Opgaver til B1.4

Opgaverne hører til afsnit B1.4 Temperatur. Prøv selv, før du åbner hjælpen under opgaven.

Opgave B1.4.1: Hvad er temperatur?

  1. Hvad er temperaturen et mål for?
  2. Bevæger alle molekyler i et glas vand sig lige hurtigt?
  3. Hvad sker der med molekylernes fart, når vandet varmes op?

Læs afsnittet Hvad er temperatur? i afsnit B1.4.

Se på figuren med de to kurver. Hver kurve viser, at molekylerne har mange forskellige energier ved den samme temperatur.

  1. Molekylernes gennemsnitlige bevægelsesenergi
  2. Nej. Nogle bevæger sig langsomt, de fleste ligger omkring gennemsnittet, og nogle få bevæger sig meget hurtigt.
  3. De bevæger sig hurtigere i gennemsnit.

Opgave B1.4.2: To grunde

  1. Nævn de to grunde til, at en højere temperatur giver en større reaktionshastighed.
  2. Hvilken af de to grunde betyder mest?

De to grunde står som en nummereret liste i afsnit B1.4.

Den ene grund handler om, hvor tit molekylerne støder sammen. Den anden handler om, hvor mange af sammenstødene der har energi nok.

  1. Molekylerne støder lidt oftere sammen, og mange flere molekyler har energi nok til at komme over aktiveringsenergien.
  2. Den anden. Antallet af sammenstød stiger kun lidt, men antallet af sammenstød med energi nok kan blive fordoblet.

Opgave B1.4.3: Læs fordelingskurven

Brug figuren med de to kurver.

  1. Hvad viser det farvede område under hver kurve?
  2. Ved hvilken temperatur er det farvede område størst?
  3. Forestil dig en reaktion med en højere aktiveringsenergi, så den stiplede linje flytter mod højre. Hvad sker der med de farvede områder, og hvad betyder det for reaktionshastigheden?

Den stiplede linje er aktiveringsenergien. Kun molekyler til højre for linjen har energi nok til at reagere.

Jo længere mod højre man går, jo lavere ligger begge kurver. Flytter linjen mod højre, bliver der mindre areal under kurverne til højre for den.

  1. De molekyler, der har mere energi end aktiveringsenergien.
  2. Ved den høje temperatur
  3. Begge områder bliver mindre. Færre molekyler har energi nok, så reaktionen går langsommere.

Opgave B1.4.4: Tommelfingerreglen

Brug tommelfingerreglen til at vurdere, hvor mange gange hurtigere eller langsommere en reaktion går.

  1. Temperaturen stiger fra 20 °C til 30 °C.
  2. Temperaturen stiger fra 20 °C til 40 °C.
  3. Temperaturen stiger fra 20 °C til 60 °C.
  4. Temperaturen falder fra 30 °C til 10 °C.

Tæl, hvor mange trin på 10 °C temperaturen ændrer sig. Gang med 2 for hvert trin opad, og divider med 2 for hvert trin nedad.

Fra 20 °C til 60 °C er der 4 trin. Det giver 2 · 2 · 2 · 2.

  1. 2 gange hurtigere
  2. 4 gange hurtigere
  3. 16 gange hurtigere
  4. 4 gange langsommere

Opgave B1.4.5: Hvor lang tid tager det?

En reaktion tager 120 s ved 20 °C. Brug tommelfingerreglen.

  1. Hvor lang tid tager den omtrent ved 40 °C?
  2. Hvor lang tid tager den omtrent ved 10 °C?

Find først, hvor mange gange hurtigere eller langsommere reaktionen går. Går den 4 gange hurtigere, tager den en fjerdedel af tiden.

Fra 20 °C til 40 °C er der 2 trin, så hastigheden bliver 4 gange så stor. Tiden er 120 s divideret med 4.

  1. Hastigheden bliver 4 gange så stor, så tiden bliver 120 s / 4 = 30 s.
  2. Hastigheden bliver halvt så stor, så tiden bliver 120 s · 2 = 240 s.

Opgave B1.4.6: Thiosulfat ved forskellige temperaturer

I forsøget med thiosulfat og syre måles tiden, til krydset er væk, ved tre temperaturer. Koncentrationerne er de samme i alle tre forsøg.

Temperatur Δt
15 °C 48 s
25 °C 24 s
35 °C 12 s
  1. Beregn 1/Δt for de tre forsøg.
  2. Passer målingerne med tommelfingerreglen?
  3. Forudsig Δt ved 45 °C.

1/Δt er et mål for reaktionshastigheden. Se, hvad der sker med den, hver gang temperaturen stiger 10 °C.

For det første forsøg er 1/Δt = 1/(48 s) = 0,021 s−1. Sammenlign tiderne: 48 s, 24 s og 12 s.

