SRP/SOP-øvelser på Roskilde Universitet

Hvorfor bliver nogle lettere fulde end andre? Lær om alkohol tolerance

Der er stor forskel på, hvor tolerante mennesker er over for alkohol. Altså for, hvor meget/lidt alkohol der skal til, før man bliver fuld. Det skyldes forskellige niveauer af enzymerne alcoholdehydrogenase og aldehyddehydrogenase, der spalter alkohol til hhv. acetaldehyde, (det der giver tømmermænd) og dernæst eddikesyre. Enzymerne produceres i leveren hos langt de fleste, men nogle mennesker, særligt i Asien, er født uden evnen til at til producere enzymet, og de har derfor en meget lav tolerance over for alkohol, da det ikke bliver nedbrudt i kroppen. Ligeledes er forskellige varianter af enzymerne koblet til en øget risiko for at udvikle alkoholisme.

For at undersøge tolerance over for alkohol nærmere bruger vi bananfluer (Drosophila melanogaster) som en modelorganisme, hvilket betyder, at den kan bruges som model i stedet for mennesker. I skal undersøge, hvordan to forskellige stammer af bananfluer reagerer på forskellige koncentrationer af alkohol. Den ene stamme har naturlige niveauer af enzymerne, mens den anden stamme har en mutation i de gener, der producerer enzymerne. Det gør, at de ikke er i stand til at nedbryde alkohol, hvorfor de er langt mere modtagelige = bliver hurtigere fulde, og måske dør af alkoholforgiftning.   

For dig som skal skrive SRP/SOP i biologi eller bioteknologi som det ene fag
Relevante kombinationsfag: Matematik

Hvad kommer du igennem på dagen?

Vi starter med en gennemgang af dagens program, de forsøg som I skal igennem samt information om, hvordan man praktisk arbejder i et bananfluelaboratorium. Det bliver efterfulgt af et kort oplæg om brugen af bananfluer som modelorganisme for mennesker samt om mekanismen bag alkoholtolerance.

Herefter går vi i laboratoriet, hvor I får udleveret to flasker, der hhv. indeholder voksne bananfluer, som er i stand til at nedbryde alkohol (vildtype) og fluer, der har en mutation i genet, der koder for alcoholdehydrogenase enzymet. De skal fordeles i rør, der indeholder mad med forskellige koncentrationer af alkohol: 0% (vand) – 4,6% (øl) - 40% (snaps). Efter noget tid, når alkoholen har haft tid til at have dets virkning, så skal vi undersøge, hvordan de forskellige fluer klare sig i forskellige adfærdsforsøg. F.eks. udsættes fluerne for en kraftig snurretur, og vi ser på, hvor lang tid der går, før de kommer på benene igen. Herunder observeres det også, hvilke koncentrationer af alkohol som fluerne kan tolerere og evt. dør af. Til sidst samles alle data, og fluernes alkoholtolerance udregnes. Dagen afsluttes med en gennemgang og diskussion af resultaterne.

Vinkler

• Hvad sker der rent biokemisk i kroppen (leveren), når alkohol nedbrydes?
• Hvordan påvirker alkohol mennesker forskelligt?
• Hvorfor har nogle mennesker udviklet forskellige mutationer, der kan tolerere alkohol mere eller mindre? Er der nogle evolutionære fordele ved dette?
• Hvor gode er modelorganismer såsom forsøgsdyr til at efterligne, hvad der vil ske i mennesker?

Litteratur til forberedelse og yderligere viden

• https://droso4schools.wordpress.com/alcohol/ (på engelsk)
• https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-neuro-062012-170256 (artikel på engelsk)

Det praktiske

• Varighed: 1 dag
• Antal elever: 8 - 10 pr. hold
• Hvornår: Afholdes i november og februar. Næste gang 27. februar 2020.
• Tilmelding: Individuel ansøgning via vores ansøgningsformular
• Faglig kontaktperson: Morten Erik Møller, adjunkt i molekylærbiologi

Ved denne øvelse på RUC kan vi undersøge hvor mange antibiotika resistente bakterier, vi kan finde i forskellige prøver.

