Alternativ energi –
eller fornybar energi, er solkraft og vindenergi.
Disse skal være mer miljøvennlig og forurensningsfri,
sammenlignet med tradisjonelle energiformer
som olje, kull, vannkraft og atomkraft.
Et vesentlig problem er at de produserer lite energi.
Et annet vesentlig problem er at de krever store beløp i offentlig støtte.
Offentlig støtte åpner for sløsing, korrupsjon, svindel og det som verre er.
Det blir finansiert ved at staten tar verdier fra verdiskapning som bl.a. er basert på tradisjonelle energiformer.
– Vindkraft er lite effektivt og for resurskrevende å bygge ut i stor skala.
(Og er en støyplage og et lokalt miljøproblem.)
– Bølgekraft er ineffektivt og har begrenset tilgjengelighet.
– Vannkraft er ødeleggende for lokalmiljø og har lav tilgjengelighet.
– Kullkraft er lett tilgjengelig, men svært skitten.
(Utslipp av radioaktivitet fra kullkraftverk er mye mye større enn fra kjernekraftverk.)
– Olje og gass er så langt de nest beste alternativene etter kjernekraft mhp. miljøvennlighet.
Fotoner kan skapes av at elektroner beveger seg mellom skallene i et atom,
som så lager stråling i form av lys.
Atom –
består av en atomkjerne med elektroner i bane.
Atom er en partikkel med nøytral ladning
som består av en positivt ladet atomkjerne
med negativt ladete elektroner
i kretsløp rundt kjernen
med en fart opp mot lyshastigheten.
Atomer er så små, at det går omtrent 10 × 109
(10 milliarder) på en meter.
Atomets ytre diameter er i størrelsesorden 1Å,
bestemt av det ytterste elektronet.
I naturlig tilstand finnes 92 forskjellige grunnstoffer
som kan danne uendelig antall ulike molekyler.
Atomkjernen består av protoner og nøytroner
som er i bevegelse inne i kjernen.
Atomkjernens diameter er ca. en titusendel av ytre diameter (10^-14 m).
Hvis atomkjernen ble forstørret til en millimeter ville atomets diameter være 1 km.
99,999999999999% av et atoms volum er bare tomt rom.
Atomkjernens masse er mindre enn summen av kjernepartiklene.
Atomkjernens egenskaper bestemmes av om den har et ekstra, eller mangler et nukleon.
Nukleoner er protoner og nøytroner
bygget opp av tre kvarker som er i bevegelse
og holdes sammen av den sterke kjernekraften som formidles av gluoner.
Protonet er bygget opp av to oppkvarker og en nedkvark (uud).
Samlet ladning i protonet er +e.
Selv om den elektriske ladningen fører til at protonene frastøter hverandre,
så virker fargekraften (den sterke kjernekraften) sterkere.
Nøytronet er bygget opp av en oppkvark og to nedkvarker (udd).
Nøytral ladning.
Et nøytron kan beta-henfalle til et proton, pluss et elektron og et antinøytrino,
ved at en av nedkvarkene blir til en oppkvark.
– Kvarker er materiepartikler og finnes i 6 ulike smakstyper
(onsstb).
hver med tre farger (rgb),
bundet sammen av gluonpartikler.
Kvarkenes fargeladning, den sterke kjernekraften,
binder kvarkene sammen,
vha. gluon-partikler, til fargenøytrale hadroner.
Kvarkenes diameter er mindre enn
én milliartedels milliartedels (10^-18) meter,
titusen ganger mindre enn protonets diameter.
– Leptoner er en
fellesbetegnelse på
elektroner,
myoner,
tau
og
deres tilhørende nøytrinoer.
– Gauge-bosoner er kraftbærende partikler, slik som fotoner, W&Z-bosoner og gluoner:
· Fotoner formidler elektromagnetisk kraft.
· W&Z-bosoner formidler svak kjernekraft i radioaktiv β-stråling.
· Gluoner formidler sterk kjernekraft og
binder sammen kvarker til protoner.
Historikk:
For 13,7 milliarder år siden. Noen minutter etter Big Bang
ble atomkjerner dannet.
Etter 300000 år ble de første atomer produsert.
Etter et par milliarder år oppsto tyngre atomkjerner i senteret av massive stjerner.
Demokrit (460-370 fvt.) satte fram tanken om at alt er sammensatt av små, ikke-delbare biter,
som han kalte atomer etter ‹atmos› som var det greske ordet for ‹udelelig›.
1871. Dimitry Mendeleev ordnet elementene i det periodiske system.
1911. Ernest Rutherford oppdaget atomkjernen.
En radioaktiv kilde ga en stråle av høyenergetiske alfapartikler (heliumkjerner)
som ble skutt mot en fast blink av gullfolie.
En sinksulfid-skjerm detekterte resultatet.
Noen av partiklene ble kraftig avbøyd.
Han konkluderte at det måtte være en kjerne inni atomet som var
lite, tungt og positivt elektrisk ladet.
1920. Rutherford oppdaget protonet.
Alfapartikler ble skutt på nitrogengass som ble til hydrogen og oksygen.
Konklusjonen var at hydrogenkjernen måtte være en elementærpartikkel som inngikk i andre kjerner.
1932. Rutherford oppdaget masseenergiloven.
1932. James Chadwick oppdaget nøytronet.
Ved å skyte alfapartikler på beryllium ble det
observert nøytral stråling som kunne gå gjennom 200 mm bly.
Det måtte være et nøytron, en til da ukjent, tung partikkel.
Atombombe –
Kjernevåpen,
er unike våpen som dreper i tre omganger:
i trykket, varmen og strålingen.
Ved militær bruk sprenges bomben oppe i luften.
I fisjonsbomber spaltes tunge grunnstoffer (uran eller plutonium)
til lettere atomkjerner.
I fusjonsbomber (hydrogenbomber) smelter lette hydrogen-atomer sammen til helium,
og gir en mye høyere sprengkraft enn fisjonsvåpen.
Problemet er at de er for store og tunge til å kunne brukes,
men
avskrekkningseffekten er blitt mindre
fordi det kreves symmetrisk respons.
En atomsprengning kan detekteres på to måter,
enten ved seismikk eller ved utslipp til luft.
12.12.1952. Chalk River nær Ottawa i Canada
var verdens første atomreaktor-ulykke.
Under en test gikk flere ting galt.
Misforståelser, feilvurderinger og feilaktige avgjørelser.
INES skalaen 5.
29.09.1957. Kysjtymulykka på Mayak-anlegget i Sverdlovsk-regionen i Sør-Ural i Russland
på grensen mellom Russland til Kasakhstan i Uralfjellene.
En dårlig vedlikeholdet lagertank med atomavfall eksploderte
som førte til et utslipp av nærmere 100 tonn radioaktivt materiale
ble spredt ut over et område på 20 000 km².
272 000 mennesker ble evakuert.
Kysjtym var en hemmelig by like ved anlegget.
07.10.1957. Windscale-ulykken,
i nærheten av det sivile kjernekraftverket Calder Hall
i Sellafield i nordvest England på Irskesjøen.
Reaktoren fremstilte plutonium for militær bruk.
Luftavkjølingen ble stengt.
21.01.1969 Lucens, Sveits.
INES skalaen mellom 4 og 5.
1972. En brann i Gulf Uniteds anlegg i New York
forårsaket spredning av en ukjent mengde plutonium,
slik at anlegget måtte stenges permanent.
1973. Oljekrisen.
31.12.1978. Belojarsk, Sovjetunionen.
1979. Three Mile Island.
November 1952. USA sprengte sin første fusjonsbombe, en 17-megatonns hydrogenbombe, ved Enewetak- atollen på Marshalløyene i Stillehavet
Bomben var 500 ganger kraftigere enn Nagasaki-bomben.
26.04.1986. Tsjernobyl-katastrofen i Ukraina.
Gjenvinningsanlegget Savannah River
var utslippene av radioaktivt jod ti ganger større enn ved ulykken på Three Mile Island.
September 1994. Eksplosjon i forskningsreaktoren Serpong i Indonesia.
Metangass som hadde sivet ut fra et lagerrom,
ble antent da en av arbeiderne tente seg en sigarett.
1999. Trojan-reaktoren i Oregon.
Mens teknikere holdt på å overføre brukt brensel til tørrlagring,
oppdaget de at det beskyttende sinkkarbon-belegget
hadde begynt å produsere hydrogen,
noe som forårsaket en liten eksplosjon.
August 2003. Strømstans i nordøstlige USA.
Det viste det seg at mer enn et dusin atomreaktorer i USA og Canada
ikke hadde ordentlig vedlikehold av de dieseldrevne reservegeneratorene.
30.09.1999 Tokai Mura nordøst for Tokyo i Japan.
25.07.2006. Forsmark, Sverige.
11.03.2011. Fukushima i Japan.
1961. Reaktorulykke i ubåten K-19. 8 dødsfall og mer enn 30 personer ble eksponert for stråling.
1968. Reaktorulykke i ubåten K-27. 9 drepte og 83 skadde.
1985. K-431.
INES skalaen
(International Nuclear Event Scale),
er basert på Richters skala
for å vurdere alvorlighetsgraden av en kjernefysisk katastrofe.
INES skalaen går fra 7 til 1:
7 – representerer en stor katastrofe.
6 – er en alvorlig ulykke.
5 – er en ulykke med lokale konsekvenser utover.
4 – er en ulykke med lokale konsekvenser.
3 – er en alvorlig hendelse.
2 – er en hendelse.
1 – betyr en uregelmessighet.
Atomkraftmikroskopet –
(atomic-force microscope)
kan ta bilder av enkelt-atomer.
1981. Scanning Tunneling Microscope ble oppfunnet
ved IBMs forskningsinstitusjon i Zürich i Sveits.
Fysiker Gerd Binning (1947) fra Tyskland, var med på utviklingen.
1986. Binning mottok Nobelprisen i fysikk for mikroskopet.
1986. Atomkraftmikroskopet ble oppfunnet av
Gerd Binning,
fysikkprofessor Christoph Gerber fra Sveits
og den amerikanske fysikeren Calvin Quate.
2016. Kavliprisen i nanovitenskap gikk til oppfinnerne av atomkraftmikroskopet.
Mineralet tungspat (barytt)
består av tungt oppløselig bariumsulfat.
– Bariumsulfat brukes som røntgenkontrastmiddel i tarmsystemet
fordi det demper røntgenstrålenes gjennomtrengningsevne
og løses ikke opp i tarmen.
Det går rett ut igjen og blir altså ikke værende i kroppen.
Normalt brukes mellom 50 og 100 gram for å få ønsket effekt.
Batterier bør kunne gi:
– mye kraft på kort tid,
– tåle mye kulde
– tåle høy varme
– ha lang levedyktighet
– og bestå av miljøvennlige materialer.
Batteri –
omdanner kjemiske forbindelser til elektrisk energi.
Alle batterier er bygd opp av tre deler:
anode, elektrolytt og katode.
Det lages strøm når elektroner går fra anoden, via ledningen og motoren, til katoden.
Samtidig går det en strøm av ioner (positivt ladete atomer) direkte fra katoden, via elektrolytten, til anoden.
Elektrolytten er laget i et materiale som er god til å lede ioner,
men dårlig til å lede elektroner.
Elektronene må derfor gå en omvei via motoren for å komme fram.
– Oppladbare batterier finnes av tre typer:
Li-Ion, NiMH og NiCd.
Lading og utlading er en selvdestruktiv prosess
hvor batteriet gradvis brytes ned av oksidasjon og reduksjon (elektroner ut og elektroner inn).
Jo langsommere det skjer, desto mer bedre for batteriet.
Lang oppladingstid er mer skånsomt for kjemiske batterier,
gjerne nær brukstiden under utlading.
Et optimalt batteri skal både ha
høy spenning (høy effekt på kort tid),
dvs. høy effekt på kort tid,
og langvarig effekt.
Materialene må også tåle
at batteriet lades opp og ned
uten at materialet kollapser.
Brenselceller –
er batterier som lades med hydrogen.
Hydrogen-protoner (H+)
slippes gjennom en membran-elektrolytt
til oksygen på den andre siden
i et motsatt elektrolyseprosess.
Elektronene som frigis gir strøm.
Restproduktet blir vann (H₂O).
Ingen uheldige biprodukter (som NOx).
Ingen lading, slik som batterier.
Større virkningsgrad, (men avhengig av hvordan hydrogenet i utgangspunktet lages).
Hydrogen kan produseres fra naturgass, kullgass, metanol, oa. som inneholder hydrokarboner.
Problemet er at hydrogengass tar mye plass.
Derfor brukes metanol og metaller.
Noen brenselcelle-varianter
kan tilføres energi slik at det produserer sitt eget drivstoff i en revers prosess.
Historikk:
I januar 1839 demonstrerte
den tyske teknologen Christian Friedrich Schoenbein (1799-1868)
prinsippet for første gang
da han rapporterte om strøm dannet ved å kombinere hydrogen og oksygen.
I 1844/1845 presenterte
den britiske fysiker, ingeniør og advokat William R. Grove (1811-1896)
den første brenselcelle elektrisitetsgeneratoren
bestående av 10 seriekoblede celler,
med hydrogen-anode og oksygen-katode,
som ble tilført hydrogen vha. syrekorrodert sink.
Dessverre ble oppdagelsen overskygget av Werner von Siemens dynamoutvikling i 1866.
I 1905 presenterte Wilhelm Ostwald og Nernst en generell teori om brenselceller.
På 1900-tallet ble olje lett tilgjengelig i store mengder og forbrenningsmotoren ble utviklet av
Carl Friedrich Benz og Gottlieb Daimler, og førte til
at brenselceller nærmest helt ble glemt.
På 1960-tallet ble brenselceller tatt i bruk i USAs romfartsindustri.
Fordelen var at det samtidig ble produsert vann.
Den 21.08.1965 var Gemini 5 den første romfergen som benyttet en polymer elektrolytt membran brenselcelle istedet for batterier.
Senere ble alkaliske brenselceller med bedre ytelse brukt i Apollo ferdene
bla. måneferden i 1969.