  1. 0,021 s−1, 0,042 s−1 og 0,083 s−1
  2. Ja. Hver gang temperaturen stiger 10 °C, halveres tiden, så hastigheden fordobles.
  3. Omtrent 6 s

Opgave B1.4.7: En lille ændring med stor virkning

Fra 20 °C til 30 °C stiger molekylernes gennemsnitlige fart kun med et par procent. Alligevel bliver reaktionshastigheden omtrent dobbelt så stor. Forklar, hvordan det kan hænge sammen.

Det er ikke gennemsnittet, der afgør sagen. Det er de få molekyler, der har energi nok til at reagere.

Du kan begynde dine sætninger sådan:

  • Kun molekyler med mere energi end … kan reagere.
  • Ved 20 °C er det kun …
  • Når kurven flytter sig lidt mod højre, bliver området til højre for Ea …

Kun molekyler med mere energi end aktiveringsenergien kan reagere. Ved 20 °C er det kun en meget lille del af molekylerne. Når kurven flytter sig lidt mod højre, bliver området til højre for Ea omtrent dobbelt så stort. Der er altså dobbelt så mange molekyler, der kan reagere, selv om gennemsnittet næsten ikke har flyttet sig.

Opgave B1.4.8: Knæklyset

Et knæklys lyser, fordi to stoffer reagerer med hinanden, når man knækker røret inden i. Lægger man knæklyset i varmt vand, lyser det meget kraftigere. Lægger man det i fryseren, lyser det næsten ikke.

  1. Forklar forskellen i lysstyrke.
  2. Hvilket knæklys holder længst: det varme eller det kolde? Begrund svaret.

Lysstyrken viser, hvor hurtigt reaktionen går.

Til spørgsmål b: Der er lige meget af de to stoffer i alle knæklys. Tænk over, hvornår de er brugt op.

  1. I det varme vand har flere molekyler energi nok til at reagere, så reaktionen går hurtigere og giver mere lys i hvert sekund. I fryseren går reaktionen meget langsomt.
  2. Det kolde. Der er lige meget stof i begge, og i det kolde knæklys bliver stofferne brugt langsomt.

Opgaver med fødevaretema

Køleskabet, fryseren og trykkogeren virker alle ved at ændre temperaturen og dermed reaktionernes hastighed.

Opgave B1.4.mad.1: Mælk på køkkenbordet

En liter mælk bliver sur på omtrent 2 dage, hvis den står på køkkenbordet ved 25 °C. Brug tommelfingerreglen.

  1. Hvor mange trin på 10 °C er der fra 25 °C ned til 5 °C i køleskabet?
  2. Hvor mange gange langsommere går reaktionerne i køleskabet?
  3. Hvor længe kan mælken omtrent holde sig i køleskabet?

Hvert trin på 10 °C nedad halverer hastigheden.

Hvert trin halverer hastigheden, så 2 trin gør den 4 gange mindre. Når reaktionerne går 4 gange langsommere, holder mælken 4 gange så længe.

  1. 2 trin
  2. 4 gange langsommere
  3. Omtrent 8 dage, altså 4 gange så længe som de 2 dage på køkkenbordet

Opgave B1.4.mad.2: Fryseren

En fryser holder −18 °C, og et køleskab holder 2 °C.

  1. Hvor mange trin på 10 °C er der mellem køleskabet og fryseren?
  2. Hvor mange gange langsommere går reaktionerne i fryseren ifølge tommelfingerreglen?
  3. Kød, der kan holde sig 3 dage i køleskabet, kan holde sig i månedsvis i fryseren. Det er meget længere, end tommelfingerreglen forudsiger. Giv et bud på, hvad der også spiller ind.

Fra 2 °C til −18 °C er der 20 °C.

Til spørgsmål c: Tænk på, hvad der sker med vandet i kødet under 0 °C, og hvad det betyder for, om molekyler og bakterier kan bevæge sig.

  1. 2 trin
  2. 4 gange langsommere
  3. I fryseren er vandet frosset til is. Molekylerne kan næsten ikke bevæge sig rundt og støde sammen, og bakterierne kan ikke vokse. Derfor går nedbrydningen meget langsommere, end temperaturen alene kan forklare.

Opgave B1.4.mad.3: Trykkogeren

I en almindelig gryde kan vand ikke blive varmere end 100 °C. I en trykkoger er trykket højere, og vandet koger først ved omkring 120 °C. Kikærter skal koge 60 minutter i en almindelig gryde.

  1. Hvor mange gange hurtigere går reaktionerne i trykkogeren ifølge tommelfingerreglen?
  2. Hvor lang tid skal kikærterne omtrent have i trykkogeren?
  3. Forklar med ordet aktiveringsenergi, hvorfor maden bliver hurtigere færdig.

Fra 100 °C til 120 °C er der 2 trin på 10 °C.

Hastigheden bliver 4 gange så stor, så tiden bliver en fjerdedel.

  1. 4 gange hurtigere
  2. Tiden bliver 60 min / 4 = 15 min
  3. Ved 120 °C har mange flere molekyler energi nok til at komme over aktiveringsenergien. De reaktioner, der gør kikærterne møre, går derfor hurtigere.