Sammanfattning

Viktiga begrepp
När man arbetar med området ”flyta – sjunka” kommer man i kontakt med några viktiga begrepp:

Densitet/ Volymmassa är ett mått av ett ämnes täthet och anges i massa per volymenhet (ex. kg/ m3). För att räkna ut ett ämnes densitet används formeln:

p = m/v
m = massa (kg) och v = volym (m3)

”Ju högre densitet ett ämne har desto större är mängden massa per volymenhet” (Wikipedia, 2010, Densitet).

Tryck är detsamma som "kraft per ytenhet" och mäts i pascal (Newton/ m2). För att beräkna trycket bör man veta kraften och arean av ett föremål. Exempel ”Lådan”; Om en låda väger 600kg är kraften på golvet 6000 Newton. Lådans area som vilar på golvet är 2m². Trycket på golvet är ett mått på hur stor kraft varje m² måste bära. (6000/2 = 3000Newton/ m²)

Trycket = Kraften/Arean Trycket = 6000N/ 2 m2 =3000N/ m2 (Pascal)

Förutsättningen för att ett föremål ska flyta är att det finns en tryckvariation i höjdled där trycket underifrån är större (Krister Karlsson, Muntlig kommunikation; 2010-02-22). Ju längre ner ett föremål sänks i vätten desto större tryck utsätts det för då även trycket ovanifrån ökar. Trycket från sidorna är alltid konstant.

(Paulsson, 2008)

Arkimedes princip säger att "ett föremål nedsänkt i vätska påverkas av en uppåtriktad kraft, som är lika stor som tyngden av den undanträngda vätskan" (Wikipedia, 2010, Arkimedes princip).

Förenklad förklaring: ”om ett föremål ska kunna flyta måste det tränga undan samma mängd (kg) vatten” (Krister Karlsson, muntlig kommunikation, 2010-02-22). Det vatten som har trängts undan måste alltså väga lika mycket som föremålet. Ett föremål kan maximalt tränga undan sin volym i vatten. Har då föremålet en högre densitet än vattnet, kan inte samma volym vatten väga lika mycket föremålet och därav sjunker det.

Arkimedes princip gäller även i andra media än vätskor.

Materia
Den kemiska betäckningen för vatten är H2O; en syreatom och två väteatomer som tillsammans bildar en molekyl.

Bild: Vattenmmolekyl, hämtad från: sv.wikipedia.org/wiki/Molekyl

Vatten har olika egenskaper, bland annat:

• Vatten är vätska vid rumstemperatur

• 3 aggregationstillstånd; fast (is), flytande (vatten) och gas (vattenånga)

• Vattnets densitet är högst vid +4 grader och is har lägre densitet än vatten (utvidgar sig när det fryser). Detta medför att när vattnet i en sjö kyls av under vintern, sjunker det fyragradiga vattnet ner till botten. När det sedan blir kallare och minusgrader kommer det mest nedkylda vattnet stanna vid ytan och frysa till is. Utan denna egenskap skulle många grunda sjöar bottenfrysa och många organismer dö.

• Vattenmolekylerna är sk. Dipoler, vilket gör vattnet till ett polärt ämne. Med dipol menas att en molekyl har en minusladdad och en plusladdad sida (se bild). Vatten är en dipol pga att syreatomen har större dragningskraft för elektronerna, vilket medför en svag minusladdning vid syreatomen och en svag plusladdning vid väteatomerna. Vi skulle vilja likna det vid små minimagneter som dras till varandra då en molekyls plussida dras till en annans minussida, därav orsakar ytspänning. På grund av att vatten är ett poklärt ämne är det också ett bra lösningsmedel för andra polära ämnen ex. salt och socker.

(Henriksson, 2004, Devonshire, 1994 och Wikipedia, 2010, Vatten)

Liv
Livet skulle inte kunna existera utan vatten. Mer än två tredjedelar av jordens yta är täckt av vatten, tänk då vad mycket liv det finns i vatten! Vårt fokus har varit Liv i vatten och hur dessa kan flyta respektive sjunka. (olika tekniker)

Vattenlevande organismer och hur dessa kan flyta respektive sjunka exempelvis

• Simblåsan hos benfiskar. Denna kan regleras så att den ställs in på ett speciellt djup – samma densitet som omgivande vatten.