1973. Den første oljekrisen.
På 1990-tallet ble det laget 12 volts bilbatteri på 25 W.
Bølger –
er matematiske funksjoner som kan beskrive posisjonen til partikler,
avhengig av variabler som f.eks. tid.
Bølger finnes ikke i naturen,
og de er ikke partikler.
De er kun partikkelbevegelser som noen oppfatter som bølger.
Det finnes ingen bølger på stranda.
Det er bare partikler der.
Bølge er den funksjonen partikkelen beveger seg etter.
Det er ikke noe som heter lysbølgepartikler.
Lysbølger beskriver fotonenes bevegelser.
Det eneste som kan observeres er partikler,
og så danne matematiske funksjoner som beskriver hvordan de har oppført seg.
Det er en vanlig feil å si at det finnes matematikk ute i naturen,
fordi matematikken kan brukes til å beskrive naturen.
Man blander sammen det som skal beskrives og beskrivelsen.
Bølger er en form for bevegelse som kan forekomme i væsker som vann.
Man kan forestille seg bølger i luft (lydbølger)
fordi vi kan måle at disse oppfører seg på lignende måte som i vann.
Partiklene (som vann- eller luftmolekyler) kan delta i en bølgebevegelse, men er ikke selv bølger.
CERN –
Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire.
European Laboratory for Particle Physics
er
det internasjonale europeiske forskningssenter og akselrator-laboratorium for partikkelfysikk i Genève i Sveits.
1990. Briten Tim Berners-Lee ved CERN oppfant WWW, HTTP og HTML.
CO₂ –
Karbondioksid består av et karbonatom og to oksygenatomer.
Det er 0,035% CO₂ i atmosfæren.
Naturen selv står for nesten 99% av CO₂-utslippet.
Høyere CO₂-nivå fører til mer plantevekst,
som igjen drar CO₂ ut av atmosfæren.
CO₂ bidrar med 22% til drivhuseffekten,
som gjør at temperaturen ikke blir for lav.
For mye CO₂ kan imidlertid gi for mye drivhuseffekt som kan medføre global oppvarming.
CO₂ bindes som kalkstein i havene,
som blir til havbunnsskorpe og resirkuleres
til mantelen ved subduksjon.
Dobbeltspalte-eksperimentet –
har vist at det er mulig for en partikkel å være to steder på en gang.
Ett elektron kan gå gjennom to spalter samtidig.
En anordning fyrer av en partikkel mot en vegg
med to spalter
som partikkelen kan passere gjennom.
En skjerm kan registrere at partikkelen treffer.
Dette vises som en prikk (x) for hvert treff.
Partikkelen kan f.eks. være et foton, nøytron eller et elektron.
Etter å ha fyrt av mange elektroner ville en forvente
at det enkelte elektron velger en av spaltene
slik at det etterhvert dannes
to striper på skjermen.
Istedet får man mange striper i et interferensmønster.
Grunnen er at partikkelen beveger seg som en bølge på vei
fra kanonen, til veggen og til skjermen.
De lager ikke bølger, men de er bølger.
Og bølgen går gjennom begge spaltene samtidig.
Ψ = bølgefunksjonen sier at alle partikler også kan beskrives som bølger.
Man vet ikke hva bølgefunksjonen «egentlig» er,
bare at den gir en god beskrivelse av naturen på mikronivå.
Albert Einstein –
var en tysk jøde
født 14.03.1879 i Ulm i Württemberg, Tyskland.
1880. Familien flyttet til München for å starte en elektrisk forretning.
1881. Søsteren Maja ble født.
1884. Begynte på en katolsk grunnskole.
1894. Familien flyttet til Milan i Italia.
1896. Universitetet i Sveits.
Våren 1900. Fullførte studiene og ble uteksaminert ved høyskolen i Zurich.
13.12.1900. Publiserte en avhandling om krefter mellom molekyler i tidsskriftet «Annalen der Physik».
1901. Ble sveitsisk statsborger.
1902. Begynte å jobbe som kontorist
på et sveitsisk patentkontor i Bern.
På fritiden beskjeftiget han seg med problemer i fysikk.
1903. Gift med matematikeren Mileva Maric.
1904. Hans første sønn, Hans Albert, ble født.
1905. Doktorgrad i Sveits.
I 1905 fremsatte han tre arbeider som hver var revolusjonerende:
– Den spesielle relativitetsteorien.
– Den fotoelektriske effekt.
– Brownske bevegelser.
Den fotoelektriske effekt
går ut på at lys er partikler
som kan produsere elektrisitet
ved kollisjon med metall.
Ved å betrakte lys som bestående av lyspartikler, fotoner, med energi:
E = h × f.
h er Plancks konstant.
f er frekvensen.
Brownske bevegelser, ga belegg for at molekyler og atomer er reelle fysiske objekter.
Sommeren 1905. Einsteins spesielle relativitetsteori
gir som konsekvens
er at masse og energi er to sider av samme sak. E=mc².
Einstein brukte lysets konstante hastighet i alle referansesystemer som premiss,
og viste dermed at tiden ikke er en konstant i alle systemer.
1906. Publiserte en artikkel om kvantemekanikk.
1908. Publiserte en artikkel om stråling.
1909. Utnevnt til ekstraordinær professor ved universitetet i Zürich.
1911. Professor i fysikk ved universitetet i Zürich.
1914. Ble professor i Berlin og tok tilbake sitt tyske statsborgerskap.
1915. Den generelle relativitetsteorien forklarte gravitasjon.
1919. Skilte fra Mileva.
1919. Gift med kusinen Elsa Lowenthal.
1921. Nobelprisen i fysikk for den fotoelektriske effekt =
E = hc/λ.
1922. Besøkte Japan, Palestina, Spania.
1930. Besøkte Usa og England.
1930. Elsa døde.
1933. Av politiske grunner frasa han
seg sitt tyske statsborgerskap og emigrerte til USA.
1940. Ble amerikansk statsborger.
Den 18.04.1955 døde han på Princeton Hospital i USA i en alder av 76 år.
Patolog Thomas Harvey tok ut Einsteins hjerne.
Det ble tatt bilder av hjernen fra alle vinkler,
før den ble delt opp i 240 biter som ble festet i mikroskopglass.
Egg –
har en gassblære i den ene enden som vokser ved lagring.
Ved havnivå er koketemperaturen i vann 100°C.
Ved lavt lufttrykk koker vann ved lavere temperaturer enn 100°C.
F.eks. i høyden i den norske fjellheimen på over 1200 moh. koker vann ved 96°C.
Derfor tar det lengre tid å koke egg på fjellet.
Over tusen meter krever hardkokt egg ca. 10% lengre koketid
eller ca. 1 minutt ekstra.
Eller man kan forsøke å koke vannet under trykk;
f.eks. ved å sitte på kjelen dersom en har dårlig tid.
Ferske egg har en pH på 7,6.
Gamle egg har en pH på 8,7 og er lettere å skrelle etter at de er kokt.
Elektron –
er en lepton materiepartikkel
med diameter mindre enn 10^-18 meter
som har negativ elektrisk ladning på -1,
som tiltrekkes av kjernen av den elektromagnetiske kraften
og går i bane rundt atomkjernen med hastighet opp mot c.
Elektronets diameter er mindre enn 10^-18 meter;
titusen ganger mindre enn protonets diameter.
Masse (0,511 MeV/c2).
Et elektron kan gå gjennom to hull samtidig, (som en bølge).
Eller hvis et elektron befinner seg på den ene siden av en vegg,
kan den i neste øyeblikk være på andre siden, (tunneleringsprinsippet).
Elektronspinn er en innebygd kvantefysisk egenskap
som illustreres ved at elektronet roterer og dermed skaper et magnetisk felt.
Elektronet kan spinne i alle retninger: høyre, venstre, opp, ned, frem og tilbake.
De kan også skifte snurreretning veldig brått.
Spinn mot høyre er det samme som at elektronet snurrer oppover og nedover samtidig.
Superposisjon betyr at den kan være i to tilstander samtidig, f.eks. at den snurrer mot venstre og høyre samtidig.
Elektronspinn krever ikke energi for å opprettholdes.
Radioaktiv β-stråling er et elektron og et nøytrino.
Historikk:
1897. J. J. Thomson oppdaget elektronet vha. et delvis evakuert katoderør.
1913. Bohrs atommodell. Elektronene går i baner rundt atomkjernen.
1924. Louis de Broglie oppdaget at elektroner også oppfører seg som bølger,
på samme måte som lys er både bølger og partikler.
1927. Bohrs komplementaritetsprinsipp går ut på at elektroner har både bølge- og partikkelegenskaper.
Energi forekommer i form av bevegelse, varme, kjemi, høyde, ol.
Mengden energi er konstant, og kan omformes til andre former for energi.
F.eks. kan kjemisk energi i bensin omgjøres til bevegelsesenergi i en bilmotor,
som omgjøres til høydeenergi når bilen er kommet opp på en bakketopp, osv.
Energi (E) måles i Joule (J) eller Watt-sekund (Ws) eller Watt-timer (Wh).
1 J = 1 Ws.
Bevegelsesenergi = ½mv².
Elektrisk energi (E) = spenning × strøm × tid.
Kjøkkenwattmetre måler kun effekt (som er energiforbruk i øyeblikket).
(Egentlig måler de bare strøm, og forutsetter at spenningen er konstant.
Dermed kan det bli en feilvisning,
som øker med kvadratet av variasjonen fra 230 volt).
Energiproduksjon –
bør være effektiv, miljøvennlig, sikker, billig, ren og pålitelig.
Atomkraft oppfyller disse kravene best.
Vindkraft oppfyller disse kravene minst.
Et viktig kriterium for enhver produksjon er pålitelighet.
Man må kunne regne med at en leverandør leverer det kunden/forbrukeren forventer;
fabrikker, sykehus, kontorer og boliger må ha en pålitelig strømleverandør.
Fossilt brensel og atomkraft produserer energi til en kostnad av 20 øre/kWh.
For vind-energi er kostnaden omtrent det dobbelte.
Graden av orden minker,
når graden av entropi øker.
Entropi –
er uorden (kompleksitet/kaos/energi-fortynning) i et termodynamisk lukket system.
Termodynamikk er læren om hvor mye arbeid en får fra termisk varme-energi.
Et saltkrystall har lav entropi. Oppløst i vann er entropien høy.
I isolerte systemer er entropien konstant eller økende.
Verden tenderer mot høyere entropi og mer kaos.
Ting har en tendens til å bli rotete.
Det viser seg at det ikke er mulig å rydde opp, uten samtidig å rote
til minst like mye et annet sted.
Begrepet blir også brukt i andre sammenhenger. Bla. i informasjonsteori som mål for informasjonsinnhold.
Termodynamikkens andre lov brukes av kreasjonister
for å begrunne at alt går mot kaos,
hadde det ikke vært for en skaper som lagde orden.
Men de forstår ikke at det bare gjelder isolerte systemer.
Verken menneskekroppen eller jorda er
lukkede systemer, men får tilført energi utenfra.
Redusert entropi på Jorda er et resultat av økende entropi på Sola.
Åpne systemer som får tilført energi utenfra kan minke sin entropi.
Man kan skille mellom ‹ordnet› og ‹uordnet› energi.
Man kan gjøre nyttig arbeid (rydde opp),
hvis man samtidig gjør om ordnet energi til
uordnet energi, (f.eks. elektrisitet til varme).
Varme er den mest uordnede energi man vet om.
Det vil stort sett si
at man ikke kan gjøre om varme til annen energi uten at man samtidig
gjør om like mye annen energi til varme.
Mao, ingen gevinst.
(Man kan gjøre noen triks vha. andre former
for orden og uorden,
men nettoresultatet er alltid det samme: økende uorden)
I forbindelse med avkjøling er poenget at to lunkne gjenstander er mer
uordnet enn én kald og én varm gjenstand, selv om den totale
varmeenergien er den samme.
Dvs. at dersom man ønsker å avkjøle en gjenstand
må man tilføre ordnet energi i en eller annen form.
Hvis vi ser på hele universet som et lukket system
så vil det stadig få større og større entropi.
Ikke se for deg universets ekspansjon som at alle galakser fjerner seg fra et sentrum.
Fordi ekspansjonen skjer overalt,
det er rett og slett rommet selv som øker;
dvs. at avstandene øker overalt
pga. det enorme trekket i universet
som skaper frastøtende gravitasjon.
Når man tenker over det,
kan man tolke økte avstander
som at tiden går raskere der ute,
ettersom vi ikke blir påvirket av den samme gravitasjonen.
At universet faktisk utvikler seg i én retning
er nettopp innholdet av den 2. termodynamiske grunnloven
– universet beveger seg mot stadig økende entropi (uorden).
Eksempel: Blander du en halv kopp med varmt vann
og en halv kopp med kaldt vann,
vil vannet i koppen etter ganske kort tid være lunken,
denne prosessen går av seg selv.
Og det er ingen vei tilbake
– man får aldri til at vannet skiller seg i to regioner
med varmt og kaldt vann,
uten å tilføye energi utenfra.
Det er ikke noe «hensikt» at det er slik, bare et målbart faktum.
dd>Og at mennesket kom fram som et mellomledd i utviklingen av artene
kan heller ikke sies å ha vært et ønsket resultat
– det er ikke en nødvendig forutsetning at det forholder seg slik.
Vi har naturlovene og spesielt de termodynamiske grunnlovene
som driver utviklingen av universet framover.
Og disse naturlovene driver universet til en sikker død
- som inntreffer når maks. entropi (eller uorden) har inntruffet.
Universets skjebne er å bli til en død materiesuppe
med lik temperatur og tetthet. Hensikt?
Tyngdekraften kan føre til lokalt lavere entropi lokalt
kun hvis vi ignorerer at et system holdt sammen av gravitasjon over tid vil gi fra seg varme.
Ta solsystemet som et eksempel.
Solen utgjør det meste av massen i vårt solsystem.
Det store trykket som gravitasjonen fører til i solen gjør at prosesser settes i gang som frigjør en del av energien i materien
og stråler denne ut av systemet igjen.
Energien tappes fra systemet.
Dermed får man enkelt sett en lavere entropi lokalt mot at entropien øker globalt.