Vi undersøger miljø-prøver indsamlet af jer for tilstedeværelsen af antibiotika-resistente bakterier, og det er Jer, der bestemmer vinklen på jeres projekt: Vil I undersøge om, der er antibiotika-resistente bakterier i hakket kød, i salat-baren, i jord-prøver indsamlet "vildt", i landbrugsjord, eller... I fylder selv ind.

Den eksperimentelle metode går ud på, at I dyrker bakterier fra jeres indsamlede prøver og tester deres følsomhed/resistens overfor en række antibiotika, man bruger til at behandle infektioner med.

For dig som skal skrive SRP/SOP i biologi eller bioteknologi som det ene fag.
Relevante kombinationsfag: Kemi, Samfundsfag, Historie

Hvad kommer du igennem på dagen?

Før I ankommer til RUC, har I indsamlet nogle prøver, som I gerne vil undersøge.

På dagen starter vi med en gennemgang af teori omkring antibiotika og antibiotika resistens. Herefter vil vi gennemgå dagens eksperimenter og lidt om laboratorie-sikkerhed. Dernæst skal vi igang med at klargøre jeres prøver til forsøget.

Vi vil analysere jeres prøver på 2 forskellige måder:

En genotypisk analyse:

• En metode, hvor vi undersøger om jeres prøver indeholder DNA, der koder for antibiotika resistens. Dette gøres ved hjælp af PCR og efterfølgende analyse på en agarose-gel.

En fænotypisk analyse:

• En metode, hvor vi undersøger om jeres prøver indeholder bakterier, der er resistente overfor antibiotika. Dette gøres ved at udplade prøverne på agar-plader med og uden antibiotika. Næste dag kan vi så aflæse, om nogle af jeres prøver har haft antibiotika-resistente bakterier, og vi kan estimere hvor mange de har haft. 

Vinkler

• Er der antibiotika-resistens i hakket kød? Er der forskel på konventionelt og økologisk kød?
• Er der antibiotika-resistens i jordprøver indsamlet langt fra landbrug/industri-påvirkning?
• Er der mere resistens i områder tæt på landbrug/industri?
• Hvordan ser vandmiljøet ud?
• Er der meget resistens i udledning fra rensningsanlæg i forhold til andre steder?

Forberedelse og litteratur til yderlige viden

Før øvelsesdagen skal du have indsamlet nogle prøver, som du gerne vil undersøge. Vejledning til indsamling af prøver følger her:

• Indsamling af prøver før i ankommer til RUC
  • I skal bruge 1stk  50ml rør med tætsluttende skruelåg per prøve. I kan komme til RUC ugen før (efter aftale) og hente et "kit" med 4-5 rør og handsker. Hver elev kan analysere 2-3 prøver.
  • Prøverne skal være relativt friske. Dvs de skal indsamles dagen før i møder på RUC, og opbevares på køl. Ved indsamling af prøver man ønsker at sammenligne, er det vigtigt at skifte handsker imellem prøve-tagning.
  • Hvis det er miljø-prøver (dvs jord eller vand) så skal røret fyldes ca 1/3-del.
  • Hvis det er mad-prøver (hakket kød, salatbar eller lignende), så skal der på samme vis overføres noget prøve til samme type rør.

Du skal også have læst dokumentet "Baggrundsviden om antibiotika og antibiotika resistens".

Det praktiske

• Varighed: 1½ dag. Selve øvelsen dag 1 og aflæsning af resultat på fænotypisk analyse på dag 2.
• Antal elever: 4 - 5 pr. hold
• Hvornår: Afholdes i november og februar. Næste gang 26. februar 2020.
• Tilmelding: Individuel ansøgning via vores ansøgningsformular
• Faglig kontaktperson: Lotte Jelsbak, lektor i Medicinalbiologi

I øvelsen arbejdes der med Molecular Dynamics, specifikt med det software der kaldes RUMD, der er udviklet på Roskilde Universitet.

Du kommer til at opnå indsigt i, hvilke typer af spørgsmål, forskerne typisk leder efter svar på med computersimulering af atomer og molekyler, og kommer retur til gymnasiet med resultater fra en eller flere simuleringer i RUMD.

