Kärnenergi: Fission och Fusion

Kärnenergi

• Kärnenergi frigörs genom processer i atomkärnor
• Kan erhållas genom kärnfission eller kärnfusion
• Kärnreaktioner har olika tillämpningar och konsekvenser

Fission

• En tung atomkärna, oftast uran-235 eller plutonium-239, klyvs i två eller flera lättare kärnor, vilket frigör energi och neutroner
• Kedjereaktionen används i kärnreaktorer
• I en kärnreaktor kontrolleras kedjereaktionen för att producera värme
• Värmen värmer vatten, som blir ånga som driver turbiner kopplade till generatorer
• Sverige är en ledande nation inom kärnenergi med sex kärnreaktorer som förser landet med elektricitet

Fusion

• Lätta atomkärnor, som väteisotoper (deuterium och tritium), slås samman och bildar en tyngre kärna, som helium
• Processen frigör även den en stor mängd energi
• Fusion driver solen och andra stjärnor
• Fusion har stor potential som ren energikälla, men är tekniskt utmanande och inte realiserad industriellt

Kärnenergi till elektricitet

• Kärnenergi omvandlas till elektricitet genom en process i fyra steg:
• Fissionsprocessen skapar värme i reaktorkärnan
• Vattnet värms upp och omvandlas till ånga
• Ångan driver turbiner, som genererar elektricitet
• Ångan kyls och återförs till vätskeform

Kärnkraft kontra fossila bränslen

• Kärnkraft och fossila bränslen skiljer sig åt i energiproduktion och miljöpåverkan
• Kärnkraft använder uran och plutonium genom kärnfission, medan fossila bränslen använder kol, olja, naturgas genom förbränning
• Kärnkraft har nästan inga koldioxidutsläpp, medan fossila bränslen har höga koldioxidutsläpp
• Kärnkraft ger radioaktivt avfall, medan fossila bränslen ger koldioxid och andra föroreningar
• Kärnkraft har begränsad tillgång (uran finns i berg), medan fossila bränslen har överflödigt, men begränsad resurs

Fördelar med kärnenergi

• Kärnenergi har få koldioxidutsläpp under drift, vilket gör det till ett hållbart alternativ mot klimatförändringar
• Kärnenergi ger en konstant och stabil energiförsörjning
• Sverige har investerat i säkerhet och teknik för att hantera kärnavfall och göra kärnenergi säker och hållbar

Färger och våglängder

• Ljus är elektromagnetisk strålning som kan uppfattas av ögat och består av våglängder som påverkar hur vi ser färger
• Ljusspektrumet omfattar våglängder från 380 nm till 750 nm
• Violett har våglängd 380-450 nm, blått 450-495 nm, grönt 495-570 nm, gult 570-590 nm, orange 590-620 nm och rött 620-750 nm

Hur vi uppfattar färger

• Vi uppfattar färger genom ljusets reflektion och absorption
• Färgen på ett föremål är den våglängd som reflekteras tillbaka till våra ögon
• Prismor demonstrerar ljusets olika våglängder genom att bryta vitt ljus i sina beståndsdelar, en process kallad dispersion

Elektromagnetisk strålning

• Ljus är en del av det elektromagnetiska spektrumet, inklusive radiovågor, mikrovågor, infraröd strålning, ultraviolett ljus, röntgenstrålar och gammastrålar
• Synlig strålning påverkar våra biologiska cykler, inklusive sömn, humör och metabolism
• Ultraviolett strålning kan orsaka hudskador om vi inte skyddar oss
• Infraröd strålning känner vi som värme och används i värmekameror och fjärrkontroller

Färgers betydelse

• Färger har symboliska och känslomässiga betydelser
• Röd representerar kärlek, fara eller styrka, blå representerar lugn, tillförlitlighet och stabilitet, grön relaterar till natur, tillväxt och liv och gul symboliserar glädje, optimism och energi