Et prisme splitter lyset til et spekter.
Newton viste at fargene
ikke kunne splittes ytterligere.
Dvs. at hvitt er en blanding av mange farger.
Farger –
Newton fant ut at hvitt lys som brytes i et prisme (dispersjon), består av sju grunnfarger,
(ROGGBIF).
Brunt og rosa finnes ikke i fargespektret.
De fleste farger kan gjenskapes på en skjerm.
Men ikke nøyaktig.
Mange tror at dersom vi justerer litt på bildet
ved å velge korrekt eksponering,
belysning og fargetemperatursetting,
kan vi få tilbake et korrekt resultat.
F.eks. gult.
Når vi forstørrer ser vi at der vi opplever gult,
er det faktisk ikke noe gult overhodet.
Det er bare røde og grønne prikker/streker (pixler).
Når vi ser rødt og grønt på samme sted (langt nok unna skjermen),
opplever vi dette som gult.
Dette er et eksempel på det vi kaller additiv fargeblanding.
Den følger andre lover enn de vi er vant med
når vi maler og bruker et malerskrin
(da bruker vi subtraktiv fargeblanding).
Det var Newton som fant lovene for additiv fargeblanding allerede på 1600-tallet,
og det er hans prinsipp vi bruker i farge-displayer den dag i dag.
Newton er også kjent for å ha laget et fargespekter
ved å sende sollys gjennom et trekantet prisme av glass.
Han fikk fram hele det synlige spekteret med farger
fra dyp rødt, via oransje, gult, grønt, blått, indigo og fiolett.
Huskeregel er ROGGBIF.
Disse fargene er spesielle og kalles spektralfarger.
Spektralfarger er karakterisert ved én bølgelengde,
og det er aldri mulig å lage en spektralfarge med to andre spektralfarger.
For vi kan aldri vha. rødt og grønt
lage den vakre, mettede gulfargen vi finner i naturen.
Vi kan bare lage en litt blek kopi.
Og slik er det med praktisk talt alle andre spektralfargene også.
Rosa farge finnes ikke i regnbuen.
Rødt og blått lys blir rosa på en fargeskjerm.
Rødt og fiolett gir rosa.
Disse frekvensene ligger på hver sin ende av det synlige spektrum.
Gult er rødt og grønt.
Turkis er grønt og blått.
Rødt, grønt og blått
i samme styrkeforhold er
sort, grått eller hvitt.
Fermioner –
er en gruppe elementærpartikler med halvtallig spinn.
Fermioner er oppkalt etter fysikeren og nobelprisvinneren Enrico Fermi.
Eksempler på slike partikler er:
elektroner, protoner, nøytroner, kvarker og nøytrinoer.
Felles for alle fermionene er at de ikke liker å være i nærheten av andre partikler av samme slag.
De holder derfor stor avstand seg imellom.
Selv om et atom er fryktelig lite,
er den relative avstanden mellom atomkjernen og elektronene svært stor.
1. Enten trinnløs forflytning, (dvs. uendelig mange posisjoner imellom.)
2. eller punktvis, (dvs. et endelig antall posisjoner imellom).
Fra punkt A til B, vil noen hevde, er det uendelig mange punkter.
– Problemet er at man da må forsere et uendelig antall punkter på endelig tid.
Det er logisk umulig å være innom uendelig mye på endelig tid.
– Hvis det derimot er et endelig antall posisjoner imellom
må objektet forsvinne fra en posisjon
for deretter å dukke opp på neste posisjon.
Konklusjonen er: for at vi skal kunne observere det vi observerer
– at ting flytter seg –
så må det være en enhet som genererer
det vi oppfatter som bevegelse/forflytning av objekter.
Fusjonsreaktor –
fungerer ved at lette atomkjerner (hydrogen) «smelter» sammen,
og danner tyngre kjerner (helium).
Dette skjer på sola og i hydrogenbomber.
Avfallsstoffene fra fusjonskraft er radioaktiv i ca. 100 år.
Pr. 2005 fantes ikke fusjonsreaktorer.
For at fusjonen skal starte må atomkjernene komme nær hverandre.
Først må den elektriske skjermingen pga. elektronene overvinnes.
Dernest må den elektriske frastøtingen mellom kjernene overvinnes,
pga. at begge har positiv ladning.
Dette krever store mengder startenergi.
For å få til dette trengs en kjernefysisk akselerator.
Eller en konvensjonell sprengladning slik som i hydrogenbomber.
Eller høyt trykk og høy temperatur slik som i Solas kjerne.
Nukleær stråling er et biprodukt fra kjernereaksjoner.
Dersom en får fusjonsenergi til å fungere
blir det en uuttømmelig energikilde.
– Kald fusjon er kjernereaksjon ved nær romtemperatur.
Kalles også lav-energi kjernereaksjoner.
Kald fusjon er umulig pga. startenergien som kreves.
Fysikkens lover –
er deskriptive beskrivelser av virkeligheten.
Noen tror at fysikkens lover og virkeligheten er adskilte.
Som om naturlovene eksisterer uavhengig av materien i en opphøyet sfære
hvorfra de sender sine kommandoer til elektroner og protoner.
Tyngdeloven sier at en stein faller til bakken.
Den beskriver hva steiner faktisk gjør.
Steinen prøver ikke å følge tyngdeloven og den vet ikke hva gravitasjon er.
De observerbare fenomen er virkeligheten.
Virkeligheten er det primære.
Fysikkens lover eksisterer ikke uavhengig av virkeligheten.
Naturlovene er bare kartet man forsøker å tegne.
Kartet bestemmer ikke hvordan virkeligheten er.
Fysikkens lover kommer fra erfaringer og eksperimenter fra virkeligheten.
Boyle-Mariottes lov
= Trykk ganger volum er konstant
= V × T = konstant.
Gay-Lussacs lov
= Volumet for en bestemt gassmengde ved konstant trykk er proporsjonal med temperaturen
= V/T = konstant.
Som settes sammen til den generelle gassloven = (P × V) / T = konstant.
Avogadros lov
= Like volumer gass
under like ytre betingelser
inneholder samme antall molekyler.
1 mol inneholder Avogadros tall partikler = 6,022 × 1023 partikler.
Gay-Lussacs lov bestemmer molvolumet ved en annen temperatur.
Den generelle gassloven = P × V = n × R × T.
Daltons lov om partialtrykk
= i en gassblanding hvor gassene ikke reagerer med hverandre er partialtrykket til hver gass lik trykket som den utøver alene.
Totaltrykket
= P
= summen av partialtrykkene
= p1 + p2 + p3 + … + pn.
Loven for ideell gass sier noe om hvordan trykk, temperatur og volum i en gass avhenger av hverandre.
Ligningen pV = NkT,
sier at
trykk ganger volum er lik antall molekyler i gassen ganger Boltzmanns konstant ganger temperatur.
p = NkT/V.
V er volum.
N er antall molekyler i gassen.
k er Boltzmanns konstant.
T er temperatur.
Gass er en stor mengde atomer eller molekyler.
Det betyr bl.a. at hvis temperaturen dobles,
må enten trykket dobles, volumet dobles
eller antall partikler halveres for at ligningen skal gå opp.
Geotermisk kraftverk –
utvinner jordvarme som er ren, utslippsfri, trygg og stabil.
Det enestående med jordvarme er at den finnes over hele verden og er tilgjengelig for alle.
Grunnvarme eller lavtemperatur geotermisk energi henter jordvarme fra 150–200m
hvor temperaturen er mellom 6 og 8°C.
Hvor langt ned man må i jordlagene for å få ønsket temperatur, varierer fra land til land,
fordi jordskorpa varierer i tykkelse.
Den geotermiske gradienten varierer fra 20 til 40°/km.
– Geotermisk varme kan enten brukes direkte til oppvarming, gjennom fjernvarmesystemer,
eller indirekte ved at den omdannes til energi gjennom dampturbiner.
– Krafla på Island er et geotermisk kraftverk, åpnet i 1977,
benytter damp til å produsere elektrisitet.
Årlig produksjon er 480 GWh.
– Utenfor Reykjavik er det boret et hundretalls hull som henter opp jordvarme, med temperatur mellom 100 og 150°C,
som transporteres inn til hovedstaden gjennom vannrør med en diameter på 35 cm.
Rørene er nedgravd under veier, slik at eventuell spillvarme holder veibanen isfri vinterstid.
– Dagens oljebrønner kan gå ned til 5000 m.
Der er temperaturen i underkant av 170°C.
Levetiden på slike brønner kan være rundt 30 år.
Da er berget nedkjølt og den må hvile et par-tre tiår før den igjen kan benyttes.
– På 10000m er temperaturen over 374°C med et trykk på over 220 bar.
Energien er i samme størrelsesorden som fra et kjernekraftverk.
Problemet med å bore til denne dybden er
at fjellet er mer plastisk pga. høy temperatur og trykk.
Trykket gjør det vanskelig å sprekke opp fjellet.
Det er også materialtekniske problemer:
Stål blir sprøtt.
Plast og elektronikk blir svekket eller smelter.
Elektronikk fungerer bare i kort tid ved temperaturer over 200°C.
– Superkritisk vann med en temperatur på over 374°C med et trykk på over 220 bar
er i en en fysisk form som verken er flytende eller gass.
Superkritisk vann er ekstremt energirikt kan finnes over to-tre km ned.
Men i den superkritiske fasen blir væsken etsende og angriper da alt boreutstyr som kommer i dens vei.
3 km ned er temperaturen over 400°.
– I jordas innerste kjerne er temperaturen 5000°.
Varmen er restvarme fra jordas opprinnelse og fra nedbrytning av radioaktive stoffer.
Grafén –
(graphene)
er et supertynt nanomateriale av karbon.
Grafén består av sekskantede molekyler som danner et plan. D
Tykkelsen er ett karbon-atom tykt.
Sterkt forstørret ser de ut som en hønsenetting,
med karbonatomene koblet sammen i en sekskantformasjon.
Det eneste som stikker opp er et elektron pr. molekyl.
Dette gir materialet dets gode, elektriske egenskaper.
Når molekylene danner bikakefasong,
kan elektronene bevege seg fritt over nettet av molekyler.
Grafén:
– er verdens sterkeste materiale, 500 ganger sterkere enn stål.
– Bøybart og fleksibelt.
– Elektrisk ledende.
Leder elektrisitet like bra som kobber.
– Gjennomsiktig (90%).
– God varmeleder.
– Hardere enn en diamant.
– Lett.
– Tett. Så tett at selv ikke det minste gassatom slipper igjennom.
– Tøybart.
– Tynt, bare ett atom tykt.
Det er så tynt at det kan regnes som et todimensjonalt materiale.
Anvendelser:
– Det kan utvikles nye supersterke materialer som er tynne, elastiske, lette
og som tåler høye temperaturer.
– Nanorør laget av grafén kan ha metalliske eller halvledende egenskaper avhengig av orienteringen
til overflategitteret.
Derfor kan det brukes både som et ledende og halvledende stoff.
– Grafén-transistorer kan medføre raskere datamaskiner.
– Plast kan gjøres elektrisk ledende, få mekanisk styrke
og blir motstandsdyktig mot varme.
– Det består av et nesten gjennomsiktig lag av karbonatomer ordnet i et sekskantmønster,
som gjør at det kan anvendes til
gjennomsiktige berøringsskjermer, lyspaneler og muligens solceller.
– I fremtiden kan satellitter, fly og biler produseres av de nye komposittmaterialene.
Materialet utvinnes fra grafitt, som blant annet utgjør «blyet» i blyanter.
– Smøremiddel. Grafitt kan brukes som smøremiddel,
men fungerer bare optimalt i fuktige omgivelser,
fordi det er tykkere og trenger vannmolekyler for å holde seg glatt.
Det kan redusere friksjonskoeffesient og slitasje stål mot stål.
Mekaniske kulelagre kan redusere energi og materialtap
som følge av friksjon og slitasje.
Dette kan gi redusere avfall og kostnader.
2010. Nobelprisen i fysikk gikk til de russiskfødte
Konstantin Novoselov (36) og Andre Geim (f.1958)
for å ha bidratt til oppdagelsen av materialet.
Gravitasjon –
Tyngdekraften er ansvarlig for at planeter går i baner rundt stjerner
og beskrives i generell relativitetsteori.
Gravitasjon gjør at ting med masse akselererer mot hverandre
som følge av effekten som masse har på rommets geometri.
Gravitasjon og vekt forårsaket av akselerasjon er ekvivalente.
Tyngdekraften = effekten av massene fra jordoverflata og til sentrum.
Loven for fall = høyden = h = ½gt².
Jordens gravitasjonskonstant
= g
= tyngdens akselerasjon
= hvor mye hastigheten til et legeme i fritt fall uten luftmotstand øker pr. tidsenhet
= ca. 9,81 m/s².
Tyngdeakselerasjonen varierer litt lokalt ettersom hvor tunge massene på stedet er.
Sørøya i Finnmark er Norges tyngste sted med tyngdeakselerasjon = 9,82713518 m/s².
Newtons tyngdelov forteller hvordan ting faller.
Tyngdekraften = F = G × m × M/r².
Som betyr at tyngdekraften mellom to ting med masse m og M
er de to massene multiplisert med hverandre
dividert på kvadratet av avstanden mellom dem (r²) ganget Newtons konstant (G).
Newtons tyngdelov er ikke universell,
men må endres litt på når ting blir veldig tunge eller går veldig fort.
F.eks. oppdaget man at Merkur ikke beveget seg helt som forutsagt av tyngdeloven.
– Relativitetsteorien (GR)
sier at tyngdekraften ikke er en kraft,
men en krumning av tidrommet,
som gjør at tyngdekraften er ekvivalent med akselerasjon.
GR forteller hvorfor ting faller. Det er fordi masse har krummet tidrommet.
– Kvantegravitasjon er ikke beskrevet.
Kvantefysikken sier at alt er partikler.
Når en kraft virker mellom to ting, er det fordi de utveksler en annen type partikler.
Sammenlignet med de andre tre kreftene er gravitasjonen veldig liten.