For dig som skal skrive SRP/SOP i fysik som det ene fag.
Relevante kombinationsfag: Kemi, Samfundsfag, Biologi, Historie

Hvad kommer du igennem på dagen?

Du får mulighed for at selv lave simuleringer på en af Danmarks hurtigste supercomputere. Du definerer på forhånd hvilket system, der skal simuleres på dagen, altså hvilke blandinger af atomer/molekyler, temperaturer, tryk, densiteter, der skal en tur gennem RUMD (Roskilde University Molecular Dynamics) og supercomputeren.

Vinklen skal være forberedt af dig før fremmøde til SRP/SOP- øvelsen på RUC, så der på forhånd ligger en idé om, hvad der skal undersøges med RUMD og hvorfor.

Vi ser desuden i SRP-øvelsen nærmere på de simuleringsmetoder forskerne på Roskilde Universitet anvender i deres forskning, og du kommer til at lære om, hvorfor vi anvender computersimulering, og vi ser på hvilke indsigter, vi kan få ud af en computersimulering.

Eksempler på systemer/modeller:

• Ædelgasser og blandinger af disse
• Små molekyler
• Metaller (fx Cu, Ni, Au, Ag)

Vinkler

• Hvornår omdannes en gas til væske?
  > Undersøgelse af fasediagrammer
• Hvordan fungerer en varmepumpe?
  > Termodynamiske kreds-processer
• Hvad styrer atomernes tendens til at kondensere fra gas til væske?

Litteratur til forberedelse og yderligere viden

Undervisningspakken - Simulering af gasser og væsker. (Pakken forventes færdig i oktober) Inden øvelsesdagen forventes du at have læst artiklen, set filmen og arbejdet med opgavesættet fra undervisningspakken.

Det praktiske

• Varighed: 1 dag
• Antal elever: 6 pr. hold
• Hvornår: Afholdes i november og februar.
• Tilmelding: Individuel ansøgning via vores ansøgningsformular
• Faglige kontaktpersoner: Thomas Schrøder, professor i fysik eller Nick Bailey, lektor i fysik

Vi vil ved hjælp af analyser af laktase genet vise, hvordan genetiske variationer påvirker menneskets fænotype eksemplificeret med laktose intolerance.

Vi undersøger DNA-sekvenser fra laktose intolerante og laktose tolerante individer, og vi vil forsøge at påvise, at disse sekvenser er ansvarlige for reguleringen af laktase-genet.

De gen-regulatoriske DNA sekvenser introducerer via transfektion ind i colon cancer cellelinier, og vha reporter-gen aktivitet kan man måle aktiviteten af gen-regulatoriske elementer.

For dig som skal skrive SRP/SOP i biologi eller bioteknologi som det ene fag.
Relevante kombinationsfag: Kemi, Geografi, Historie, Filosofi

Hvad kommer du igennem på øvelsesdagene?

Vi gennemgår, hvordan gen-aktivitet regulereres i humane celler, og hvordan gen-regulatoriske proteiner påvirker modningen af celler og dannelsen af væv og organer.

På første dag starter vi med en gennemgang af den eksperimentelle setup og lidt om laboratoriesikkerhed. Dernæst skal vi klargøre DNA'et, der skal introduceres ind i colon cancer cellerne, og til sidst udføres selve transfektionen.

På anden dagen, to dage efter transfektionen, vil de transfekterede celler have produceret luciferase fra det introducerede DNA. Luciferase enzym produceres normalt ikke i humane celler, da det det stammer ildfluer. Luciferase kan danne bioluminiscens (lys generet af en biokemisk reaktion). Bioluminiscens måles i et luminometer og er en af de mest følsomme målemetoder indenfor molekylærbiologien. Måleresultaterne skal beregnes for at undersøge, om der er en sammenhæng mellem gen-aktivitet og de transfekterede DNA sekvenser.

Vinkler

• Hvordan manipulerer vi med gener i mammale celler?
• Hvordan måles gen-regulatorisk aktivitet?
• Hvordan ændrer mutationer genernes aktivitet ved sygdomme.
• Hvorfor ser forskellige befolkninger forskellige ud?
• Ændrer genernes sig i forhold den kulturelle udvikling?