Ljud är vibrationer

• Ljud skapas av vibrationer som förskjuter molekyler i ett medium (luft, vatten eller fast material) och skapar tryckvågor
• Ljud skapas när något rör sig fram och tillbaka, och vibrationerna skapar tryckvågor i luften
• Tryckvågorna når örat och omvandlas till nervsignaler i hjärnan

Ljudets hastighet

• Ljudets hastighet och intensitet varierar beroende på medium
• Ljud rör sig snabbare genom vatten än genom luft och snabbast genom fasta ämnen
• I luft är hastigheten 343 m/s, i vatten 1482 m/s och i stål 5960 m/s
• Ljudets hastighet påverkas av mediets densitet och elasticitet

Frekvens och våglängd

• Frekvens är antalet svängningar per sekund, mätt i hertz (Hz)
• Högre frekvenser motsvarar högre toner, lägre frekvenser lägre toner
• Våglängd är avståndet mellan två punkter i en ljudvåg
• Högre frekvens ger kortare våglängd
• Ett ljud på 20 Hz - 250 Hz är bas, 250 Hz - 2 kHz är mellantoner och 2 kHz - 20 kHz är diskant

Dopplereffekten

• Dopplereffekten uppstår när ljudkällan eller lyssnaren är i rörelse
• En observatör upplever högre frekvens när ljudkällan närmar sig och lägre frekvens när den avlägsnar sig
• När en ambulans närmar sig ökar tonen, och när den avlägsnar sig minskar tonen

Ekolod

• Ekolod använder ljudvågor för att bestämma avståndet till ett objekt
• Ljudpulser skickas ut och tiden det tar för dem att reflekteras tillbaka mäts
• Tekniken används ofta i marin forskning och undervattensnavigation

Toner och buller

• Toner är regelbundna och harmoniska ljud, medan buller är oregelbundna och kaotiska
• Toner kan definieras av frekvens och våglängd och används i musikinstrument och sång
• Buller saknar tydlig frekvens och kan vara obehagligt eller störande

Universum

• Universum omfattar all materia, energi, tid och rum
• Vår kunskap om universum baseras på forskning och upptäckter, där astronomi har spelat en central roll
• Denna information kommer att utforska universums strukturer, viktiga teleskop, hur stjärnor och galaxer bildas, samt betydelsen av exoplaneter i jakten på liv bortom jorden

Astronomi

• Läran om himlakroppar, inklusive stjärnor, planeter, kometer, galaxer och strukturen i universum
• Denna disciplin hjälper oss förstå de grundläggande lagarna som styr universum och vår plats i det
• Historia: Astronomins ursprung går tillbaka till antiken
• Numera: Astronomer använder avancerade teleskop och instrument för att utforska universum

Teleskop

• Är avgörande verktyg inom astronomin, samlar in detaljerad visuell information om universums objekt
• Hubble-teleskopet är ett rymdteleskop som har gett oss detaljerad bild av galaxer, nebulosor och exoplaneter
• Kepler-teleskopet är rymdteleskop Speciellt utvecklat för att söka efter exoplaneter genom att observera ljuskurvor
• Areciboobservatoriet är Radioteleskop för att studera pulsarer, quasars och intergalaktisk materia

Stjärnor och galaxer

• Stjärnor är fundamentala byggstenar i universum. Stjärnor bildas från moln av gas och stoft, kända som nebulosor.
• Stjärnbildning i tre steg:

1. Nebulosor: stjärnor föds i skålsformade nebulosor där gravitationen drar ihop gas och stoft
2. Kollaps och värme: Moln kollapsar, trycket och värmen i kärnan ökar.
3. Kärnfusion: Temperaturen når tusentals grader, kärnfusion startar, en ny stjärna föds.