Partikkelen som lager kvantegravitasjon kalles graviton.
Graviton –
er den kraftformidlende partikkelen for kvantegravitasjon.
Det er den partikkelen som overfører gravitasjonskreftene.
Gravitonet er en partikkel som vekselvirker med alt som har masse.
(På samme måte som fotonet (lyspartikkelen) overfører elektromagnetisk kraft.)
Gravitonet er ikke påvist eksperimentelt.
Gravitinoer er den supersymmetriske partneren til gravitoner.
Hvis karbon-basert liv finnes på andre planeter i universet,
vil det helt sikkert være vann, sjøer, elver og hav der.
Der vil være fordampning, skyer og regn.
Der vil være snøkledde landskaper og isfjell.
Og der vil være det evige bruset av bølger som slår innover strendene.
H₂O –
Dihydrogenoksid, er den kjemiske formelen for vann.
Det består av to hydrogenatomer og et oksygenatom, bundet sammen i en kjemisk binding.
H₂O molekylet har en pluss og en negativ side,
(som kan sammenlignes med en kompassnål).
Når det blir utsatt for et elektromagnetisk felt med skiftende polaritet
f.eks. i en mikrobølgeovn,
snur vannmolekylene seg fram og tilbake,
og lager friksjonsvarme.
Molekylet er vinklet, med oksygenatomet som en «spiss» med hydrogenatomene i vinkler ut fra det.
Oksygenatomet er mer elektronegativt enn hydrogenatomene,
og gjør molekylet bipolart.
Dette gjør at molekylet kan fungere som en liten magnet
ved at det elektronegative oksygenatomet tiltrekkes av de elektropositive hydrogenatomene i neste molekyl.
Denne hydrogenbindingen er betydelig svakere enn molekylærbindingen som holder hvert enkelt molekyl sammen,
men gir endel viktige egenskaper for vannmolekylet:
Høyt kokepunkt. Høy varmekapasitet. Is.
– Tungtvann har et ekstra nøytron i hydrogenkjernene.
– Menneskets masse består av 70% vann. Og 99% av molekylene er vannmolekyler.
– Jordens overflate er 70% vann.
– Vann kan eksistere i fast form, væske og gass ved temperatur og trykk som finnes ved jordoverflaten.
Ingen ander stoffer har denne egenskapen.
– Temperatur.
Varme gjør at vann utvider seg slik at tettheten blir mindre;
Kulde gjør at vann trekker seg sammen seg slik at tettheten øker;
Det gjelder også for alle andre stoffer.
Imidlertid har vann størst tetthet ved 4°C.
Lavere temperatur fører til mindre tetthet og utvidelse til frysepunktet.
Dette fører til at det kaldeste vannet flyter opp til overflaten.
Ved frysepunktet skjer en ekspansjon
slik at is flyter opp istedet for å synke til bunns.
Hvis det ikke hadde vært for dette
ville det meste av jordens vann bli til evig is
på bunnen av verdenshavene og innsjøene,
med et relativt tynt lag av vann over seg på den varmeste tiden.
Slik det er nå blir havisen aldri mer enn et par meter tykk, selv i det kaldeste vær.
–
Vann har også en unik egenskap til å ta opp og avgi store mengder varmeenergi
uten at vannets temperatur forandrer seg mye.
Denne egenskapen har avgjørende betydning for de klimatiske forholdene på jorden,
og virker også stabiliserende på kroppstemperaturen.
– Overflatespenningen er høy.
Dette gjør at landplantenes røtter er istand til å trekke vann opp fra jorden.
– Løsningsmiddel. Vann kan løse opp et stort antall forskjellige stoffer.
Dette er viktig for kjemiske reaksjoner i en organisme.
Væsken i kroppen, både i og utenfor cellene, er kompliserte løsninger av et svært høyt antall ulike stoffer. Mange av disse stoffene kan bare reagere med hverandre når de er i en løsning,
slik at molekylene lett kommer i direkte kontakt med hverandre.
I menneskets urin er over hundre forskjellige stoffer oppløst.
Heldigvis finnes noen stoffer som motstår vann, f.eks. fettstoffene, ellers hadde organismene på landjorden sett ut som formløse vannpytter.
Kroppen består istedet av et stort antall celler.
Dette er små porsjoner vann og oppløste stoffer pakket inn i en fettaktig membran som ikke er løselig i vann. Disse «pakkene» er så satt sammen til én organisme med en fast og bestemt form.
– Vann som universalt løsningsmiddel
har også stor geologisk betydning for fordelingen av vitale mineraler.
Alle verdens elver fører hvert år med seg enorme mengder oppløst materie og mineraler til havene,
beregnet til ca. fem milliarder tonn.
– Viskositeten er lav
som betyr at den er lettflytende og ikke seigt.
Dette tillater at fisk, og mikroorganismer kan svømme effektivt i dette mediet.
Samtidig som skjøre strukturer får nødvendig støttefunksjon.
Farten er en skalar størrelse, lik lengden av hastighetsvektoren.
En karusellturist som kjører i ring dreier om karusellens akse.
Den kan ha jevn fart, men hastigheten endres hele tiden.
Når retningen på hastigheten forandrer seg, er dette en forandring av hastigheten.
Hastighetens retning er en del av hastigheten.
Siden hastigheten ikke er konstant,
finnes det heller ikke noe
inertialsystem hvor karusellturisten er i ro.
Den som er på karusellen kan insisterer på at
skiven er i ro og omgivelsene roterer.
Vedkommende vil oppleve en sentrifugalkraft,
som må forklares som et universelt gravitasjonsfelt.
Det blir også en Corioliskraft å forklare.
Alle vanskelighetene beboerne på skiven har med å forklare dette,
forsvinner som dugg for solen
straks de postulerer at de befinner seg på en roterende skive i et ellers flatt univers.
Hydrogenproduksjon –
Ved alkalisk elektrolyse trengs 56 kWh for å produsere ett kg hydrogen.
Hydrogenet har en energitetthet på omtrent 33 kWh pr. kg, noe som vil si at produksjonen har en virkningsgrad på 60%.
En megawatt vil gi en produksjon på omtrent 500 kg i døgnet.
Om strømprisen i snitt er 25 øre/kWh uten nettleie,
som forutsetter direkte tilkobling til kraftstasjonen,
vil det bety at energikostnaden på hydrogen vil være 14 kr før komprimering og transport.
Isotop –
av et grunnstoff avhenger av hvor mange nøytroner det er i kjernen.
En del kjerner har den egenskapen at de kan bli splittet i to dersom de blir truffet av et nøytron med riktig hastighet.
Isotoper med denne egenskapen kalles fisjonerbare.
Under en fisjon blir det frigjort energi, og også noen ekstra nøytroner.
Uranisotopen U-235 (med 143 nøytroner i kjernen i tillegg til de 92 protoner alle uranisotoper har),
er svært viktig for både kjernekraft og kjernevåpen.
Det spesielle med U-235 er at nøytroner i alle hastigheter
kan få U-235-kjernene til å fisjonere.
Dermed har alle nøytronene som sendes ut
fra en U-235-fisjon evnen til å splitte andre U-235-kjerner.
Stoffer som har denne egenskapen, kalles fissile materialer.
– Dersom man har en tilstrekkelig mengde U-235, en såkalt kritisk masse, vil en spaltning av en kjerne gi opphav til en såkalt kjedereaksjon, der nøytronene fra den første kjernen treffer nye kjerner som også spaltes og sender ut nøytroner, som igjen treffer enda flere kjerner. Ettersom tiden mellom hver spaltning er svært kort, fører dette til at ekstremt mye energi blir frigjort nesten øyeblikkelig, i en enorm eksplosjon.
– I en atomreaktor utnytter man den samme typen kjedereaksjoner, men på en kontrollert måte.
Ved å bruke en blanding av fissile og fisjonerbare stoffer og i tillegg regulere avstanden mellom brenselselementene som inneholder fissilt materiale, kan man kontrollere kjedereaksjonen slik at den går langsommere, og ikke fører til noen eksplosjon.
Det går også an å tilsette stoffer som kan absorbere nøytroner.
Energien som blir frigjort, kan dermed utnyttes til for eksempel å produsere strøm.
Jordskjelv
–
kan oppstå ved spenninger i jordskorpa pga. platetektonikk.
Kraftige jordskjelv kan oppstå
ved subduksjon,
når en kontinentalplate glir ned i mantelen under en annen plate.
Når spenningen glipper oppstår det jordskjelv.
Er det havbunn kan det dannes en tsunami.
Jordskjelv kan også dannes når platene glir sidelengs mot hverandre.
Historiske jordskjelv:
For 11000 år siden. Atlantis sank i havet etter et jordskjelv. ☞ Ordbok.html
1628 fvt. Den minoiska erupsjonen ødela øya Santorini.
Juli 1201. Jordskjelv i Egypt. 1,1 millioner omkomne.
1755. Lisboa.
1906. San Francisco.
04.11.1952. Kamtsjatka, Sibir.
9 på richters skala.
Ingen mennesker omkom.
Skjelvet ble først registrert som et 8,2-skjelv,
men har senere blitt oppgradert.
Tsunamien som fulgte nådde helt til New Zealand og Chile.
22.05.1960.
Den sørlige delen av Chile.
9,5 på richters skala er det aller sterkeste jordskjelvet registrert i nyere tid.
118 omkomne.
Fordi jordskjelvet traff en relatert ubebodd del av landet og de fleste husene var laget av tre, var det få omkomne.
Men det kraftige skjelvet utløste en tsunami som krysset hele Stillehavet og gjorde stor skade i Japan.
27.03.1964. Prince William-sundet, Alaska.
9,2 på richters skala var det kraftigste jordskjelvet i USA.
Det varte i tre til fem minutter og er det lengste skjelvet i nyere tid.
131 omkomne.
De fleste som døde druknet som følge av flodbølgen jordskjelvet skapte,
bla. flere chugachindianere i kystbyen Chenega.
1976. Tangshan i Kina.
26.12.2004, andre juledag. Sumatra.
9,3 på richters skala.
Det utløste en tsunami som drepte rundt 250 000 mennesker.
Hyposenteret til skjelvet var 30 km dypt 160 km vest for den indonesiske øya Sumatra.
Flodbølgene som skjelvet utløste traff Sumatra etter kort tid.
De øvrige kystene ble rammet noen timer senere, enkelte steder med en bølgehøyde på 10 m.
11.03.2011. Havbunnen utenfor kysten av Tohoku-regionen i Japan.
9 på richters skala.
Over 15000 omkomne.
Ødeleggelsene var enorme.
Hyposenteret er stedet de utløsningen skjer,
mens punktet på jordoverflaten over hyposenteret kalles episenteret.
Varmeenergien finnes i de ulike bergartene jorda består av, og i jordskorpa.
Jo dypere ned, jo varmere er det.
Rundt en tredel av varmestrømmen kommer fra den opprinnelige varmen i jordas mantel (de lagene som ligger nærmest jordskorpa) og kjerne.
De resterende to tredelene har sitt opphav i radioaktivitet i jordskorpa,
hvor det pågår en kontinuerlig prosess der radioaktive stoffer brytes ned og genererer varme.
Varmen transporteres til jordlag som ligger høyere opp, nærmere jordas overflate.
Kaos –
Et system er kaotisk dersom det oppviser «sensitivitet for initialbetingelser».
Fenomenet kalles også sommerfugleffekten.
Hvis en sommerfugl slår med vingene i Australia
kan det i prinsippet forårsake tornado på Helgeland en uke senere.
Små forandringer kan forstørres og forsterkes gjennom kjedereaksjoner
til enorme konsekvenser etter kort tid.
Det er snakk om deterministiske systemer.
Med samme startverdi (og grenseverdier), får man den samme utviklingen hver gang.
Kompleksiteten er bestemt før utviklingen starter.
Fraktaler er objekter med uendelig dybde i detaljer.
Kjernekraftverk –
eller atomkraftverk,
er en komplisert måte å koke vann på.
Energien fra fisjon har en temperatur på millioner av grader.
For å utnytte energien må en gå via varmt vann og damp
som lager et trykk i en dampturbin som produserer strøm.
Virkningsgraden blir ca. 40%.
I fisjonsreaktorer spaltes tunge grunnstoffer til lettere atomkjerner.
I fusjonsreaktorer smelter lette hydrogen-atomer sammen til tyngre helium-atomer.
Man bør ha minst tre klokker:
– Med bare en klokke kan man ikke vite om det oppstår en feil.
– Med to klokker, vil man kunne se at det er uregelmessigheter.
– Med tre klokker kan det avgjøres hvilken av klokkene som er korrekt.
– En fjerde klokke kan være grei å ha i tilfelle en av de andre skulle gå i ustand.
Klokker –
er noe som er bygget med en fast takt, og som teller tikkene og viser det frem som tid.
BIPM er en «hovedtidssentral» som sammenlikner og samkjører klokkemålinger fra atomklokker over hele verden, som så brukes til å sette UTC.
Tidlig i universets historie opptrådte energier som man ikke kan nå i noen laboratorier på jorda.
1948. George Gamow i fremsatte en Big Bang-teori,
basert på Einsteins generelle relativitetsteori
og Hubbles observasjon av at universet utvider seg.
I 1965 oppdaget to radioastronomer ved en ren tilfeldighet en fullstendig isotrop bakgrunnsstråling,
med egenskaper som tilsvarte termisk stråling med en temperatur på 3K.
Denne strålingen kunne forklares ut fra Gamows teori,
nærmere bestemt fra antagelsen om at universet på et meget tidlig tidspunkt
hadde en meget stor energitetthet og var i varmelikevekt,
og at den kosmiske bakgrunnsstrålingen var en levning fra denne tiden.
Kraft
= masse × fart (velocity) / tid
= mv/t
= ma
= masse × akselerasjon
= effekt i øyeblikket
og måles i newton.
– Newtons impulslov sier at ft = mv
som betyr at kraften kan bli enorm hvis tiden er kort.
Den kan også kalles sleggeloven.
En kan få mer kraft med en mindre hammer, hvis det er mye snert i slaget.
Hvis man i tillegg bruker meisel reduseres flaten til et minimum.