Litteratur til forberedelse og yderligere viden

• Undervisningspakken - Laktose Inden øvelsesdagen forventes du at have læst artiklen, set filmen og arbejdet med opgavesættet fra undervisningspakken.
• Escape from epigenetic silencing of lactase expression is triggered by a single-nucleotide change. Swallow DM, Troelsen JT. Nat Struct Mol Biol. 2016 Jun 7;23(6):505-7

Det praktiske

• Varighed: 2 dage
• Antal elever: 10 - 12 pr. hold
• Hvornår: Afholdes i november og februar. Næste gang 26. og 28. februar 2020.
• Tilmelding: Individuel ansøgning via vores ansøgningsformular
• Faglig kontaktperson: Jesper Troelsen, professor i Medicinalbiologi

På Roskilde Universitet arbejde en gruppe matematik-forskere tæt sammen med læger om at udvikle matematiske modeller, så hospitalerne kan tilbyde bedre behandling og for at opnå en bedre forståelse af den komplekse og dynamiske udvikling en cancer undergår. Matematik skal altså være med til at redde liv.

Vi laver modelleringer, som kan bruges i dit SRP/SOP projekt. Vores øvelser lægger op til, at du arbejder med din egen faglige vinkel.

For dig som skal skrive SRP/SOP i matematik som det ene fag.
Relevante kombinationsfag: Biologi, Bioteknologi, Kemi, Fysik

Hvad kommer du igennem på dagen?

Du får mulighed for selv at lave matematisk modellering af cancer, og igennem SRP/SOP-øvelsen ser vi nærmere på de simuleringsmetoder forskerne på Roskilde Universitet anvender i deres forskning. Du kommer til at lære om, hvorfor vi anvender computersimulering, og vi ser på hvilke indsigter, vi kan få ud af en computersimulering.

Forskelligt materiale, tekster og referencer udleveres. RUC vejlederen hjælper med at forstå begreber og metoder. Det er et eksemplarisk forløb med matematisk modellering af sundhed og sygdomme vha. differentialligninger, som tværvidenskabelig forskning. Det er vigtigt, du inden øvelsesdagen på RUC har arbejdet med differentialligninger. Det er også vigtigt at du behersker et CAT-værktøj inden øvelsen starter.

Du vælger at arbejde selvstændigt under vejledning med en af tre cases.

1. Kampen mellem normale celler og cancerceller

• Hvilke faktorer er mest afgørende for cancers udvikling i en person?
• Kan én person være bedre stillet end en anden?
• Hvilke scenarier er mulige?

Du opstiller en model og fortolker den. Derefter implementerer du modellen vha. et CAT værktøj med henblik på simuleringer af løsninger. Faseplansanalyse introduceres, og du bruger dette redskab til at analysere modellen bl.a. med henblik på ligevægtspunkter (steady states) og deres stabilitet. Der foretages en analyse af betydningen af modelparametrenes værdier for faseplan og løsningskurver. Du sammenfatter dine analyser i en diskussion af, hvilke pointer der fremkommer og hvilke matematiske metoder, der ligger bag, - herunder sammenhængen mellem løsningskurver og faseplan. Under forløbet tilknyttes en vejleder, som hjælper dig undervejs.

2. Immunforsvaret rolle i forbindelse med en cancers udvikling

• Hvilke faktorer er mest afgørende for udviklingen af en cancer?
• Kan en person være bedre stillet end en anden?
• Hvilke scenarier er mulige?

Du opstiller en model og fortolker den. Derefter implementerer du modellen vha. et CAT værktøj med henblik på simuleringer af løsninger. Faseplansanalyse introduceres, og du bruger herefter dette redskab til at analyserer modellen bl.a. med henblik på ligevægtspunkter (steady states) og deres stabilitet. Der foretages en analyse af betydningen af modelparametrenes værdier for faseplan og løsningskurver. Du sammenfatter dine analyser i en diskussion af hvilke pointer, der fremkommer og hvilke matematiske metoder, der ligger bag, - herunder sammenhængen mellem løsningskurver og faseplan. Under forløbet tilknyttes en vejleder, som hjælper dig undervejs.