• Galaxer: Samling av miljarder stjärnor, gas och mörk materia
• Vår galax Vintergatan innehåller uppskattningsvis 100 miljarder stjärnor

Exoplaneter och liv

• Exoplaneter är planeter som kretsar kring stjärnor utanför vårt solsystem
• Transitmetoden: En planet passerar framför sin stjärna, blockeras en del av stjärnans ljus
• Radialhastighetsmetoden: Mäta stjärnans rörelse identifierar påverkan från planeter
• Upptäckter av planeter i "den beboeliga zonen" (där temperaturerna tillåter flytande vatten) har ökat hoppet om att hitta livsformer utanför jorden

Universums framtid

• Den främsta teori som förklarar universums expansion: Big Bang-teorin
• Mörk energi och mörk massa påverkar expansion och stabilitet
• Framtida scenarion:

1. Big Freeze: Universum fortsätter att expandera
2. Big Crunch: Den oändliga expansionen kan vända sig så att universum återinfälls på sig själv
3. Big Rip: Om mörk energi dominerar, kan allt material splittras i en oändlig expansion

Solsystemet

• Solsystemet består av solen och de objekt som kretsar kring den: planeter, månar, asteroider, kometer och annat rymdmaterial
• Består av solen och åtta planeter

Solen

• Medelstor stjärna i mitten av vårt solsystem, utgör mer än 99,8% av dess totala massa
• Producerar energi genom kärnfusion
• Utan solen skulle vår planet vara en mörk och kall plats, ogästvänlig för liv

De åtta planeterna

• Uppdelade i två kategorier: terrestriska och gasjättar

1. Merkurius

• Karaktäriseras som territoriell
• Platsen beskrivs som Mindre, het och ingen atmosfär

2. Venus

• Karaktäriseras som territoriell
• Liknar jorden i storlek, men har en extremt tjock atmosfär

3. Jorden

• Karaktäriseras som territoriell
• Vatten och liv är avgörande för dess funktion

4. Mars

• Karaktäriseras som territoriell
• Isiga poler

5. Jupiter

• Karaktäriseras som Gasjätte
• Största planeten, känd för sina stormar som den röda fläcken

6. Saturnus

• Karaktäriseras som Gasjätte
• Känd för sina imponerande ringar

7. Uranus

• Karaktäriseras som Gasjätte
• Har en ovanlig lutning och en blågrön färg

8. Neptunus

• Karaktäriseras som Gasjätte
• Mest avlägsna planeten, Känd för sina starka vindar

Astronomisk enhet

• Används för att beskriva avståndet mellan jorden och solen, vilket är cirka 149,6 miljoner kilometer
• Detta mått gör det enklare att redogöra för avståndet mellan olika objekt i solsystemet och ger en referenspunkt för astronomiska mätningar

Ljusets hastighet

• Ljusets hastighet i vakuum är ungefär 299 792 kilometer per sekund
• På grund av denna hastighet kan vi observera ljuset från avlägsna objekt i rymden och få insikt om deras avstånd

Månförmörkelser

• Uppstår när jorden blockerar solens ljus från att nå månen
• Två huvudsakliga typer av månförmörkelser:

1. Totalsfärsk månförmörkelse: Månen befinner sig helt i jordens skugga
2. Partiell månförmörkelse: Endast en del av månen befinner sig i skugga

Meteoritnedslag

• Inträffar när meteoriter passerar genom jordens atmosfär och når marken
• Kan ha dramatiska effekter beroende på deras storlek, hastighet och plats för nedslag
• Historiska meteoritnedslag, som den som inträffade i Tunguska 1908, har visat sig kunna orsaka omfattande skador på miljön och ekosystemet

Sammanfattning av viktiga fenomen

• Solsystemet och dess komponenter är inte bara fascinerande i sin struktur och i de fenomen som uppstår genom deras interaktioner
• Månförmörkelser och meteoritnedslag ger oss viktiga insikter om rymden och vår plats i den

Universums utveckling

• Den förståelse vi har av dess ursprung och dess utveckling grundar sig huvudsakligen på Big Bangteorin och vår insikt om hur stjärnor och galaxer bildas och utvecklas över tid.
• Att utforska dessa koncept hjälper oss att definiera vår plats och vår framtid i detta stora kosmiska sammanhang.