Det er fordi trykk er kraft/flate.
Det oppstår et lokalt trykk høyere enn dynamitt.
Man skaffer med letthet 40 tonn kraft bare med håndmakt og enkelt verktøy.
Grunnen til det er at med list og med lempe kan en dverg bli like sterk som en kjempe.
– Kraft kan måles med fjærer.
Men vekter sier ingenting om hva en kraft er eller hvor den kommer fra.
Kull –
er rester etter forhistorisk vegetasjon som består av
karbon, samt hydrogen, oksygen, nitrogen, svovel og en rekke sporstoffer.
For millioner av år siden ble planterester til torvmyrer.
Gradvis ble det dekket av sand og stein.
Noe kom under havnivå pga. bevegelser i landmassene.
Svært gradvis kom torven under et enormt trykk og økende temperatur,
og ble omdannet til kull.
Brennverdien til kull er mellom 22 og 30 MJ/kg, avhengig av kvalitet.
Steinkull har høyt karbon- og energiinnhold og mindre fuktighet,
med brennverdi over 5700 kcal/kg.
Svart kull gir 8,3 kWt/kg.
Biokullet gir 5,85 kWt/kg.
2015. Svart kull selges på markedet for 51 $/tonn (452 kr/tonn).
Kvantemekanikk
–
er naturlovene som styrer oppførselen til de aller minste partiklene i naturen
slik som f.eks. protoner i atomkjerner og elektroner,
som sammen danner atomer, som igjen danner molekyler,
som igjen danner ting og organismer.
– Atomer består av en kjerne (protoner og nøytroner) med elektroner
som svirrer i bane rundt denne — omtrent som solsystemet.
Men atomer er ørsmå; veldig veldig små.
En ert består av omtrent like mange atomer som det er stjerner i hele universet!
Kvantemekanikken er usynlig i vår størrelsesskala.
Vi ser bare et gjennomsnitt av atomenes bevegelse,
som oppfattes som dagligdagse naturlover, slik som f.eks.
Newtons lov om at kraft = masse × akselerasjon.
Atomenes bevegelse er ikke så lett å forstå.
De viktigste fenomenene er superposisjon og uskarphetsrelasjonen:
– Superposisjonsprinsippet
sier at et kvanteobjekt kan være i flere tilstander på en gang.
Et atom kan for eksempel være to steder på samme tid.
Dette kalles superposisjonsprinsippet og gir opphav til det berømte Schrödingers katt-paradokset: En katt (som er laget av atomer) kan være både levende og død samtidig. Ikke som en zombie-katt eller liknende. Nei, kvantemekanikken sier at vi ikke med sikkerhet kan si at katten eksisterer som levende eller som død. Den har potensiale til å være begge deler.
– Heisenbergs uskarphetsrelasjon
sier at
partikler oppfører seg som bølger, og bølger oppfører seg som partikler.
Eksempel: Lys er både bølge og partikkel samtidig.
Eksempel: Et elektron kan gå gjennom to hull samtidig, (som en bølge).
Eller hvis et elektron befinner seg på den ene siden av en vegg,
kan den i neste øyeblikk være på andre siden, (tunneleringsprinsippet).
Klassisk kvantemekanikk passer for små partikler som går sakte.
– Kvantemekanikk forener tre krefter:
svak og sterk kjernekraft og elektromagnetisme.
I tillegg finnes gravitasjon som beskrives i generell relativitetsteori.
I kosmologi brukes relativitetsteori over store avstander,
og standardmodellen på små avstander.
Det er fire fundamentale krefter i universet:
– Sterk kjernekraft holder kvarkene sammen slik at de danner protoner og nøytroner,
og den holder protonene og nøytronene sammen slik at de danner atomkjerner.
Dens rekkevidde er begrenset til størrelsen av en atomkjerne, utover dette har den ingen betydning.
Denne kraften utnyttes i kjernekraftverk (atomreaktorer) og atombomber.
Beskrives i Standardmodellen.
Den sterke kjernekraften er kraftbærende partikler som binder sammen kvarker til nøytroner og protoner.
– Svak kjernekraft er radioaktiv β-stråling og overføres med fotoner.
Beskrives i Standardmodellen.
Sterke og svake kjernekrefter virker kun internt i atomkjerner
og inne i elementærpartikler som protoner og nøytroner.
De kan ikke forårsake vekselvirkninger mellom atomkjernene i et molekyl.
– EM-kraft (Elektromagnetisk kraft) virker mellom atomkjerne og elektroner,
og mellom atomer slik at de holdes sammen i molekyler som holder materialer sammen.
Beskrives i Standardmodellen.
Uten EM-kraft ville alt vært plasma,
der atomkjerner, (holdt sammen av kjernekrefter),
og elektroner svevde løst rundt.
Elektrisitet og magnetisme er to sider av samme fenomen.
Når ladde partikler beveger seg dannes et elektrisk og magnetisk felt.
Selv om EM-kraften er sterkere enn gravitasjon
så opptrer som regel negativt ladde elektroner
og positive positroner som sett fra lang avstand utligner hverandre til nær null.
– Tyngdekraft (gravitasjon) er tiltrekning mellom masser.
Den har stor betydning i makrokosmos, men ubetydelig i mikrokosmos.
Den er proporsjonal med produktet av de to massene,
og omvendt proporsjonal med kvadratet av avstanden mellom dem.
Rekkevidden er uendelig.
Jo større masse et objekt har, dess mer dominerer gravitasjonen i forhold til de andre universalkreftene.
Beskrives i Relativitetsteorien.
Tyngdekraften er mye svakere enn de andre kreftene og beskrives i generell relativitetsteori.
Tyngdekraften formidles av gravitonet som er en kraftoverførende partikkel.
Gravitasjonen har ikke en positiv og en negativ del,
men er alltid tiltrekkende, aldri frastøtende.
Derfor er det gravitasjonen, som den svakeste kraften, som dominerer på lange avstander.
Protoner og nøytroner kan bestå av seks kvarktyper, (u, d, c, s, t, b),
hver med tre farger: rød, grønn, blå.
Kvarkene bindes sammen av gluonpartikler.
– Kvantefeltteori er læren om det veldig lille.
– QED (Quantum Electro Dynamics).
Kvante-elektromagnetisme forener de tre kreftene;
svak og sterk kjernekraft og elektromagnetisme.
Beskriver vekselvirkningen mellom
materiepartikler (elektroner)
og kraftbærerpartikler (fotoner).
– EW. Elektrosvak kraft unifiserer QED og svak kjernekraft.
Dvs. elektromagnetisk og svak kjernekraft.
Kraftbærerpartikler er W, Z, og fotoner.
– Standardmodellen unifiserer sterk kjernekraft, EW og Higgspartikkel,
(svak og sterk kjernekraft, elektromagnetisme).
Teorien har:
6 kvarker.
6 leptoner.
(Elektronet er det mest kjente leptonet.)
Kvarker og leptoner er materiepartikler.
Kraftbærende partikler er fotoner, gluoner, W, Z.
Higgs gir de andre masse.
– QCD. Kvantekromodynamikken forener elektrosvak kraft og sterk kjernekraft.
Dvs. sterk og svak kjernekraft og elektromagnetisme.
Kalles også GUT (Storforent teori, Grand Unified Theory).
– Strengteorien unifiserer QCD (GUT) og kvantegravitasjon,
kalles også TOE (Theory Of Everything).
Forene eller unifisere, betyr at to teorier blir to sider av samme sak,
en kraft som inneholder begge.
Et kvantesprang er ganske langt,
mange millioner plancklengder.
Kvantesprang –
en av de minste forflytninger man kan tenke seg,
nemlig den distanse et elektron tilbakelegger
ved overgang fra en bane til en annen innen samme atom.
Kvarker er mindre enn 1/1000000000000000000 meter = 10-18 m.
Protoner og nøytroner kan bestå av seks kvarktyper, (u, d, c, s, t, b),
hver med tre farger: rød, grønn, blå.
Eller som tre par: opp/ned, sjarm/sær og topp/bunn.
Kvarkene bindes sammen av gluonpartikler.
Protonet er bygget opp av tre kvarker.
Den elektriske elektrosvake ladningen er lik elementærladningen.
Den sterke ladningen (fargeladningen)
er rød, grønn, blå, (pluss anti-fargene).
1964. Kvarkmodellen ble innført av Murray Gell-Mann.
1969. Gell-Mann vant Nobelprisen.
1974. Sjarm-kvarken ble oppdaget.
1977. Bunn-kvarken ble oppdaget ved Fermilab.
1995. Toppkvarken, som hadde vært teori i 20 år, ble funnet.
– og tre lette nøytrale partikler som kalles nøytrinoer.
Det finnes 6 typer av leptoner.
Leptoner er materiepartikler.
Tre av dem er nøytrinoer med nøytral ladning og liten masse
og tre har elektrisk ladning -1 (elektronet, myonet og tau).
(De to siste er tyngre enn elektronet og finnes ikke i vanlig stoff.)
Nøytrinoer er leptoner uten ladning og påvirkes nesten ikke av andre partikler.
Myonet (μ–) er veldig likt elektronet.
Det har samme størrelse,
men er mye 200 ganger tyngre,
med ladning -1.
Masse (105,7 MeV/c2).
Tau (τ–) er enda en versjon av elektronet,
som er 3000 ganger tyngre,
med ladning -1.
Masse (1777 MeV/c2).
– Adhesjonsevne.
Det må ha stor kontaktflate med det som skal limes.
Dvs. at det må være så flytende at det kan komme ned i alle mikrostrukturene i overflatene.
Man kan forestille seg overflaten som et landskap av små fjelltopper.
Hvis man ikke kommer ned i områdene mellom fjelltoppene,
holder man bare fast i selve fjelltoppene.
– Kohesjonsstyrke. Limet må holde fast i seg selv.
– Kompatibelt mellom flatene og limet
er bla.
pH-verdi,
kjemi
og konstruksjon ellers som avgjør om et lim er kompatibelt med en overflate.
Trelim passer ikke til metall. Osv.
Li-ion batterier –
eller litium-ion batterier er en type oppladbart batteri.
Som andre batterier består de av tre deler: anode, katode og en elektrolytt som skiller de to.
I tillegg strømsamlere og separatorer.
Ved anoden oksiderer litium til ioner,
og beveger seg gjennom elektrolytten til katoden.
Samtidig vandrer elektroner utenfor batteriet
fra den ene polen, gjennom tilkoblet elektronikk, og til den andre polen.
Elektrolytten er meget brennbar.
Katodematerialet er koboltoksid sammen med litium er dyrt og kan være kreftfremkallende.
Kapasiteten er begrenset av hvor lenge batteriet kan holde på strømmen,
og hvor mange litiumioner som kan stappes inn i anoden eller katoden.
Ladetiden bestemmes av farten litiumionene bruker fra elektrolytten til anoden.
Ionene er i anoden når det er helt oppladet, og i katoden når det er helt utladet.
Når batteriet brukes flyttes ionene til katoden.
Ved lading flyttes ionene tilbake til anoden.
Mye kraft på kort tid innebærer at mange ioner flyttes fra anoden til katoden på kortest mulig tid.
Problemet er at litium er ustabilt, og varierer veldig i volum etter hvor mye ioner det inneholder.
Vokser eller skrumper litiumet for fort, kan kjeden av litiumatomer brytes, og batteriet kortslutter.
Dette er grunnen til at batterier i dag tar lang tid å lade.
Det er et problem at batteriet slites ved at
katoden og anoden endrer størrelse når de mottar og gir fra seg litium.
Dette fører til at batterimaterialet sprekker opp og mister kapasitet.
Dagens batterier kan lades opp rundt 1000 ganger.
Silisiumet fører til at ladekapasiteten til batteriet synker drastisk,
fordi det utvider og trekker seg sammen så raskt under ladingen.
Mye av kapasiteten er borte etter 150 ladesykluser.
Sammenlignet med blybatterier:
– Lettere.
– Mindre.
– Har større energitetthet.
– Men koster mange ganger mer.
– Brannfare.
Fremtidens batterier kan bruke karbon eller silisium som anodemateriale
istedet for litium inne i batteriet.
Karbonet stabiliserer og fordeler litiumet slik at det ikke sveller og skrumper så mye.
Men det gir ikke fra seg og opptar ikke litium så fort.
Dermed er det begrenset hvor mye strøm batteriet kan gi fra seg.
På den annen side kan silisium som anodemateriale gi fra seg mer strøm, men størrelsen endres mye.
Lyd –
er hvordan mennesker oppfatter bestemte deler av et frekvensområde.
Dette er subjektivt og har ikke noen form for objektiv eksistens.
Bølgene som forplanter seg i materien er objektivt eksisterende,
men de er ikke lyd,
og har forlengs forsvunnet fra der de var når vi oppfatter ‹lyd›.
Vil et tre som faller i skogen lage lyd hvis det ikke er noen der som hører den?
Nei. ‹Lyd› eksisterer bare i menneskers og dyrs bevissthet.
Når sanseobjekter møter sanseapparatet oppstår reaksjoner i både den fysiske kroppen.
Bevisstheten vever opplevelsene sammen
og vi sier med ord at vi hører ‹lyd›.
Lyn –
starter som elektrisk ladning oppe i atmosfæren.
Tilslutt blir spenningen så stor at det blir det en stor gnist.
Det dannes en lynkanal,
som baner veien for de ladde partiklene
langs den korteste og enkleste vei.
Kanalen kan variere i lengde.
De fleste lyn går mellom skyer eller utlades i atmosfæren.
Den korteste veien til bakken er det som stikker høyest opp,
enten det er et høyt tre på et flatt jorde,
eller en svømmer i vannflaten.
I løpet av mikrosekunder fraktes partiklene til bakken via kanalen.
Det kan fraktes flere strømmer av ladde partikler gjennom samme kanal.
Det er da vi ser at det blinker eller vibrerer i lynet.
Lynet kan gå begge veier, altså slå enten opp eller ned, men resultatet er det samme.
Tre lynråd:
– Ikke stå under et tre. Mange dyr mister livet fordi de søker ly for regnet under trær, mens tretoppen blir korteste vei for lynet.