3. Optimer et behandlingsforløbved hjælp af Cancitis-modellen

Forskerne ved RUC har udviklet en større model der hedder Cancitis-modellen. Ligningerne samt en beskrivelse udleveres, og du fortolker modellen. Du får udlevet et Grafisk User Interface (GUI) til at løse modellen. Faseplansanalyse introduceres, og du bruger herefter redskabet vha. GUI til at analysere modellen bl.a. med henblik på ligevægtspunkter (steady states) og deres stabilitet. Der foretages en analyse af betydningen af modelparametrenes værdier for faseplan og løsningskurver.

Du skal benytte modellen til at diskutere udvalgte behandlingsformers effekt og forholde dig til disse. En muteret celle kan mutere videre og dermed forværre situationen for en patient. Hvordan vil du skræddersy et optimalt behandlingsforløb? Du sammenfatter dine analyser i en diskussion af, hvilke pointer der fremkommer, og hvilke matematiske metoder der ligger bag, herunder sammenhængen mellem løsningskurver og faseplan. Under forløbet tilknyttes en vejleder, som hjælper dig undervejs.

Centrale vinkler og fagbegreber

Hvad er et system af koblede differentialligninger?
Hvad er et ligevægtspunkt - også kaldet et steady state?
Hvad vil det sige, at et ligevægtspunkt er henholdsvis stabilt og ustabilt?
Hvad viser en løsningskurve?
Hvad viser et faseplan?
Hvilke pointer kommer der ud af at bruge evt. koble de forskellige begreber?
Fra biologi/medicin til model, analyse af og simulering med en model, fra resultaterne af analyse af og simulering med modellen tilbage til biologi/medicin. Fortolkning af modelparametrene.

Litteratur til forberedelse og yderligere viden

Undervisningspakke - Matematisk modellering af cancer (Pakken forventes færdig i oktober) Inden øvelsesdagen forventes du, at have læst artiklen, set filmen og arbejdet med opgavesættet i undervisningspakken.

Det er vigtigt, du inden øvelsesdagen på RUC har arbejdet med differentialligninger. Det er også vigtigt at du behersker et CAS-værktøj inden øvelsen starter.

Det praktiske

• Varighed: 1 dag
• Antal elever: 6-9 pr. hold
• Hvornår: Afholdes i november og februar.
• Tilmelding: Individuel ansøgning via vores ansøgningsformular
• Faglig kontaktperson: Johnny T. Ottesen, professor i matematik

Beskrivelse følger snarest.

Det praktiske

• Varighed: 1 dag
• Antal elever: 4 - 5 pr. hold
• Hvornår: Afholdes i november og februar.
• Tilmelding: Individuel ansøgning via vores ansøgningsformular
• Kontaktperson: Dorthe Vedel

I øvelsen undersøger vi hvordan en mikroalgekulturs tæthed påvirker dens selvskygning og produktivitet. Vores øvelser lægger op til, at du arbejder med din egen faglige vinkel.

Der er stigende fokus på produktion af alt lige fra nye lægemidler til biodiesel udvundet fra mikroalger. En af de mest hæmmende faktorer i industriel mikroalgeproduktion er det faktum, at de er fototrofe (kræver lys) og, at de skygger for hinanden i stigende grad, jo tættere kulturen bliver. Ved denne selvskygning vil lysmængden, der rammer den enkelte alge således reduceres og den individuelle produktivitet falde. I øvelsen undersøges sammenhængen mellem mikroalgekulturens tæthed og dens samlede produktivitet.

For dig som skal skrive SRP/SOP i bioteknologi eller biologi som det ene fag.
Relevante kombinationsfag: Kemi, Matematik

Hvad kommer du igennem på dagen?

På dagen starter vi med den gennemgang af, hvad vi skal lave i laboratoriet og lidt om laboratoriesikkerhed. Så vil du få udleveret en algekultur af arten Rhodomonas salina, som vi har dyrket op på forhånd (en stamkultur). Denne kultur vil være meget tæt (mere end 1 million celler per milliliter).