Big Bang teorin

• Står som den mest accepterade förklaringen av universums ursprung
• Enligt denna teori föddes universum ur en extremt tät och het punkt för cirka 13,8 miljarder år sedan.
• Det har sedan dess expanderat och kylt ner sig

Bevis för Big Bang-teorin

1. Kosmisk bakgrundsstrålning
2. Rödskiftet
3. Elementär distribution

Stjärnors livscykler

• Från födelsen i nebulosor till död och eventuell återanvändning i nya stjärnor eller andra himlakroppar.

1. Kollaps av nebulosan
2. Tändning av kärnfusion
3. Stabil livsperiod

Stabilitet och död

• Efter att väte i stjärnans kärna har konsumerats

1. Lätta stjärnor
2. Tunga stjärnor: Supernova-explosion

Galaxer och mörk materia

• Galaxer är stora samlingar av stjärnor, gas och mörk materia som hålls samman av gravitation
• Mörk materia är en osynlig och oförklarlig substans

Universums framtid

• Om universum fortsätter att expandera kommer allt att kylas ner

2. Big Crunch

• Om den gravitationella attraktionen av all massa i universum är tillräcklig, kan det leda till en sammanpressning där universum kollapsar tillbaka till sin ursprungliga singularitet.

3. Big Rip

• En ökad kraft av mörk energi kan all materia slitas isär. Genom att analysera galaxers rörelser kan vi så småningom få en djupare insikt i framtiden för vårt universum.

Ljusets brytning

• Ljusets brytning är ett fenomen där ljusets hastighet förändras
• Passerar genom olika medier, resulterar i att ljusets väg böjs

Vad är ljusbrytning?

• beror på en förändring i ljusets hastighet. Detta kan beskrivas med Snells lag:
• Matematisk formulering där n_1 \sin(\theta_1) = n_2 \sin(\theta_2)

Hur beskrivs de olika värderna?

• ( n_1 ) och ( n_2 ) är refraktionsindex för de två medierna.
• ( \theta_1 ) är infallsvinkeln och ( \theta_2 ) är brytningsvinkeln.
• Refraktionsindex Refraktionsindex (( n )) är ett mått på hur mycket ljuset bromsas i ett material jämfört med vakuum. Det kan beräknas som:
• där:
• ( c ) är ljusets hastighet i vakuum (ungefär ( 299,792 , km/s )).
• ( v ) är ljusets hastighet i det aktuella mediet.
• Ett material med högre refraktionsindex bromsar ljuset mer.

Tillämpningar av ljusbrytning

• har många praktiska tillämpningar, särskilt inom fiberoptik och optiska instrument.
• Fiberoptik
• Använder ljusbrytning för att överföra data genom ljussignaler
• Fiberoptiska kablar består av ett kärnmaterial med ett högre refraktionsindex Immuna mot elektromagnetiska störningar: Eftersom ljustransporteras istället för elektriska signaler, är kabeln skyddad från störningar

Optiska instrument

• Ljusbrytningen omvandlas till att fokusera och manipulera ljusstrålarna
• Konvexa Linser: linser har tjockare mitten och fungerar föratt fokusera ljusstrålar till en punkt (fokus)
• Konkava linser: linser är tunnare i mitten och spriderljusstrålar de används i vissa typer av optiska instrument för att skapavidvinkelfoton

Ögats mekanik och betydelse för syn

• Ögat fungerar med hjälp av linser och vätskor,där ljusbrytning spelar en avgörande roll för vår syn.
• Ljusets väg genom ögat
• Hornhinna
• Lins
• Glaskropp
• Näthinna
• Akkommodation:

Betydelse av ljusbrytning för syn

• ljusets brytning i ögat är avgörande för att skapa en tydlig bild av våra omgivning.
• Näarsynthet Myopi
• Långsynthet hyperopi
• Astigmatism

Sammanfattning av ljusbrytningens aspekter

• ljusets brytning är ett grundläggande fenomen med bredatillämpningar inom både teknologi och mänsklig perception.
• ljuset är viktigt för vår vardag.

