. Hva regner vi som hvitvask, kulørt vask og finvask? 2. Hvilke vaskepulver bruker vi for de forskjellige tekstiler (se på vaskepulverpakkene!) ? 3. L øs opp forskjellige slags vaskepulver i et glass kaldt vann! Hva kan vi se ? 4. Hvorfor skal ikke ulltøy kokes? 5. Hva kan vi bruke for å fjerne flekker? 6. Dypp to tøy lapper i matolje, og legg den ene i et glass med varmt vann og den andre i et glass med varmt såpevann. Dypp dem godt under vannet. Hva legger du merke til?

91

Fuktig lakmuspapir lagt på våt såpe:

Såpe

Såpeløsningen har samme egenskaper som en lutløsning

Fettete hender vasker vi helst med såpe. Bare på den måten får vi hendene helt reine. Såpe løser skitten fort og sikkert ut av tøyet også. Såpa er til tross for oppfinnelsen av moderne vaskepulver fremdeles vårt nyttigste og viktigste vaskemiddel. Såpe eller såpepulver som er løst i vann, kjenner vi allerede som såpevann. Det farger lakmuspapir blått og er altså en lutoppløsning. Men såpa selv, så rart det høres, er et salt. Vi får den når vi koker fett med lut. Og hva lut er, vet vi: Det er en kjemisk forbindelse mellom et metalloksyd og vann. Og fett? Det er også en kjemisk forbindelse: Fett er en forbindelse mellom en fettsyre og glyserol.

Fett er en kjemisk forbindelse mellom en fettsyre og glyserol.

Glyserol er en sirupsaktig, vannklar væske med søtlig smak. En bruker den til å smøre tørr hud med, som tilsetning til hudkremer, som kjolevæske i bilmotoren (frysepunkt -^20 °C), til framstilling av nitroglyserol (sprengstoff) og som tilsetning til trykkfarger som ikke skal tørke så fort (stempelputer). Ved såpeframstillingen kokes fett med lut, og den blir derved spaltet: Luten «frigjør» glyserolen og danner et salt med fett­ syra. Fett kokt i sterk lut:

Såpe er fettsyras salt.

Koker vi fett med lut, får vi såpe

92

For å få ut den faste såpa av såpeløsningen må en sette til koksalt (NaCI). Da utskilles glyserolen og resten av luften. Kjemesåpe er som regel en fast natriumsåpe. Grønnsåpe er en bløt kaliumsåpe. Toalettsåpe består av reint fett (f.eks. olivenolje) som er til­ satt farge- og luktstoffer. Medisinske såper inneholder desinfiserende stoffer. Såpepulver er framstilt av tørket kjernesåpe og tilsatt for­ skjellige kjemiske stoffer.

Det kommer an på vannet Før samlet husmødre opp regnvann for å vaske i det. I slikt vann skummer såpa svært godt, og det er viktig for vaskingen. I kjelde-, brønn- og grunnvann skummer den derimot ikke så godt, fordi vannet inneholder kalk. Regnet tar opp litt karbondioksyd på veien fra skyene ned til jorda, og det dannes da karbonsyre. Siver vannet gjennom kalkholdige jord- og stein­ lag, angriper karbonsyra kalken. I kjelde- og brønnvann er det altså oppløst mer eller mindre kalk. Kalken, som er livsnød­ vendig for havdyr til oppbygging av skallene deres, er en ulempe når en skal vaske. Såpa skummer dårlig i kalkholdig vann. Vi kaller det hardt vann. Regnvann er derimot bløtt vann.

Etter kalkinnholdet skiller vi mellom hardt og bløtt vann.

Vannet kokes i et reagensglass:

Det danner seg et grått belegg på inn­ siden av glasset (kjelestein)

________________ __ ________________ I, Vannet er ikke like hardt overalt, det er avhengig av grunnen. En kan angi vannets hardhet i hardhetsgrader, og det er funnet vann fra sandstein med 1°dH, fra grunnfjell med 2,8 °dH, fra kalkstein med 16 °dH og fra skjellsand med 37 °dH. Hardhetsgrad én (1 °dH) betyr at det er 10 mg kalsiumoksyd (CaO) pr. liter vann. Naturligvis kan vi vaske oss i hardt vann også, men det er ingen mening i å bruke såpe. Såpa må nemlig først binde kalken i vannet før den kan skumme og være med i vaskingen. På van­ net flyter det små, grå flak, kalksåpe, som er uløselig i vann.

