Den store pumpe

Undren:
I København er den gennemsnitlige sommertemperatur 17 C° og om vinteren er den -0,5 C°. Hvis man derimod følger breddegraden som København ligger på (55° nordlig bredde) mod vest kommer man til Newfoundland i Canada. Her er den gennemsnitlige sommertemperatur ca. 7,5 C° og den gennemsnitlige vintertemperatur er -20 C°.
Temperaturforskellen på de to steder om sommeren er altså 9,5 C° om sommeren og 19,5 C°.
Vi har teori som vi skal forsøge at eftervise. Den er som følger: “Dybvandsdannelsen i Nordatlanten er med til at skabe cirkulation i oceanet. Grønlandspumpen får varmt, saltholdigt vand tilført fra det Caribiske hav via Golfstrømmen og den Nordatlantiske strøm. Havstrømmen løber mod nord og bringer varmt, saltholdigt vand mod vores breddegrader og videre mod de nordiske have. Her afkøles den saltholdige havoverflade, hvorved vandets densitetøges - det bliver tungere - og det vil synke til et dybere niveau og strømme tilbage sydover som en dybvandsstrøm. Opkoncentrationen af salt i havvandet sker dels ved fordampningen af ferskvand og dels når der dannes havis.” - citat fra “den termohaline strøm” - kompendiet.

Formål:
At finde ud af hvordan det kan være at to områder på den samme breddegrad kan have så stor temperaturmæssig forskel, samt at finde ud af, om den globale opvarmning måske kan føre til et lokalt temperaturfald i Skandinavien.

Indledende teori:
Vi har en viden om at varmt vand har lavere densitet end koldt vand (at det vejer mindre i forhold til hvor meget det fylder) og at salt vand har større densitet end ferskt vand.
Vi ved at is er ferskt (altså at der ikke er noget salt i), efter utallige udsagn fra forskere, og at når man lægger noget is i et glas vand, vil det fortrænge vandet, og vandniveauet vil stige.

Hypotese:
1. Når en varm og en kold havstrøm mødes vil det varme vand lægge sig øverst og det koldeste vand vil lægge sig nederst. Vandet vil dog også blande sig lidt.
2. Når en meget salt og en mindre salt havstrøm mødes vil det mest salte vand lægge sig nederst, og det mindst salte lægge sig øverst. Vandet vil dog også blande sig en smule.
3. Is er ferskt. Det betyder at når havet ved Grønland fryser vil saltet blive efterladt i havet og og saltkoncentrationen vil stige.
4. Havniveauet vil ikke ændre sig, hvis isen ved Arktis smelter, da isen flyder på havet. Hvis Grønlandsisen smelter vil havniveauet derimod stige en del.

Materialer og metode:
Vi har brugt vand (koldt og varmt), salt, frugtfarve, måleglas, papkrus, rørepind, fryser, titreringsapparaturet og konvektionskar.
Metoden til forsøgene er som følger:
1. Konvektionskarret blev fyldt med koldt vand i den ene side og varmt vand i den anden side. Vi hældte rød frugtfarve i det varme vand og fjernede skillevæggen.
2. Konvektionskarret blev fyldt med meget salt og mindre salt vand, hvorefter vi hældte rød frugtfarve i den mindst salte del og fjernede skillevæggen.
3. Vi fyldte et papkrus med saltvand der har en saltkoncentration på 1 %. Vi satte kruset i fryseren og ventede derefter til noget af vandet var frosset til is. Vi tog isen op af vandet og lavede derefter titreringsforsøget på det resterende vand.
4. Vi fyldte et stort målebæger med vand og lagde derefter en lang isterning i. Vi aflæste vandniveauet og ventede derefter på at vandet smeltede og aflæste derefter vandniveauet igen.

Resultater:
1. Det røde og varme vand skabte en form for Golfstrøm, hvor det strømmede over det kolde vand og da det nåede den anden ende af karret sørgede den bevægelses kraft vandet havde fået for at noget af vandet “dykkede”. Efter noget tid havde det varme vand lagt sig øverst igen. Det mindst salte vand flød over det meget salte vand, da vand med høj saltkoncentration er tungere end vand med lav saltkoncentration. Det mindst salte vand “dykkede” på samme måde som det varme vand gjorde det i forsøg. Til sidst lagde det mindst salte vand sig øverst.

