Is som smelter

Dette forsøket gir en god forståelse av hvorfor issmelting i Arktis og Antarktis har ulik betydning på den forventede framtidige havnivåstigningen.

På side 28 i elevheftet til Regnmakerskolen, står det en mer omfattende versjon av dette forsøket.

Hensikt

Utforske issmelting på land og i vann.

Fakta

På Sydpolen og Grønland ligger det meste av isen på land, på Nordpolen flyter den i havet.

Dere trenger:

  • 2 gjennomsiktige begre
  • 2 isbiter
  • En stein som får plass i et av begrene
  • Vann (romtemperert) 
  • Vannfast tusj
  viten.no

Gjør følgende:

  1. Jobb sammen to og to
  2. Legg steinen i det ene begeret - beger to
  3. Fyll vann i begrene, toppen av steinen skal være over vann
  4. Legg en isbit i hvert av begrene. Isbiten i beger 2 plasseres oppå steinen. Pass på at isbiten i beger 2 ikke er nær vannet
  5. Lag en strek med tusjen på hvert beger som viser hvor høyt vannet står
  6. Hvordan tror du vannlinjel vil endre seg i de to glassene når isbiten smelter?
  7. Omtrent hvor mye av isen i beger 1 ligger under vannflaten?
  8. Når isen har smeltet: Lag en ny strek på hvert beger som viser hvor høyt vannet står, og lag en tegning av hvordan de to glassene nå ser ut. Skriv også ned hva som har skjedd i forsøket.
  9. Skriv hva du har lært om is som smelter når den ligger i vann og når den ligger på land (steinen).
  10. Hva tror du har størst betydning for om havet vil stige, issmelting på Nordpolen eller issmelting på Sydpolen? Begrunn svaret ditt.

Last ned beskrivelsen som pdf.

Last ned det mer omfattende forsøket fra elevheftet som pdf. 

forventede observasjoner

  • Vannstanden er uendret i begeret der isbiten fløt i vannet.
    • Her kan det hende at elevene rapporterer ulike resultater. Noen vil mene at vannet steg, noen at det er uendret og noen at det har sunket. Med motstridende resultater er det sannsynlig at det er unøyaktighet i gjennomføringen. Dere kan godt diskutere hva som kan føre til de ulike observasjonene.
      Unøyaktighet i tegning av streken:
      • Ble streken tegnet på samme måte? Det beste er å se rett inn på vannlinja når man tegner, altså ikke på skrått ovenifra eller nedenifra, og å gjøre likt begge ganger.
      • Var det den  samme personen som tegnet streken før og etter isbiten smeltet? To personer vil ofte vurdere litt ulikt. For å øke nøyaktigheten, er det derfor best at det er samme person som tegner begge strekene. 
  • Vannstanden stiger i begeret der isbiten lå på steinen.
    • Her pleier resultatene være enstemmige.
  • Isbiten smelter fortere i begeret der isbiten ligger i det romtempererte vannet. (Hvis dere har brukt kaldt vann kan det hende at den smelter raskere i begeret der den ligger på steinen).

Hva skjer?

Mange vil tro at vannet vil stige i begeret der isbiten fløt i vannet, fordi de ser at noe av isbiten ligger over vannflaten. Grunnen til at det ikke stiger, er at isbiten har lavere tetthet enn flytende vann. Det er større avstand mellom vannpartiklene i isbiten enn i flytende vann. Når isen smelter er det plass til vannpartiklene fra isen i det volumet som isbiten opptok under vannflata, og vannlinja forblir uendret.

Vi kan også bruke Arkimedes lov til å forklare det som skjer. I følge Arkimedes lov, tilsvarer tyngden til vannet som blir fortrengt av isbiten, oppdriften til isbiten som ligger i glasset. Dette betyr at den delen av isbiten som ligger under vannflata, har "tatt plassen til" (fortrengt) en vannmengde som har samme tyngde som isbiten selv. Når isbiten smelter og blir til vann, vil alt dette vannet få plass i volumet som isbiten opptok under vannflata.

 
 
At vannet stiger i begeret med stein, er lettere å forklare. Her renner alt smeltevannet ned i vannet og vi har mer flytende vann etter at isbiten har smeltet.
 
Hvis dere bruker romtemperert vann, vil isbiten som ligger i vannet, smelte raskere enn isbiten som ligger oppå steinen. Hvorfor det er sånn at isbiten smelter raskere når den er omgitt av romtemperert vann enn romtemperert luft, kan forklares med partikkelmodellen. Isbiten smelter fordi partiklene rundt den, overfører varme. I vannet er partiklene mye tettere sammen enn i lufta, og varmeoverføringen går derfor mye raskere.

Hvis dere gjør det mer omfattende forsøket fra elevheftet og bruker fargede isbiter, kan dere også observere hvordan det kalde smeltevannet beveger seg. Kaldt vann har høyere tetthet enn det romtempererte vannet. Dere vil se at det fargede smeltevannet "renner" ned mot bunnen av begrene. (Fargen vil etter hvert spre seg i hele begerglasset fordi temperaturen jevnes ut.) Vann har høyest tetthet når temperaturen er 4 grader.

Betydning for klimaendringer 

Dette eksperimentet viser at det er is som ligger på land, som bidrar til at havnivået stiger. Det er derfor smelting av ismassene i Antarktis (Sydpolen) og Grønland som direkte vil føre til at havet stiger. 
 
Når det gjelder isen i Arktis (Nordpolen), bidrar ikke denne direkte til økt havnivå. Isen i Arktis har likevel betydning for klimaendringene. Isen i polområdene reflekterer nesten 90% av sollyset tilbake til verdensrommet. Vi kan se på polisen som et slags speil, som sender tilbake lysenergi. Åpent hav absorberer ca 90% av solenergien. Mer isfritt, åpent hav, fører til oppvarming av havet, som igjen bidrar til global oppvarming. Varmere havvann vil bidra til at enda mer is smelter.

KOMPETANSEMÅL

Naturfag etter 4. trinn

Forskerspiren

  • Bruke naturfaglige begreper til å beskrive og presentere egne observasjoner på ulike måter