Du vil derfra kunne tilvejebringe dine egne kulturer af forskellig tæthed ved at fortynde den udleverede stamkultur. Du bestemmer tætheden af de fortyndede kulturer ved forskellige anerkendte metoder, eksempelvis ved måling af optisk densitet på spektrofotometer, celletælling under mikroskop og på elektronisk partikeltæller (coulter counter), samt evt. ved ekstraktion af algernes klorofyl-indhold. Resultaterne fra de forskellige målemetoder sammenlignes for at kunne vurdere, hvor godt de forskellige metoder stemmer overens.

Når kulturenes tæthed er kvantificeret, skal du bestemme deres produktivitet gennem måling af kulturens fotosyntese, som vi måler som kulturens iltproduktion over tid. Til dette formål bruger vi en opstilling, hvor vi kan kontrollere forskellige faktorer, f.eks. lysintensitet. Dette vil gøre det muligt at kvantificere og beskrive, hvordan mikroalgekulturer af forskellig tæthed udnytter det tilgængelige lys.

Vinkler

• Hvordan optimerer vi mikroalgeproduktion?
• Hvad er den optimale tæthed af kulturen og hvad er den optimale lysintensitet?
• Hvad kan mikroalger egentlig bruges til?
• Hvilke realistiske anvendelsesmuligheder har de?
• Hvor effektive er mikroalger egentlig?
• Hvor meget kan en algekultur som vores producere per alge og per dag – og hvordan kan det sammenlignes med forskellige landbrugsafgrøder, som f.eks. soyabønner?

Litteratur til forberedelse og yderligere viden

• Undervisningspakke - Produktion og anvendelse af mikroalger Inden øvelsesdagen forventes du at have læst artiklen, set filmen og arbejdet med opgavesættet fra undervisningspakken.
• S.L. Nielsen (2012): Biobrændsel fra alger – potentiale og hype.

Det praktiske

• Varighed: 2 dage
• Antal elever: 10 - 12 pr. hold
• Hvornår: Afholdes i november og februar.
• Tilmelding: Individuel ansøgning via vores ansøgningsformular
• Faglig kontaktperson: Søren  Laurentius Nielsen, lektor i miljøbiologi

Vi vil se på, hvordan mitochondriets størrelse og aktivitet kan ændres af medicin eller af komponenter i kosten.

I løbet af denne øvelse undersøger du, hvordan cellers mitochondrier ændrer sig, når celler udsættes for forskellige stoffer i kosten eller medicin. Ændret mitochondrie aktivitet har en stor betydning for sygdomme som kræft og diabetes. Men der er også forskere, der arbejder med at forøget mitochondrie vil give en forbedret muskeludholdenhed hos idræstudøvere.

For dig som skal skrive SRP/SOP i biologi eller bioteknologi som det ene fag.
Relevante kombinationsfag: Kemi, Matematik, Historie, Filosofi

Hvad kommer du igennem på dagen?

Vi gennemgår, hvordan mitochondrier arbejder i cellen, og hvordan fejl på mitochondrier ligger bag ved en lang række sygdomme.

På første dag begynder vi med en gennemgang af det eksperimentelle setup og lidt om laboratoriesikkerhed. Dernæst skal vi lave blandinger af de stoffer, der skal undersøges. Herefter sættes blandingerne til cellerne, der udsættes for stofferne i 2-3 dage.

På anden dagen i laboratoriet, 2-3 dage efter at stofferne blev sat, vil vi tilsætte to fluorescerende stoffer til cellerne. Det ene stof måler kerner, og det andet måler mitochondrier. Efter 1½ timer skal mængden af fluorescens bestemmes ved to forskellige bølgelængder. Hermed kan vi måle, hvor meget DNA og hvor meget mitochondrie, vi har efter behandlingen.

Vinkler

• Hvordan styrer mitochondrier sundhed og sygdom?
• Hvilken sammenhæng er der i mellem kosten vi spiser, og de sygsomme vi får?
• Er det enkelte stoffer i kosten eller deres kombination, som giver en sundhedsfremmende effekt?
• Kan resveratrol modvirke kræft i tyktarmen?