– Ikke vær ute i vannet langt unna land og trær, da er det du som er høyeste punkt og mest utsatt.
– Fly og bil er ganske trygge steder å være når det lyner.
Det er fordi fungerer som Faradaybur hvor lynet følger utsiden av bilen eller flykroppen ned mot bakken.
Piloter flyr likevel utenom kraftig tordenvær pga. ustabile luftstrømmer.
Massetetthet –
En praktisk måte å finne massetetthet på
er å veie stoffet i luft og i vann.
Massen er den samme, men med to ulike vekter.
Hvis man regner ut tettheten av et telt
ved å dele det oppslåtte volumet med vekten av teltduken,
kan det se ut som det er lettere enn luft,
men det skal allikevel en del vind til før det letter.
Metaller –
Da vår planet ble dannet sank de fleste tyngre substanser, inkludert metaller, inn mot planetkjernen og ble utilgjengelige.
Det som ble igjen nær overflaten er langt på vei utvunnet,
inkludert en stadig større variasjon av sjeldne metaller
som brukes i elektronikk- og forsvarsindustriene.
Egner seg til oppvarming av bla. vann,
rester,
surkål,
tining av kjøtt og fisk,
koking av fisk,
popping av popcorn,
steking av bacon.
Bedre for næringsstoffene.
Sunnere mat.
Mindre energiforbruk.
Ingen ulemper.
Mikro, Crisp, Grill, Varmluft.
Elektromagnetisk stråling.
IEC 60335-2-25.
Varmen kommer fra friksjonsvarme fra vannmolekyler (og fettmolekyler)
som roterer i et elektromagnetisk felt.
Mikrobølger har bølgelengde mellom 10^-2 og 10^-6 m.
Selve ideen er over hundre å gammel,
men det har ikke vært mulig å produsere tidligere.
Den enkle løsningen har vært å bruke mer massive materialer
med store enkle hulrom (rør) uten mikrostruktur.
Dette har gitt bedre økonomi og produksjonskapasitet.
Trolig vil det være vanskelig å forme, kutte, sveise etter at det er produsert.
Multiverset –
dreier seg om at dynamikken i et skalarfelt kan få flere områder i det samme underliggende tidrommet til å blåse seg opp.
Det er disse boblene som er medlemmer i multiverset.
Multiverset angir en mekanisme for hvordan finjusteringen av naturkonstantene ble foretatt (spontane symmetribrudd, faseoverganger) i form av mekanismer som er analoge til kjente fenomen.
Finjusteringen, dersom den er reell, kan forklares ved naturlovene alene.
Astrofysikkens og kosmolgiens lover bryter sammen når en nærmer seg universet begynnelse.
Man vet ikke om noen naturlig mekanisme som fører til naturkonstantenes verdier.
Multiverset
forklarer dette på tradisjonell måte ved at alle tenkelige kombinasjoner av verdier for de ulike naturkonstantene realiseres i et eller annet medlem av multiverset.
Intelligent liv vil selvsagt bare finnes i de boblene der naturkonstantene er slik at liv kan oppstå.
Mørk energi –
(vakuumenergi) er opphav til frastøtende tyngdekrefter.
I kvantemekanikken er ikke tomt rom fullstendig tomt.
Det er et boblende hav av partikler og antipartikler som dukker opp og forsvinner igjen.
Disse prosessene gir vakuum en energi.
Hvis tyngdekraften bestemte Universets ekspansjonsrate ville utvidelsen avta med tiden.
Men pga. vakuumenergi utvider universet seg raskere og raskere (akselerert ekspansjon).
Vakuumenergiens styrke kan bestemmes ved å observere universets ekspansjon.
Hvis vakuumenergien var for stor ville utvidelsen gått for fort
til at stjerner og galakser kunne blitt dannet.
Mørk materie –
en type partikler som har masse, men ikke elektrisk ladning.
Mørk materie mottar ikke og sender ikke ut lys eller andre typer elektromagnetisk stråling.
Mesteparten av den vanlige materien i universet er hydrogen.
80% av universet er mørk, ikke-synlig materie.
Dvs. at det er fem ganger så mye mørk materie som vanlig materie.
Pga. gravitasjonskraften vil den mørke materien klumpe seg sammen i verdensrommet.
Den mørke materien kan forklare hvorfor stjernene beveger seg slik de gjør i galaksen vår.
Den eneste naturkraften som den påvirkes av
og som den påvirker andre partikler med, er gravitasjon.
Mørk materie oppfører seg ellers som vanlig materie.
Derfor klumpar den seg sammen i galakser,
side om side med vanlig materie.
Vanlig materie er fordelt som en skive, pga. kollisjoner ved danning av galaksen.
Siden mørk materie ikke kolliderer med noe er den fordelt som en kule.
At de mangler elektrisk ladning
betyr at de er både usynlige og uhåndgripelige.
De reflekterer ikke lys
og de disintegrerer i enkeltpartikler
fordi det ikke er elektromagnetiske krefter
som holder dem sammen.
Mørk materie kan ikke kollidere med annen materie eller med seg selv.
Mørk materie går rett gjennom alt.
Mørk materie føler ikke trykkrefter,
og kan ikke lage tette strukturer.
Mørk materie danner store, tynne slør rundt galakser og galaksehoper (klumper av galakser).
Hvordan kan mørk materie observeres?
– Mørk materie kan observeres ved påvirkning av synlig masse vha. tyngdekrefter.
– Mørk materie påvirker og blir påvirket av gravitasjonskrefter.
– Rotasjonshastigheten til galaksene.
Galaksene beveger seg som om de veier mye mer enn det vi kan gjøre rede for.
Naturkonstantene –
består av naturkreftene med tillegg av noen parametre som bestemmer universets egenskaper.
De fire grunnleggende naturkreftene er:
tyngdekraften, elektromagnetisk kraft, svak kjernekraft og sterk kjernekraft som holder atomkjernen sammen.
Parametre som bestemmer universets egenskaper på stor skala og dets historie.
Bl.a. Universets gjennomsnittstetthet. Lyshastigheten.
Noen av disse konstantene kan ikke beregnes med utgangspunkt i grunnleggende prinsipper. De må måles.
Hvis forholdet mellom tyngdekraft og elektromagnetisk kraft hadde vært annerledes ville ikke Solen lyst lenge nok til at det ble tid nok til å utvikle kompliserte organismer.
En stjerne er stabil så lenge det er likevekt mellom tyngdekrefter og elektromagnetiske krefter.
Vakuumenergi gir opphav til frastøtende tyngdekrefter.
Hvis den er for stor ville utvidelsen gått for fort til at stjerner og galakser kunne blitt dannet.
Parametrene som bestemmer universet kan se ut til å være finjustert med henblikk på vår eksistens.
De forandrer seg ikke og gjelder for hele universet. Konstantene kunne godt ha hatt andre verdier.
Hvis den elektromagnetiske kraften som holder atomkjernen sammen hadde vært litt sterkere,
ville universet bestått av helium istedet for hydrogen.
Uten hydrogen ville vi ikke hatt vann.
Naturkonstantene ser ut til å være spesialdesignet for å tillate liv.
Hadde verdiene vært noe annerledes, kunne det ikke eksistert liv.
Hadde den elektromagnetiske kraften vært litt svakere,
ville den viktigste kjernereaksjonen som produserer energi i stjerner ikke vært mulig.
I begge tilfeller hadde organisk liv vært utenkelig.
Det er usannsynlig at naturkonstantene kunne bli slik de er ved en tilfeldighet.
Det er ikke slik at naturkonstantene må ha nøyaktig de observerte verdiene for at intelligent liv skal kunne oppstå. De kan variere innenfor et visst område.
Fysikkens lover fungerer, uansett hvilke verdier disse størrelsene har.
Men det ser ut som om vår eksistens er avhengig av at de ikke er veldig annerledes enn de verdiene vi faktisk har målt at de har. Et eksempel: evolusjonen ser ut til å trenge rikelig med tid for å frembringe kompliserte organismer, typisk noen milliarder år, og på Jorden hadde den ikke vært mulig uten energien vi får tilført fra solen.
Isaac Newton –
fant at gravitasjonen virket både på jorden og på himmellegemene.
Newtons lover passer for store legemer som går sakte.
F = ma. G = mg.
1642. Faren døde før Isaac ble født.
1642. Født.
Han vokste opp hos sin bestemor.
Nitten år gammel fikk han begynne ved Trinity College i Cambridge, takket være en onkel som var prest.
Fire år senere avla han endelig eksamen.
1665. Cambridge ble rammet av en stor pest, og universitetet måtte holde stengt et par år.
Newton holdt seg hjemme i Woolsthorpe denne tiden der han
i tur og orden gjorde alle sine tre store oppdagelser:
– Lysets brytning i ulike farger.
– Integral- og differensialregningen.
– Den generelle gravitasjons-teori.
I 1667 kom han tilbake til Cambridge.
1669. Overtok et professorat i matematikk.
Januar 1672. Newton ble tatt opp i Royal Society.
Teorien om lys og farger ble publisert.
Sent på 1670-tallet.
Newton begynte på et stort prosjekt med å gå tilbake til
klassiske, greske, romerske, egyptiske, babylonske, kaldeiske kilder.
Alkymien var en søken etter den guddommelige
ingrediensen som kunne forvandle bly til gull,
men også gi opphav til liv.
Et vital livgivende stoff som kunne forvandle metall til noe levende.
1684. Newton var en ukjent akademiker som skjulte seg for resten av verden.
1684. Edmund Halley, en astronom fra London besøkte Newton i Cambridge.
1687. Storverket «Naturvitenskapens matematiske prinsipper» ble publisert.
500 sider tettpakket med ord,
diagrammer og utregninger.
Newtons nøyaktige utregninger fremla en metode til å forutsi bevegelsene til så å si alt.
– Kometer og solformørkelser var ikke
lenger et tegn på dommedag.
Nå kunne de bli varslet helt nøyaktig.
– Tidevannet kunne forklares.
– Og man kunne finne ut hvilke krefter
som holder en bygning stående.
Og vektdistribusjon kunne regnes ut.
– Etter hvert kunne man bygge fly og
sende raketter ut i verdensrommet.
Alt dette fra evnen til
å beregne krefter og bevegelser.
Newtons tidsalder var kommet.
1692. Newton ble parlamentsmedlem for Cambridge.
1693. Newton hadde et nervøst sammenbrudd.
Høsten 1703. Han ble president i Royal Society.
Lørdag 18.03.1727,
trakk han seg tilbake i seg selv for siste gang.
84 år gammel havnet han i koma.
Den kvelden ble han svakere og var uten bevissthet hele søndagen.
Han syntes å være rolig og smertefri.
Mandag den 20de kl. ett om natten døde han.
Isaac Newton ble gravlagt i Westminster Abbey i en storslagen seremoni.
Han ble en ny type nasjonalhelt,
det vitenskapelige geniet.
N₂O dannes stort sett ved forbrenning ved relativt høye temperaturer (> 1200°C),
i praksis ved de høye temperaturene
som eksisterer ved ideell forbrenning
av fossile brensler i forbrenningsmotorer.
Dette skyldes at ved høye temperaturer
vil det normalt ikke-reaktive nitrogenet (N2) i lufta
reagere med oksygenet i lufta (O2) og danne NO2.
Forbrenning av biologisk brensel utenom forbrenningsmotorer,
som brenning av trevirke og tørt plantemateriale,
skjer ved mye lavere temperaturer
og produserer mindre NO2 enn motorer.
nm –
En nautisk mil er buelengden av et vinkelminutt.
Den kan regnes ut ved å ta utgangspunkt i jordens omkrets som er
40000 km = 360° × 60′.
Det gir at = 1 nm = 1 NMI = 1 gradminutt = 1′ = 40000 km / 21600′ = ca. 1852 m.
( = kvartmil = en fjerdedels sjømil = ca 1,15 miles).
Måleenheten brukes fordi den er mer praktisk enn SI-enheter,
bl.a. ved navigering til havs, på land og i luften.
F.eks. en båt som går med 6 knop i ti timer vil tilbakelegge 1°.
Nøytrinoer –
er ørsmå elementærpartikler uten elektrisk ladning,
og med nesten ingen masse
og beveger seg nesten med lysets hastighet.
De blir også kalt spøkelsespartikler fordi de penetrerer hele planeter uten å bremse nevneverdig.
Nøytrinoer er leptoner uten ladning og påvirkes nesten ikke av andre partikler.
Et nøytrino kan gå tvers gjennom jordkloden, uten å reagere med ett eneste atom.
Nøytrinoer kan bla. produseres ved partikkelhenfall.
F.eks. når et nøytron i en radioaktiv atomkjerne henfaller,
dannes et proton og et elektron, pluss et nøytrino.
Nøytrinoer kan oppdages i en stor vanntank
fordi de en sjelden gang reagerer med vannet
og lager et radioaktivt biprodukt,
som henfaller og kan bli observert.
Nøytrinoer kan gå fortere enn lyset.
Lyset går litt saktere i gass.
Da kan nøytrinoer, (som går saktere enn lys i vakuum), ha høyere hastighet enn lyset.
Fra sentrum av sola og til overflaten bruker nøytrinoer bare et par sekunder,
mens lyset bruker mange tusen år på samme strekning.
Verden har tilsammen brukt nærmere 1000 milliarder fat.
Verdens oljereserver er ca. 1100 milliarder fat.
Oljeproduksjonen øker langsomt til den når en topp,
og deretter blir det et langsomt produksjonsfall.
Det kritiske tidspunkt er produksjonstoppen kalles Peak oil.
Store deler av oljeproduksjonen går til transport,
hvor det ikke finnes noe alternativ til olje.
På 1900-tallet ble olje lett tilgjengelig i store mengder.
I midten av 1960-årene nådde verden toppen av kurven for nye oljefunn.
1973. Den første oljekrisen.
I perioden 1983 til 2000 økte verdens oljeforbruk med 3,3% om året. (Tidligere Sovjet er holdt utenfor.)
1998 og 1999. Den mest dramatiske kollaps i oljeprisen på over 50 år.
I mars 1999 var oljeprisen 10 $ fatet.