Människan i rymden

• specakulära och betydelsefulla epokerna i mänsklighetens historia

utvecklingen av rymdkapplöpningen

• efter andra världskriget, med Sovjetunionens framgångarna med Sputnik 1
• Yuri Gagarin i rymden (1961)
• Den första människan i omloppsbana runt jorden
• John Glenn (1962)
• Den första amerikanska astronauten i omloppsbana
• Program 1960
• Sovjetiska Luna-programmet: genomförde flerahögtidliga uppdrag

Utmaningar mer att leva i rymden

• Att leva och arbeta i rymden kommer att lära oss mer om den mänskliga uthålligheten. Fysiken kommer skilja sig markant från den fysiska jorden.
• Tyngdlöshet
• Strålning
• Livsuppehållande system

Framtida utforskning av mars och månen

• riktas nu fokus på framtida uppdrag
• Man kan utveckla strategier genom att lära från den jordnära månens position och resurser.
• Artemis-Programmet NASA
• Resurser
• mars kommer att vara en mer djupgående destination för rymdskepp att göra studier om liv.
• marsmänniskor marskoloni vision att man ska utforska dessyta, bygga bostädder

Slutsatser mmäsklig rymdforskning

• Mänskligheten står vidtröskeln till en ny era av rymdforskning. Rymdtiden från 1960 har banatvägen för ny teknoligi och filosofiska grunder i vårt utforskande universum.

Radioaktivitet

• beskriver den process där instabila atomkärnor strålning i form av partiklar eller elektromagnetisk strålning
• Historiska upptäckter
• upptäcktes den franske fysik Henri Becquerel år 1896 när han observerade att uranimpuritet kunne avge strålning utan extern påverkanMarie Curie upptäckte två nya radioaktiva

Typer av strålning

• alfastrålning
• består av två och protoner och neutroner (träffliknande heliumkärna)
• låg penetrationsförmåga
• kan vara farliga om de andetag eller intas
• betastrålning
• består av elektroner som kan skada den kemiska strukturen
• gammastrålning
• krävtformigutmaning

effekter på människors Hälsa

• Radioaktivitet kommer att orsaka allvarlig skador på levade organismer
• akut strålsjuka
• Cancer genomlägre doser, kan leda till sköldkörteln

Användning i medicin

• strålbehandling
• diagnostik (Pet & Scanning)
• Radioisotopterapi
• viktig hantering strålnings risker

vikt Av Säkerhet Och Kunskaps

• centralt för att skydda både människo rach miljö
• utbildning är avgörda att individer
• Utrustning och kontroll säkerhetsprocedurer minsimerar riskerna associerade med exponering
• avfallshantering

Elsäkerhet och Magnetism

• elsäkerhet och magnetism är två fundamentala områden inom fysike
• Betydelsen av elsäkerhet
• Handlar om att skydda människor och egendom
• Risker med Elektricitet
• eltrisha stötar
• Brandrisk

Magnetismens egenskaper

• magnetismen är typ av kraft och atraherar ellerr repelerar vissa material i synnerhet järn.
• elektromagnetismen en kombination med elektrisitet att en elektrsisk ström en ledare skapr attmagneten

Magnetism i teknologin

• Elektromotorer induktion
• generatorer
• Omvandlar
• Praktiska tillämpningar Och Framtiden hur integreras medicin
• Därför är det avgörande att ha en bra förståelse skyddar oss från potentella risker.

Induktion Skapar Ström

• en grundlägande princo inom elektromagnetism som möjiggor skapandet av elektricitet

Induktionsprincipen

• hittat av Mackael Faraday som är grunden moderna apparater

Genetarör

• Tillämpning allinduktion
• VälxelsömsgeneratorerAC

Transformatorer

• Transformatorer är avgörande Hur transformatorer fungerar VpNp VsNs

Likström och Växelström

• Likström DC
• • liksträöm används oftast
• Växsel ström AC Flödet att omvända ricinhar Med ett vissa ferkvens

Energikvaliteten

• energikvaliteten reffarer till och hur eektiv och pålitiliga den producenterna den elektriciteten

• Faktorema som påverkar energin kvalite

• genm att förenkla indiuktion och den grundliga tillämpnar i elenrgin aär avärande.