VÄRME OCH TEMPERATUR

Värme och väder är något vi dagligen pratar om, åtminstone på våra latituder. I stort sett all den värmeenergi som finns på jorden tillförs från solen. Växthuseffekten gör att det mesta stannar kvar – medeltemperaturen på jorden är cirka 15° C, utan växthuseffekt skulle den vara -20°C. Solens strålar träffar jorden ojämnt, vilket innebär att energitillförseln inte är jämnt fördelad till alla platser. Det är detta som gör att vi har olika väder på jorden.

Värme är en energiform som vi behöver för att laga mat eller hålla en lagom temperatur inomhus, men överskottsvärme är svår att omvandla till någon annan energiform. Man säger därför att värmeenergi har låg energikvalitet. Värme är egentligen ett mått på hur atomer och molkyler rör sig. Dessa byggstenar är aldrig helt stilla. 

Fast

I fasta ämnen vibrerar molekylerna kring fasta platser.

Flytande

I vätskor rör sig molekylerna lite mer eftersom de ite har några fasta platser.

Gas

I gaser är det glesare mellan molekylerna och de rör sig fritt med hög hastighet.

Mäta temperatur

De flesta ämnen utvidgas när de blir varmare – med ökad temperatur kommer alltså densiteten att minska. Gaser påverkas mest av detta. Detta utnyttjas i vanliga termometrar, där ett flytande ämne får större volym med ökad temperatur.

Moderna elektroniska termometrar bygger istället på förändringar i ledningsförmågan hos en metall med ändrad temperatur. 

Det finns ett par olika skalor för mätning av temperatur, där Celciusskalan (centigrade) är den vanligaste för allmän användning. I vetenskapliga sammanhang är Kelvinskalan vanligast, speciellt om värdet skall ingå i en beräkning.

°C = 5/9 x (temperatur i grad Farenheit – 32
°F = (9/5 x temperatur i grad Celcius) + 32
°C = temperatur i Kelvin – 273
K = temperatur i grad Celcius + 273

Spridning av värme

Värme kan spridas på tre olika sätt och du har säkert märkt av dem utan att ha korrekta namn på dem. 

Ledning

Om man ställer en metallsked i en kopp med hett vatten, får skeden efter ett tag samma temperatur som vattnet även en bit upp i luften. Anledningen till detta är att atomerna i metallen hela tiden knuffar till sina grannar.

Alla metaller är bra på att leda värme. Trä leder värme dåligt och luft är ännu sämre. Vi utnyttjar luftens dåliga värmeledningsförmåga till isolerande kläder och till exepel till teromosar.

Strömning

Om man värmer vatten i en kastrull, blir vatnet nära botten varmt först. Det varma vattnet är lättare (lägre densitet) än det kalla vattnet vid ytan och stiger därför uppåt. Vi får därför en cirkulation som håller på tills allt vatten i kastrullen har samma temperatur.

Samma fenomen finns även i naturen, där båden vatten och luft får denna typ av cirkulation på grund av ojämn uppvärmning eller avkylning.

Strålning

Eftersom det är vakuum i rymden, kan solen energi inte överföras till jorden genom ledning eller strömning.  Alla varma föremål sänder ut värme-strålning. Den är osynlig ocjh kallas ibland för infraröd strålning. Svarta ytor är bättre på att fånga upp värme-strålning än ljusa  ytor. 

Värmestrålningen från solen kan också användas för att skapa elektrictet i solceller eller värma upp vatten.

Väder och vind

Vi har tidigare sett att jordaxeln lutar och att  jorden inte bara snurrar kring sin egen axel (ett dygn) utan även runt solen (ett år). Detta gör att luft, land och hav värms upp olika. Luften värms också upp snabbare än lan och hav. Det är denna ojämna fördelning som ger luftströmmar och havströmmar som fördelar om värmen.

Sommar på norra halvklotet

Vinter på norra halvklotet

Mäta väder

För att man skall kunna göra väderprognser, måste man kunna mäta olika parametrar hos vädret idag. Dessa ligger sedan till grund för hur man uppkattar vädret de kommande dagarna.

Mätning

Temperatur
Lufttryck
Luktfuktighet
Vindhastighet
Nederbörd
Molnighet

Enhet

grader Celcius, °C
hektopascal, hPa
procent, %
meter per sekund, m/s
millimeter, mm
procent, %

Instrument

Termometer
Barometer
Hygrometer
Anemometer
Pluviometer
Molnhöjdsmätare (laser), väderradar

Väderprognosen

Idag görs mycket av väderprognoserna av stora datorer, men det måste även finnas en utbildad meteorolog för att göra en korrekt tolkning. Man börjar med att titta på var det finns högtryck och lågtryck. Dessa beror på skillnader i lufttryck. Ett normalt lufttryck är 1013 hPa. På norra halvklotet rör sig luften alltid medurs kring ett högtryck och moturs kring ett lågtryck. På väderkartan nedanser man också linjer. Dessa kallas isobarer och knyter i hop områden med samma lufttryck. Ju närmare dessa isobarer ligger, desto starkare blir vinden
 

Varmfront

En varmfront uppstår när varmluft möte kall luft och tvingas då uppåt. Den varma luften kyls då av och bildar moln av den kondenserade vattenånga i luften. Efter ett tag börjar det regna.

Kallfront

En kallfront uppstår när kall luft tränger undan varm luft. Även i detta fall pressas den varma luften uppåt och kyls av. En kallfront leder alltså även den till regn.

Molnighet

Moln bildas alltså av att varm och fuktig luft stiger uppåt i atmosfären. När den kyls ner kondenserar vattenångan och bildar små vattendroppar. Det är detta som vi ser som moln. När det blir tillräckligt många vatten droppar, kan de inte hållas kvar i molnet längre, utan det börjar regna (eller snöa om det är kallt).

Vindarna beror istället på skillnader i lufttryck. Det finns olika sätt att mäta vindstyrka, men i Sverige är det vanligast med meter per sekund.

Vind

Du kan ändra denna exempeltext. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetuer adipiscing elit. 

Sjöbris

Ett tydligt exempel på hur solen skapar väder är sjöbris. På sommaren värmer solen upp luften över land snabbare än över vattnet. Detta gör att luften över land stiger och bilder moln. Den stigande luften över land måste ersättas av kyligare luft från havet. På eftermiddagen kan detta orsaka en vid på 10-12 meter per sekund. På kvällen oh morgonen är det ofta helt stilla.