3. Det endte med at der skulle bruges 9,6 ml. sølvnitrat. Ved at bruge vores formel fra titreringsrapporten kan vi finde at saltholdigheden er lig med
9,6 = 8,2x + 0,42
<=> 9,6 - 0,42 = 8,2x
<=> 9,18 = 8,2x
<=> 9,18 / 8,2 = 8,2x / 8,2
<=> 1,12 = x
Saltholdigheden er altså 1,12 % nu og saltkoncentrationen er derfor steget. % salt før frysning | % salt efter frysning | 1 | 1,12 |

4. Vi kunne se at vandniveauet ikke var steget.

Databehandling:
Da det er kvalitative data, i de to første forsøg, kan man ikke lave databehandling på dem.
På forsøg nr. 3 er databehandlingen, den graf vi har lavet i titreringsrapporten, der viser sammenhængen mellem hvor meget sølvnitrat der skulle bruges til en given saltprocent.
I det fjerde forsøg kan databehandlingen laves som to søjler der viser vandniveauet med isterninger, og efter de er smeltet.

Fejlkilder kunne være at vi i forsøg nr. 3 ikke lavede titreringsforsøget, på saltvandet før vi frøs det, for at tjekke at den rigtige saltholdighed stod på flasken. Derudover går vi ud fra at is er ferskt, men i princippet skulle vi have lavet titreringsforsøget på den smeltede is for at tjekke at den var fersk.

Diskussion: I dette forsøg har vi fået resultatet at varmt vand har en lavere densitet end koldt vand. Da vi lavede forsøget kunne vi se at noget af det røde vand gled ind til det kolde vand inden vi havde løftet skillevæggen, dette må tages med som en fejlkilde da vandet har mikset sig før de mødes. Den påvirkning af at det har mikset vil vil ændre det meget tydelige syn du har når det har lagt sig i lag. Det er heller ikke et direkte sandt forsøg sammenlignet med det virkelige hav, da vi ikke har taget højte for hvor varmt/koldt det er i Atlanterhavet og ej heller mængden der mødes. Den muligvis største fejl genskabning af selv bevægelsen, vi kan ikke skabe den samme hastighed og da vi har lukket det inde i så lille et kar tvinge vi vandet til at øjeblikkeligt ændre retning. Alle resultater er desuden taget med øjemål. Vi har haft præcis samme metode og fremgangs måde til dette forsøg som til forrige og også en af de samme fejlkilder går igen. Du to beholderes indhold har nået at mikse før vi startet forsøget. Her for at skabe et realistisk scenariet så skulle vi havde brugt den rette mængde saltindhold i begge beholdere. I grønlandspumpen er der først tale om bundfald når vandet bliver afkølet, så forsøget havde også krævet en anden form for afkøling end det vi kunne skabe.

I dette forsøg har vi bevist at vandets densitet stiger ved nedfrysning. Vi har op til flere fejlkilder og usikkerheder. For min gruppes vedkommen ville det nok have været en smart idé hvis vi havde målt densiteten inden det blev frosset ned. For det andet skal nedfrysningen også være forgået på en bedre måde, og vandet skulle have været nået en højere fasthed inden vi tog den ud af fryseren. Det er også en smule ved variation af hvor mange ml vand der skulle bruges, da vi kun kunne tage det med øjemål. Den smule usikkerhed der er i det vi ser kan være med til at skabe en upræcis forøgelse af vandets saltindhold

i dette forsøg kan der ikke være den store tale om fejlkilder da vi ved at vandet ikke vil stige efter isterningen smelter, da den fortrænger det samme før og efter. Dette er Arkimedes princip.

Konklusion: hypotese 1. bekræftet da vi så hvordan det varme vand med en lavere densitet lagde jeg øverst hypotese 2. bekræftet da vi så hvordan det mindre saltindholdige vand lagde sig øverst hypotese 3. bekræftet da vi efter nedfrysningen havde et forøget saltprocent hypotese 4. bekræftet da der ikke kunne findes nogen ændring i højtmåleren.