I 2004 klarte de syv største oljeselskapene i verden kun å erstatte 70% av den oljen de produserte med nye reserver.
Norsk produksjon nådde en topp i 2001.
Ca. 2006. Daglig globalt forbruk 83 millioner fat.
I 2030 er etterspørselen beregnet til 120 millioner fat.
Ozonlaget –
er en del av stratosfæren i 18 til 50 km høyde, der konsentrasjonen av ozon (O3) er høyere enn andre steder i atmosfæren.
Ozonlaget beskytter kloden mot skadelige UV-stråler fra sola,
som kan gjøre en lettere solbrent og gi hudkreft.
Tynt ozonlag fører til mer UV-stråling.
For mennesker betyr det enten solbrenthet, med fare for hudkreft, eller masse solkrem.
Ozonlagets tykkelse varierer med årstidene, været og balansen mellom dannelse og nedbryting av ozon.
KFK-gasser (klorfluorkarbonforbindelser) ble tidligere brukt bl.a. i spraybokser og kjøleskap. Disse gassene finnes det fortsatt en del av igjen i atmosfæren. Og de bryter ned ozonlaget, slik at mer skadelig UV-stråling når ned til bakken.
Det antas at KFK-gassene vil være brutt ned og ozonlaget helt reparert i de nordlige strøk om 10–20 år.
Peak oil –
«Toppen av oljen» betyr at på et tidspunkt kommer den globale oljeproduksjonen til å nå en topp.
Deretter begynner en utflating fulgt av et irreversibelt fall.
Hvis toppen nåes innen ti år vil hele transportsektoren stå uten realistiske alternativer.
– Steinalderen tok ikke slutt pga mangel på stein. Peak Stone inntraff aldri.
– Samme med hestetransport. Peak Høy plaget ingen.
Perlemorskyer –
dannes i lave temperaturer i stratosfæren, 20-30 km over bakken,
på høye nordlige og sørlige breddegrader.
Perlemorskyer dannes når det er veldig kaldt, under -80°C.
De sees som regel bare om vinteren i polare strøk.
Når sola skinner på skyene fra undersiden,
før soloppgang eller etter solnedgang,
brytes lyset i iskrystallene og gir flotte farger.
De kan bli briljante i både fargespill og intensitet
og være svært ulike vanlige skyer i den underliggende troposfæren.
α-stråling er positivt ladete heliumkjerner (2 protoner og 2 nøytroner)
som lett stoppes av noen cm luft eller et papirark,
og er kun farlig inne i kroppen.
– Noen røykvarslere er basert på en radioaktiv kilde,
som sender ut alfa-stråling gjennom et ionekammer.
Røykpartikler reduserer ionestrømmen.
Den radioaktive kilden kan f.eks. være americium (Am) med ca. 40000 Bq.
– Polonium (med atomnummer 84) er et eksempel på et stoff som stråler alfapartikler,
og finnes naturlig i svært små mengder.
Hver utsendt partikkel reduserer atomet til et ufarlig blyatom.
Polonium-210 er giftig og sterkt radioaktivt med halveringstid på 138 døgn.
Menneskehud stanser partiklene, slik at det ikke er så farlig å komme i nærheten av Polonium.
Men hvis det blir spist, eller pustet inn er det svært farlig ved at det skader indre organer, nyre, lever og milt.
Det er vanskelig å finne ut om noen er forgiftet med Polonium,
fordi alfapartiklene lett stoppes av kroppen.
Geigertellere utenpå kroppen kan ikke brukes.
Polonium kan også lett fraktes i flybagasje uten å bli detektert.
β-stråling er et elektron og et nøytrino, med negativ ladning
som dannes når et proton henfaller til et nøytron.
Rekkevidden er noen få meter i luft.
Kan stoppes med litt aluminium.
γ-stråling er høyenergetiske fotoner med nøytral ladning.
Gammastråling har bølgelengde mellom 10^-10 og 10^-12 m.
Metaller, bly og vann kan skjerme mot strålingen.
Energien (E) = h × ν.
(ν = strålingens frekvens.)
Når en radioaktiv kjerne sender ut stråling går den over til et annet grunnstoff.
Bq (becquerel) angir hvor mange kjerner som henfaller pr. sekund.
Aktiviteten kan oppgis i Bq/kg eller Bq/m^2.
Strålingen fordeler seg i alle retninger over en kuleflate og avtar med kvadratet av avstanden.
En stråledose er avsatt energimengde i det bestrålte stoffet,
og måles i Gy = gray = J/kg = Joule absorbert energi pr. kg.
(Gy er oppkalt etter L. H. Gray.)
De forskjellige strålingstypene avsetter imidlertid energien ulikt.
Derfor brukes sievert, en doseekvivalent
for vurdering av biologisk virkning av stråledoser:
Sievert = Sv = Gy × wR.
Relativitetsteorien –
virker sær og kontraintuitiv første gang man lærer om den.
Det går bl.a. ut på at
lyshastigheten er konstant,
at tiden er avhengig av tyngdekraften
og at gravitasjon kanskje ikke egentlig er en kraft.
Relativitetsteorien handler om hvordan tid og rom er vevd sammen,
og hvordan denne veven gir opphav til det som oppleves som tyngdekrefter.
Relativitetsteorien handler om hvordan naturen oppfører seg når ting går veldig fort, er veldig store, eller veldig tunge.
Vi er vant til hva som skjer når et menneske kaster et eple.
Når universet kaster en galakse, eller CERN kaster en partikkel med lysets hastighet, er reglene subtilt annerledes.
Oppførselen til sånne ting er det matematikken i relativitetsteorien forteller om.
Relativitetsteorien er en teori for tid, rom og gravitasjon.
Masse forteller rommet hvordan det skal krumme,
og rommet forteller masse hvordan den skal bevege seg.
1666. Newtons teori om gravitasjon.
Før 1905 trodde folk at det eksisterte en absolutt tid, en slags en universell klokkefasit.
1905. Einsteins spesielle relativitetsteori:
– Lyshastigheten var konstant.
– Energien i masse var e=mc².
– Romtiden var en unifisering av tid og rom.
– Relativitetsteorien var kompatibel med elektromagnetismen, men ikke med Newtons mekanikk.
1915. Den generelle relativitetsteorien
bygger på den spesielle relativitetsteorien som kom ti år tidligere.
Den generaliserte Newton og Galileis bevegelseslære,
og ga oss et nytt syn på tiden,
samtidighetens relativitet, at tid og rom henger sammen.
Den generelle relativitetsteorien
forklarte gravitasjon som et gravitasjonsfelt
og var en generalisering av Newtons gravitasjonsteori.
Relativitetsteorien sa at tiden og rommet er en dimensjon, tidrommet,
som krummes rundt materie.
(Og ikke som en kraft som virker mellom objekter.)
Krumningen påvirker hvordan materie beveger seg.
Gravitasjon er ekvivalent med akselerasjon.
Gravitasjonsteorien ble bekreftet av flere observasjoner:
Etter 1915. Relativitetsteorien forklarte at alle har sin egen tid, og jo kjappere man beveger seg, desto langsommere går tiden.
1919. Under en solformørkelse ble
ble det påvist at lyset fra
bakenforliggende
stjerner ble avbøyd i Solas gravitasjonsfelt.
– En unøyaktighet i Merkurbanen må forklares med relativitetsteorien.
– Lysets bølgelengde blir lengre når det forlater Jordas gravitasjonsfelt.
– Gravitasjonsteorien forutsa at universet utvidet seg.
I 1927 oppdaget Hubble at universet utvidet seg.
Gravitasjonsteorien passer for store partikler som går fort.
Tyngdekraften er en svak tiltrekkende kraft som virker over store avstander.
I kvanteteorien antas at tyngdekraften formidles ved gravitonet, en kraftoverførende partikkel.
Rust –
Jernoksid. Korrosjon.
Saltsyre (HCl) kan løse opp rust.
Nøytraliser med natriumhydrogenkarbonat (natron)
og skyll vekk saltene med rent vann
slik at korrosjonen stanser.
Røntgenstråling –
er elektromagnetisk stråling med bølgelengde mellom 10 nanometer og 10 picometer.
Røntgenstråler er svært energirike, og kan trenge gjennom materialer og stoffer som er ugjennomtrengelige for lys.
«Harde» røntgenstråler, med de korteste bølgelengdene, kan trenge gjennom harde stoffer.
«Myke» stråler, med de lengste bølgelengdene, kan brukes ved røntgenundersøkelser av kroppen.
Stråleskyggebildet som oppstår når røntgenstråler gjennomstråler en legemsdel kan fanges opp vha. en fotografisk film eller av en fluoriserende skjerm.
22.12.1895. Røntgenstrålene ble oppdaget av den tyske vitenskapsmannen Wilhelm Konrad Röntgen.
Schrødingers katt –
er et tankeeksperiment med en katt
i en forseglet boks, en flaske med giftig gass og en radioaktiv kilde.
Katten er stengt inne i boksen sammen med den radioaktive kilden og gassflasken.
Den radioaktive kilden er styrt av kvantemekanikkens lover,
og det betyr at den innenfor et gitt tidsrom,
for eksempel femten minutter, har en viss sannsynlighet for å henfalle.
La oss si at sjansen er 50-50.
Henfaller kilden, sender den ut gammastråling som knuser flasken,
gassen slipper ut, og katten dør.
I motsatt fall vil katten overleve.
Kvantemekanikken sier at inntil en observasjon gjøres,
er ikke katten i en tilstand der den enten er levende eller død.
Systemets bølgefunksjon har to bidrag:
ett der kilden henfaller og katten dør,
og ett der kilden er inaktiv og katten lever.
Begge har like stor vekt,
og inntil en observasjon blir gjort,
er katten verken levende eller død.
Men hva består observasjonen i?
Skjer den når flasken blir truffet eller ikke,
når katten enten puster inn gass eller ikke,
eller først når noen åpner boksen og fastslår hva som har skjedd?
Ulike tolkninger av kvantemekanikken gir forskjellige svar.
Ytterpunktene representeres av de som vil si
at det skjer i min eller kattens hjerne,
og av de som sier at universet deler seg i to:
et der katten lever, og ett der den er død.
Det store flertallet av fysikere vil velge tolkninger mellom disse to ytterpunktene,
eller mest sannsynlig bekjenne seg til en pragmatisk tolkning.
Silisium (Si) –
(Engelsk: silicon)
er et kjemisk grunnstoff med atomnummer 14 i det periodiske system,
(naboelement til karbon).
– Silisium er hovedbestanddelen i vanlig sand
og er et av Jordas vanligste grunnstoffer.
Det er billig og lett å få tak i.
– Silisium har fire elektroner i det ytre skallet.
– Ren Silisium er en god isolator;
men defekter i krystallgitteret kan føre til god ledningsevne.
– Silisium brukes bla. i halvlederkomponenter i elektronikk.
Transistorer lages av silisium.
– Silisium fotodetektorer brukes bla. i CCD-elementer i skannere
og er følsom for infrarødt lys (900-950 nm).
– Silisium tåler 200°C.
– Halvledere har spesielle elektriske egenskaper med et båndgap som gjør at ledningsevnen kan styres.
Båndgapet sier noe om hvor mye energi som må til for å slippe elektronene løs.
Materialer med stort båndgap leder ikke strøm.
Materialer uten båndgap leder strøm.
Men det er så mange lag med abstraksjon i mellom
at man kan bli en utmerket snekker uten å tenke på Newton,
og man kan være en kløpper i relativitetsteori uten å være god med hammer.
Solcelle –
Lys sendes inn og elektrisk strøm kommer ut.
(I en lysdiode er det motsatt; det sendes elektrisk strøm inn og lys kommer ut.)
Solcellepaneler taper i dag opptil 40% av effektiviteten pga. støv og skitt på overflaten.
Og mye av sollyset reflekteres når strålene kommer inn i skarp vinkel.
Innfallsvinkelen er vinkelen til innfallsloddet.
Innfallsloddet er 90° på speilet.
Refleksjonsvinkelen er utgående vinkel ift. innfallsloddet.
Innfallsvinkel = refleksjonsvinkel på et plant speil.
Når en kikker inn i det,
er det som om speilflaten blir usynlig
og en ser gjennom til noe
som ser ut som en annen verden
på den andre siden av speilet.
Dette er fascinerende,
fordi man skjønner at
det som ser virkelig ut
faktisk ikke er det.
– Men en illusjon.
Speilflaten forårsaker speilbildet.
Bildet har ikke uavhengig eksistens av speilingsmekanismen.
Dette er noe alle skjønner
fordi det er så perseptuelt og håndgripelig
og umiddelbart tilgjengelig.
Du kan ta og føle på speilet,
kikke bak det for å se om det skjuler en verden bak osv.
Strengteorien –
forsøker å unifisere kvantemekanikk og gravitasjonsteori (relativitetsteori) til én teori som kan forklare alt.
Elementærpartiklene oppfattes som endimensjonale bittesmå vibrerende strenger
istedet for punkter (som i standardmodellen).
Typisk størrelse er 10^-34 m.
Strengene kan være åpne eller lukkede løkker (gravitoner).
Også kreftene som virker mellom partikler er representert av strenger.
F.eks. gravitonet som formidler gravitasjonskraften.
En unngår problemet med singulariteter og uendeligheter i kvantemekanikken.
For å teste strengteorien kreves akseleratorer så store som solsystemet.
Men også bakgrunnsstrålingen fra Big-Bang kan muligens bekrefte teorien.
10 romtidsdimensjoner.
Supersymmetri (SUSY) betyr at materie- og kraftbærerpartikler er
samme partikkel i ulik tilstand.
M-teorien unifiserer strengteorien.
Strenger er sammenrullede braner.
11 romtidsdimensjoner.
Det finnes ikke fnugg av bevis for at strengteori er riktig.
Den har ikke produsert en eneste ny forutsigelse som kan testes ved eksperimenter og observasjoner.
Det finnes ingen empiriske grunner til å tro at strengteori er riktig.
Strengteori er mer som en samling av ideer
der utgangspunktet er at elementærpartikler erstattes med vibrerende strenger.
Et av problemene man støter på er at strengene må kunne vibrere i 9 romlige dimensjoner
dersom teorien skal være konsistent med både relativitetsteori og kvantefysikk.
I tillegg må ligningene ha en spesiell matematisk egenskap
som kalles supersymmetri for at de ikke skal slå krøll på seg.
– For ikke umiddelbart å få trøbbel med virkeligheten,
må de seks ekstra romlige dimensjonene krølles sammen til en svært liten størrelse.
En interessant side ved strengteori er at måten man krøller de sammen på, kompaktifiseringen,
bestemmer hvilke partikler man vil se i de tre utstrakte dimensjonene,
samt kreftene som virker mellom dem.
Problemet er at det finnes et enormt antall måter å kompaktifisere på,
og ingen har funnet en som reproduserer akkurat det universet vi lever i.
Det fremgår klart av matematikken i strengteori at de ekstra dimensjonene er fysiske dimensjoner der avstander måles i meter.
Bok: «The elegant universe» av Brian Greene. Populærvitenskap.
Supersymmetri –
(SUSY)
en beskrivelse av verden
som sier at det til alle typer materiepartikler
må finnes en type kraftbærende supersymmetrisk partikkel partner (en s-partikkel), og vise versa.
Hvis universet er supersymmetrisk,
har alle partikler en tyngre skyggepartikkel.
Disse partiklene utgjør mørk materie.
Da universet var ungt og fullt av energi,
ble det skapt like mye skyggepartikler som vanlige partikler.
Gravitinoer er den supersymmetriske partneren til gravitoner.
Supersymmetri betyr at materie- og kraftbærerpartikler er
samme partikkel i ulik tilstand.
Termodynamikk –
er læren om hvor mye arbeid en får fra termisk varme-energi.
Entropi er uorden i et termodynamisk lukket system.
Universet utvikler seg i én retning mot stadig økende entropi
til en sikker død når maks. entropi har inntruffet med lik temperatur og tetthet,
ihht. 2. termodynamiske grunnloven.
Eksempel: Blandes en halv kopp med varmt vann og en halv kopp med kaldt vann, vil vannet i koppen etter ganske kort tid være lunken, denne prosessen går av seg selv.
Og det er ingen vei tilbake – en får aldri til at vannet skiller seg i to regioner med varmt og kaldt vann, uten å tilføye energi utenfra.
Det er ikke noe «hensikt» at det er slik, bare et målbart faktum.
Dynamikk er læren om krefter i samband med bevegelse.
Termodynamikkens andre lov brukes av kreasjonister for å begrunne at alt går mot kaos, hadde det ikke vært for en skaper som lagde orden.
Men de forstår ikke at det bare gjelder isolerte systemer.
Thorium –
er et grunnstoff oppkalt etter den norrøne tordenguden.
Thorium kan brukes som brensel i atomkraftverk, istedet for Uran.
Thorium er grunnstoff nr. 90.
All thorium er thorium 232.
Norge har en av verdens største thoriumreserver
i Fensfeltet utenfor Ulefoss i Telemark.
Norsk thorium kan inneholde 120 ganger mer energi
enn all olje og gass på norsk sokkel.
Thoriumkraftverk –
har en brennstoffmengde mindre enn 1% sammenlignet med uran-kraftverk.
Fordeler:
– Mindre avfall.
– Sikkerhet.
Thoriumreaktorene kan stoppes når som helst, f.eks. ved en ulykke,
siden de alltid opererer «sub-kritisk».
De kan også bygges slik at selv om stoppmekanisme ikke virker,
vil de stoppe av seg selv før de kommer i nærheten av en kritisk temperatur.
– Thoriumreaktorene produserer betraktelig mindre radioaktivt avfall enn dagens uranreaktorer.
–
De kan i tillegg brukes til å brenne opp farlige radioaktive stoffer, som f.eks. plutonium.
De produserer ikke plutonium av seg selv,
(i motsetning til dagens reaktorer).
– Som andre reaktortyper er de billige i drift.
– Ingen utslipp av drivhusgasser.
– Atomvåpen er mindre aktuellt.
Verken brensel eller avfallsprodukter er egnet.
– Små mengder trengs for å produsere samme energi som uran.
Ett tonn naturlig thorium i et thoriumkraftverk tilsvarer 250 tonn naturlig uran i urankraftverk.
Uran må anrikes på U-235 gjennom krevende og dyre prosesser som gir
en masse på 35 tonn anriket uran som kan brukes til energiproduksjon.
– Lagringstid.
Nedbrytningstid er kortere, ned mot 300 år.
Det gir en lagringstid som er 1/100-del sammenlignet med uranavfall fra kjernereaktorer.
Avfall fra urankraftverket må lagres opptil flere 100000 år i sikre geologiske formasjoner.
– Fjerdegenerasjons-reaktorer kreves for effektiv bruk.
De vil tidligst være tilgjengelig etter 2035.
Denne reaktorteknologien vil i første rekke bli utviklet og benyttet til å brenne uran
og de store mengdene plutonium som i dag finnes på lager,
før man vil utvikle thorium som brensel for denne typen reaktorer.
Ergo vil ikke det norske thoriumet, om det mot formodning skulle bli utvunnet,
få et marked flere tiår etter at fjerdegenerasjons-reaktorene er tatt i bruk.
– Saltsmeltereaktor. Brenselet er ikke er fast, men oppløst i et kjølemiddel av smeltede fluoridsalter.
Disse saltene er kjemisk stabile og tåler varme og stråling, og det er heller ikke høyt trykk i reaktoren.
En vil ikke få eksplosjoner slik som i Tsjernobyl og Fukushima.
Saltsmeltereaktoren har også den fordelen
at brenselet blir kontinuerlig reprosessert
i et kjemisk anlegg tilknyttet reaktoren.
Gjennom såkalt formering dannes det flere spaltbare atomer enn det blir forbrukt,
slik at thoriumbrenselet kan utnyttes langt mer effektivt enn i en konvensjonell reaktor.
– Når thorium 232 blir truffet av et nøytron,
vil det fange inn nøytronet og omdannes til det langt mer ustabile stoffet thorium 233,
som har en halveringstid på 22 minutter.
Thorium 233 blir så omdannet til protactinium 233, med en halveringstid på 27 dager.
Da har et av nøytronene blitt omdannet til et proton.
Så blir stoffet omdannet til uran 233.
Mesteparten av det thoriumet som har fanget inn et nøytron,
vil være omdannet til uran 233 etter en måned.
Men størstedelen av thoriumet i brenselet fanger ikke inn nøytroner,
så disse atomene fortsetter rett og slett å være thorium 232.
Det finnes ekstremt nøyaktige klokker
som bla. kan måle forskjellen i hastigheten
på tiden mellom satelitter og bakken.
Men klokker forteller ikke hva tid er for noe.
Kontinuerlig tid forutsetter at det er mulig med et uendelig antall hendelser på endelig tid.
Mennesker oppfatter tid i forhold til hvor mye som kan observeres av det som skjer.
Tid er definert av mennesker og krever en referanse satt av mennesker.
Tid er en størrelse som sier noe om at noe endres og måles mot en referanse (f.eks. en klokke).
Siden det ikke finnes negative størrelser,
finnes ikke negativ tid og det er derfor meningsløst å snakke om å reise tilbake i tid.
Troen på negativ tid bygger på at en mener det finnes negative tall og derfor tror det finnes negative størrelser.
En annen definisjon er at tid er den retningen som entropi øker i, og informasjon kan overføres i.
Det er en fordel at disse definisjonene forklarer tid nøyaktig og presist,
uavhengig av den underliggende konstruksjon av universet.
Definisjonene er uavhengig av hva tid ‹egentlig› er lagd av.
Relativitetsteorien er tidssymmetrisk. Dvs. at det er ingenting i den som forbyr at tiden kan gå bakover.
Tilfeldigheter –
Mange prosesser er bare tilsynelatende tilfeldige.
– Myntkast
er bare tilsynelatende tilfeldig fordi man ikke har nøyaktig kjennskap til startbetingelsene,
slik som myntens startposisjon, fallhøyde, lineær impuls, dreieimpuls, luftmotstand osv.
Hvis man hadde denne informasjonen kunne man prinsipielt forutsagt resultatet.
Et myntkast er mao. en deterministisk prosess.
– Terning:
Som med mynten avhenger den av kastet, rotasjonen, luftmotstand osv.
I tillegg kommer usikkerhet dersom terningen treffer underlaget med en kant eller hjørne.
Vinkelen mellom kant og overflate
varierer innenfor målenøyaktighetens grenser.
I praksis vil en ikke kunne forutsi resultatet,
men prosessen er i prinsippet deterministisk.
–
I kvanteteorien benyttes såkalt ekte tilfeldighet i de minste målestokkene.
Dvs. at partikler kan oppstå fra intet og at ting skjer uten årsaker og at partikler kan eksistere flere steder samtidig.
Tsunami –
betyr havnebølge, (fra japansk; tsu (havn) og nami (bølge)).
Tsunamier kan bli satt i gang av en undersjøisk forkastning på havbunnen i forbindelse med et jordskjelv eller et stort ras.
Spenningene som utløses kan heve eller senke havbunnen med opptil 10 m i løpet av sekunder.
Dersom det er stort havdyp, vil vannsøylen over inneholde enorme mengder energi.
På overflaten er bølgen nesten ikke merkbar
fordi bølgehøyden er lav, mens bølgelengden kan være opptil 200 km,
og kan bevege seg i over 800 km/t på åpent hav.
Når den kommer inn på grunnere vann minker hastigheten, bølgelengden blir kortere og bølgehøyden vokser dramatisk.
Ulik vanlige bølger som går over i løpet av kort tid, så fylles det bare på med vann.
Tsunamier som blir utløst av ras er ofte noe langsommere.
Det avhenger av volumet, hvor dypt det er og hvor raskt det går.
Det er vanskeligere og mer kostbart å varsle.
Historikk:
For to millioner år siden.
En asteroide slo ned utenfor Chile-kysten
og lagde en tsunami som sveipet over Sør-Amerika og Antarktis. ☞ Astronomiordbok.html.
Ca. 6000. fvt. Et undersjøisk jordskred,
som raste ut ved Storegga utenfor Møre og Romsdal i Norge, utløste en
tsunami som foruten Norge berørte Shetland, Skottland og Island.
Området som raste ut var på størrelse med Island.
1707. Hōei i Japan.
Jordskjelvet og tsunamien drepte 30000 mennesker.
1771. Yayema utenfor Okinawa.
Et jordskjelv førte til en tsunami med opptil 40 m høye bølger som tok livet av 12000 mennesker.
1792. Vulkanen Mount Unzen førte til en tsunami som sammen med selve utbruddet drepte 15000 mennesker på Japans sørligste hovedøy Kyūshū.
1755. Lisboa. Et jordskjelv med episenter 200 km vest for Lisboa førte til en tsunami som rammet Portugal, Spania, Marokko, Irland og Storbritannia. Rundt 100000 døde.
1826. Japan. Et jordskjelv og tsunami tok livet av rundt 27000 mennesker.
1868. Arica, som dengang var en del av Peru, (nå en del av Chile).
Et voldsomt jordskjelv og en påfølgende tsunami drepte tilsammen 25000 i begge landene.
1883. Et vulkanutbrudd på Krakatoa i Indonesia førte til en 30 m høy tsunami som drepte 36000 mennesker.
1896. Meiji-Sanriku i Sanriku i Japan.
Jordskjelvet genererte en ødeleggende tsunami. 22000 mennesker mistet livet.
28.12.1908. Den sør-Italienske byen Messina ble rammet av et voldsomt jordskjelv.
Sekunder senere kom tsunamien som gjorde langt større skade enn selve jordskjelvet. 123000 døde.
Desember 2004. Indiahavet.
Indonesia, Sri Lanka, India, Malaysia, Somalia, Bangladesh og Thailand ble rammet av en voldsom tsunami som drepte 230000 mennesker.
Tungtvann –
Døyteriumoksid består av 2 hydrogenatomer og 1 oksygenatom; H₂O.
Hydrogenatomene i tungtvann er en hydrogenisotop (døyterium)
med ett ekstra nøytron i atomkjernen.
Tungtvannet kan brukes som moderator til nedbremsing av nøytroner ved spaltning av Uran-235.
Langsomme nøytroner spalter U-235 mer effektivt enn hurtige.
Grafitt kan også brukes som moderator.
Det er det aerodynamisk vrient,
å seile foruten vind.
Vindkraft –
Det brukes vindmøller (vindturbiner) for å produsere energi.
Turbinene roterer med under 10 rpm,
men en generator må ha rundt 1800 rpm.
Girkassen er den mest ømtålige bestanddelen
og den hyppigste grunnen til svikt.
Girkassen øker omdreiningshastigheten,
men dreiemoment blir stort, ca 500:1.
Vanlige kraftverk produserer kraft hele tiden,
mens en turbin produserer kraft bare når det blåser
og når turbinen ikke er stengt for reparasjon.
– Påliteligheten er avhengig av oppetid og at vinden blåser.
– Lite effektiv. 60% av energien i vinden utnyttes.
– Områdebruken er lite effektiv.
Energitettheten (produsert kraft i forhold til areal) er svak for vindturbiner.
På samme areal som en vindturbin må ha for å produsere 1,5 MW (effekten fra vanlig vindturbin)
kan et vanlig kraftverk produsere 50MW.
– Varierende kvalitet på strømmen.
– Landskapsvern.
Visuell forurensing.
Vindturbiner gjør landskapene stygge.
– Fugler blir drept av rotorbladene.
– Isbiter kan under visse værforhold kastes av rotorbladene i meget stor fart
og være farlige for de som tilfeldigvis oppholder seg i nærheten.
– Kostnaden er omtrent det dobbelte av vannkraft.
Grunnen til at vindkraft allikevel er blitt så utbredt er statlige subsidier,
dvs. man beskatter effektiv energiproduksjon
for å gjøre ineffektiv energiproduksjon billigere.
– Offentlig subsidiering av unyttige og stygge installasjoner.
Subsidiene går ikke direkte til å produsere energi,
men utbetales uansett mengde strøm som produseres.