Saltsyre helles over kjelesteinen :

Løsbar natrium- og kaliumsåpe forbinder seg med kalk til uløselig kalksåpe. 93

Såpe i hardt vann tilsatt soda ristes:

Gjør vannet bløtt først! En dyktig husmor sparer på alt, også på såpe. Men det er ikke det samme som at en sjelden vasker seg med såpe. I dette til­ fellet spiller ikke sparsomheten så stor rolle. Men når en har store klesvasker, må en tilsette mye såpepulver. Dessuten setter den uløselige kalksåpa seg fast i tøyet og gjør det grått og trist. For å unngå dette brukte man tidligere soda. I dag bruker en forskjellige andre stoffer som forbinder seg med kalken i van­ net til et uløselig stoff som felles ut.

Det dannes mye såpeskum

Soda binder kalken i vannet og gjør det bløtt.

Sot løst i vann filtreres:

Det er ikke bare kalk som er oppløst i hardt vann. Det fins også andre salter oppløst, f.eks. gips. Når en koker vann, setter disse stoffene seg som et gråbrunt lag i kjelen. Vi kaller det kjelestein.

Vaskemaskinen

Soten blir igjen på filtrerpapiret

Sot i såpeløsning ristes og filtreres:

Soten går sammen med vannet gjennom filtrerpapiret

94

Den tid da man måtte samle regnvann til vasker, er heldigvis forbi. Store klesvasker er ikke noe problem for husmoren hvis hun har en moderne maskin og kjemiske vaskemidler. Forvask — sparer bløtleggingen. Vann trenger inn i tøyet, fibrene sveller ut, og skitten løsner. Hovedvask —sparer innsåping, skuring og koking. Bløtt, varmt vann har lav overflatespenning, og det kan trenge inn i tøyet +il hver smusspartikkel. Smuss er fett fra kroppen blandet med støv- eller sotpartikler. Såpevannet angriper fettet og fordeler det i bitte små dråper. Skummet tar opp smusspartiklene. Skylling — sparer manuell skylling. Gjentatte ganger renner reint vann gjennom vasketrommelen og tar opp de smusspartik­ lene som er innhyllet i skummet. Sentrifugering — sparer vriing. Ved hjelp av sentrifugalkraften blir vanndråpene presset ut av tøyet. Tørking — sparer opphenging. Varm luft blåses gjennom tøyet, og de siste vanndråpene forsvinner. En vaskemaskin virker på tøyets reingjøring på to måter, me­ kanisk og kjemisk.

Lenger kommer man ikke Daglig kommer nye vaskemidler på markedet. De dukker fram som paddehatter, og det ene midlet påstås å være bedre enn det andre. De såkalte syntetiske vaskemidlene får i dag større og større betydning. Disse vaskemidlene inneholder ikke såpe, og er derfor nøytrale. Da det i dette tilfellet heller ikke kan dan­ nes kalksåpe, høver disse vaskemidlene for både bløtt og hardt vann. Når det gjelder emulgering av fett og evne til å fjerne smusspartikler, overgår midlene såpa. Dessuten kan skumkraften reguleres etter behov. Ved tilsetning av optiske bleikemidler blir tøyet «strålende hvitt». De omdanner de usynlige ultrafiolette strålene til synlig lys. Men stoffene virker skadelige når de slippes ut i vassdragene.

Vaskemiddel løst i vann:

Lakmuspapiret blir blått

Lakmuspapiret viser ingen reaksjon

Vasking uten vann

En dress og en kappe blir like reine som en skjorte og en duk når de blir vasket i vaskemaskinen, men dessverre mister de formen. De krymper, og fargene ser ofte utvaskede ut. Derfor vasker en ikke dresser, kjoler og frakker, men renser dem kje­ misk. Da kommer de ikke i berøring med vann, men med for eksempel bensin. (Men bensin er svært ildsfarlig, og derfor bruker en nå oftere andre, ikke brennbare væsker i renseriene.) Med kjemiske løsningsmidler kan nesten enhver flekk fjernes. Behandling med spesielle midler er nødvendig bare når tøyet er ekstra skittent.

Vi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

husker . hva såpe blir framstilt av . hva fett er . hvorfor såpe er et salt . hvilke såpetyper det fins . hva som er hardt vann, og hva som er bløtt vann . hvordan vannets hardhet angis . hvordan en kan få hardt vann bløtt . hvordan en moderne vaskemaskin arbeider . hvilke fordeler syntetiske vaskemidler har framfor såpe . hvorfor noe tøy må renses kjemisk

95