• Hajar och andra sidan måste hålla sig i rörelse för att flyta men har hjälp av sin stora oljefyllda lever.

• Fett och späck kan också bidra till bättre flytförmåga t.ex. valar.

• Vissa djur som t.ex. sköldpaddan utnyttjar också mängden luft i lungorna för att reglera nivån i vattnet.

• Gelatinösa djur som maneter består till största del av vatten och ligger på så vis nära vattnets densitet.

• Vi har under handledning fått bekanta oss med ett för oss helt ny typ av bläckfisk (Nautilus – Pärlbåt) Denna i likhet med ortoceratiten har en snäcka innehållande luftkamrar där lufttrycket regleras.

• Bärplan kan vara avgörande för i vilket tempo djuret sjunker. Vissa djur har utskott som gör att de får större yta. På så sätt utnyttjar de trycket underifrån för att avgöra i vilket tempo det sjunker ner till botten.

(Stellan Sunhede, muntlig kommunikation; 2010-03-11)

Energi & Teknik

• Vatten som energi till livet; utan vatten skulle inget liv existera. Ex. två tredjedelar av din kropp består av vatten och för att överleva måste du få i dig ca 1,5 liter/dag. (Arvidsson Rosén, 1995)

• Den teknik som djuren utvecklat (se liv) och även människan anammat handlar om ”Jakten på föda och överlevnad” med minsta möjliga energiåtgång.

• Exempel på mänskliga uppfinningar för att spara på vår egen energi: Båtar, Flygplan, Flytvästar, Simma, Luftballong mm.
  

• I vattenrening finns också vissa processer som vi kan koppla till ”flyta-sjunka”:

Sedimentation är en metod eller teknik som används för att skilja ut uppslammade partiklar ur en vätska. Sedimentation är ett alternativ till filtrering eller centrifugering och lämpar sig bäst om vattnet innehåller tyngre partiklar då man utnyttjar tyngdkraften; vattnet får stå i bassänger tills de tyngre, oönskade partiklarna sjunker, vilka sedan kan tas bort. Sedimentation är en del av en reningsprocess och efterföljs ofta av någon form av kemisk reningsprocess.

(Nationalencyklopedin, 2010 och Vaccinationsguiden, 2010)

Flotation är en fysikalisk reningsprocess där man trycksätter vattnet och sedan för in luft med ett högre tryck. När man sedan släpper på trycket bildas det mikrobubblor som oönskade partiklar dras till och följer med bubblorna upp till ytan där de bildar ett slam som sedan håvas bort.

(ATEK, 2010 och Wikipedia, 2010, Flotation)

Bild: Tankekarta över hur vi ser på de olika områdena och hur dessa hör samman.


Referenser
ATEK. (2010). Produktkatalog: Flotation. [www]. Hämtad från <> Hämtat 2010-04-15.

Arvidsson Rosén, A. (1995). Naturlära : Mark vatten och luft. Förlag: Okänd.

Devonshire, H. (1994). Vatten. Stockholm: Berghs förlag.

Henriksson. A, (2000). Naturkunskap A. Malmö: Gleerups Utbildning AB.

Nationalencyklopedin. (2010). Sedimentation. Hämtad från Hämtat 2010-04-15.

Paulsson. B, (2008). Fysik Lpo 1. Båstad: TEFY Läromedel.

Vaccinationsguiden. (2010). Vattenrening. [www]. Hämtad från http://www.vaccinationsguiden.se/vaccinationsguiden/vattenrening.asp Hämtat 2010-04-15.

Wikipedia. (2010). Densitet. [www]. Hämtad från <>. Senast ändrad 2010-04-13. Hämtat 2010-04-15.

Wikipedia. (2010). Arkimedes princip. [www]. Hämtad från . Senast ändrad 2010-02-25. Hämtat 2010-04-15.

Wikipedia. (2010). Vatten. [www]. Hämtad från <>. Senast ändrad 2010-04-13. Hämtat 2010-04-15.

Wikipedia. (2010). Flotation. [www]. Hämtad från <>. Senast ändrad 2010-01-27. Hämtat 2010-04-15.