Månadens problem – Så går det till
Månadens problem riktar sig till elever på gymnasiet som läser fysik, och är en
möjlighet att arbeta med problemlösning i grupp. Dessutom kan man vinna biobiljetter! Månadens problem arrangeras av lektorsgruppen inom undervisningssektionen i Svenska Fysikersamfundet.
• Månadens problem består normalt av två uppgifter. Denna månaden är det
bara en uppgift för att se om vi kan få fler att skicka in svar.
• Månadens problem läggs ut på Wallenbergs fysikpris-hemsidan den första
måndagen varje månad (www.fysikersamfundet.se/fysiktavlingen).
• Man får arbeta i lag med att lösa månadens problem. I ett lag får man maximalt vara fyra personer.
• Lösningar (fullständiga och välmotiverade) skickas per post till
Månadens problem
Mattias Andersson
S:t Petri skola
Fersens väg 1
211 42 Malmö
och skall vara poststämplade senast fredagen påföljande vecka.
Det bästa är om en lärare på skolan skickar in samtliga bidrag från en skola,
men ett lag kan också skicka in sin lösning direkt.
• Alla inkomna bidrag rättas i slumpmässig ordning. Först rättade lösningen
med full poäng vinner biobiljetter till alla i laget, dock maximalt 4 stycken
biljetter per lag.
Månadens vinnare presenteras tillsammans med ett lösningsförslag på Wallenbergs fysikpris-hemsidan den fjärde måndagen i månaden. Om någon inte
vill ha sitt namn publicerat, så skriv detta i lösningarna.
Biobiljetter skickas enbart till en lärare på skoladress, så det är viktigt att en
lärares adress anges på lösningarna.
• Lösningar skickas ej tillbaka (rättningsresurserna är begränsade).
Lycka till!
Månadens problem – DECEMBER 2015
Ett glas med champagne (Bild från Wikipedia).
Året går mot sitt slut och när det nya året börjar är det många som skålar i champagne och andra bubblande drycker. Det har visat sig att bubblorna är mycket
viktiga för både doften och smaken. Därför forskas det på flera ställen runt om i
världen på dessa bubblor. Här följer några uppgifter om champagne och bubblor.
Ett tydligt kondensationsmoln bildas när korken flyger iväg. Bild från decembernumret 2015 av
Physics World (http://physicsworld.com).
(a) Champagne serveras vid en temperatur av 10◦ C. Flaskans innerdiameter i halsen
är 30 mm och vi antar att det är 30 mm mellan vätskeytan och korken1 . Den instängda gasen mellan korken och vätskan har trycket 5,0 bar. När korken öppnas
och far iväg expanderar gasen kraftigt och temperaturen på gasen sjunker från 10◦ C
till −75◦ C. Man kan se ett moln av kondensation. Hur stor volym upptar den kalla
gasen nu?
(b) Man studerar hur mycket koldioxid som frigörs när man häller champagnen i
ett glas genom att titta på bilder i infrarött. Man kan tydligt se att det är bättre att
1 http://lakewoodcork.com/champagne-corks/
Koldioxid flödar från ett champagneglas. Bild från decembernumret 2015 av Physics World
(http://physicsworld.com).
hälla upp champagnen på samma sätt som man häller upp öl, dvs med ett lutande
glas. Koldioxid absorberar mycket strålning med våglängden 4,2 µm. Hur mycket
energi har en foton med denna våglängd? Svara i eV.
Två forskare studerar bubblorna i ett champagneglas. Bild från decembernumret 2015 av Physics
World (http://physicsworld.com).
(c) I en oöppnad flaska med 75 cl champagne finns det 11,5 g komprimerad koldioxid
(M = 44 g/mol). När man öppnar flaskan har vätskan temperaturen 10◦ C. Hur
många bubblor med 0,50 mm diameter kan maximalt bildas när man häller upp
flaskans innehåll i sju höga glas? Anta att trycket i bubblorna är normalt lufttryck.
(d) Bubblorna kan bara bildas om det finns några ojämnheter eller partiklar i glaset
som kan skapa mikrometerstora luftfickor när glaset fylls. Koldioxiden gör sig
fri i luftfickan och bildar mikrometerstora bubblor som stiger mot ytan. Mer och
mer koldioxid tar sig in i bubblorna på vägen upp så att de är ca 0,5 mm när de
når ytan. Bubblorna drar med sig ytaktiva, smakrika ämnen, sk tensider, på väg
upp. När en bubbla når ytan spricker den, håligheten kollapsar och skickar en
tunn jet av små droppar, aerosoler, rakt upp. Dessa kan man känna om man håller
handen precis över ytan. Förklara varför bubblande champagne ger en rik doftoch smakupplevelse, och varför avslagen champagne inte ger samma upplevelse.
Månadens problem arrangeras av lektorsgruppen inom Svenska Fysikersamfundet.
Se www.fysikersamfundet.se/fysiktavlingen för mer information. Där finns också
gamla Wallenbergs fysikpris-tävlingar med många fler problem att arbeta med.
Synpunkter eller frågor? Hör gärna av dig till [email protected]