Litteratur til forberedelse og yderligere viden

Fong, D. and M. M. Chan (2013). Dietary phytochemicals target cancer stem cells for cancer chemoprevention. Mitochondria as Targets for Phytochemicals in Cancer Prevention and Therapy: 85-125.
Hoque, A. and X. C. Xu (2013). Basic and translational research on dietary phytochemicals and cancer prevention. Mitochondria as Targets for Phytochemicals in Cancer Prevention and Therapy. D. Chandra: 127-156.

Det praktiske

• Varighed: 2 dage
• Antal elever: 6 - 8 pr. hold
• Hvornår: Afholdes i november og februar. Næste gang 26. og 28. februar 2020.
• Tilmelding: Individuel ansøgning via vores ansøgningsformular
• Faglig kontaktperson: Ole Vang, lektor i molekylærbiologi

Her kan vi ved hjælp af termisk analyse undersøge spørgsmål som: Hvor meget og hvornår vi skal salte vejene om vinteren, og om glasovergangen egentlig en er faseovergang.

Vi undersøger blandinger, opløsninger eller rene stoffer for at forstå den termiske opførsel af vores prøver. Den eksperimentelle metode i projektet er en kalorimetrisk metode, der er følsom overfor alle typer af endo- og exoterme processer og kan bruges til at bestemme (ændringer i) varmekapacitet, smeltepunkter og andre
overgangstemperaturer.

For dig som skal skrive SRP/SOP i fysik som det ene fag.
Relevante kombinationsfag: Kemi, Samfundsfag, Biologi, Historie

Hvad kommer du igennem på dagen?

Vi udfører en serie af køle- og opvarmningseksperimenter på en række prøver. Det kunne være en systematisk række af blandinger mellem to stoffer (fx. vand og alkohol), en række saltopløsninger, eller en enkelt prøve, hvor den eksperimentelle protokol varieres for at undersøge prøvens termiske “hukommelse”.

På dagen starter vi med en gennemgang af den eksperimentelle teknik og lidt om laboratorie sikkerhed. Dernæst skal vi klargøre de prøver, der skal måles på, og til sidst udføres eksperiment-serien.

Den eksperimentelle opstilling, vi bruger, er en slags kalorimeter. Teknikken består i at monitorere temperatur og temperaturrate under køling eller opvarmning af en prøve. Varmestrømmen kommer fra varmeledning gennem et isolerende materiale, dvs. den er proportional med temperatur forskellen mellem sample og omgivelserne.

Typisk bruges flydende nitrogen til køling, mens opvarmningen sker ved stuetemperatur. Det fysikfaglige indhold i projektet er termodynamik, herunder endo- og exoterme processer (især smeltning og krystallisering), varmekapacitet, og varmediffusion.

Vinkler

• Hvor meget og hvornår skal vi salte vejene om vinteren?
  > Smeltepunktssænkning, mætning, salte i vand - (fysik/kemi, fysik/samfund, fysik/miljø)
• Hvor er smeltepunktet for en blanding af to væsker med hver sit smeltepunkt?
  > Eutektiske blandinger - (fysik/kemi)
• Hvordan overlever man nedfrysning?
  > Smeltepunktssænkning/glasovergang, anti-fryseproteiner/kryo-protektion - (fysik/biologi)
• Er glasovergangen en faseovergang?
  > Glasovergange, fx glasovergangens kølerate-afhængighed - (fysik/kemi, fysik/historie, fysik/filosofi/videnskabsteori)

Litteratur til forberedelse

• Undervisningspakke - Tilstandsformer: Fast eller flydende
• Jakobsen et al, Thermalization calorimetry: A simple method for investigating glass transition and crystallization of supercooled liquids" AIP Advances, 6, 055019

Det praktiske

• Varighed: 1 dag
• Antal elever: 4 - 5 pr. hold
• Hvornår: Afholdes i november og februar.
• Tilmelding: Individuel ansøgning via vores ansøgningsformular
• Faglig kontaktperson: Tina Hecksher, lektor i fysik

Du kan finde alle oplysningerne om SRP/SOP øvelse i Termaliserings kalorimetri i filen her: