Kedves Versenyzők! Elérkezett a természettudományos verseny második fordulója. A témánk a Nap és a vele kapcsolatos természettudományos folyamatok. A beküldési határidő február 28. A feladatokhoz jó munkát! A versenyző csapat jeligéje:……………………………….
A komplex természettudományos verseny A Nap feladatlap I. Napfény 8 pont Az alábbi állítások a napfényre, illetve a Napból érkező sugárzásra vonatkoznak. Jelölje I betűvel, ha az állítás igaz, H-val, ha hamis! 1. Kémiai reakciók során fölszabaduló energia. 2. Atommaghasadás eredményeként jön létre. 3. Láthatóvá teszi a Vénuszt, a Marsot, és a többi bolygót. 4. Minden földi mozgás energiája innen ered. 5. A benne rejlő energiát élőlények képesek beépíteni szerves molekulák kötéseibe. 6. Napelemekkel átalakíthatjuk elektromos energiává. 7. Hidrogén atommagok egyesülése (fúziója) során szabadul föl. 8. Ezt az energiát szabadítjuk föl évmilliókkal később, amikor a földgázt elégetjük.
II. Sokoldalú szervünk, a bőr
15 pont
Az emberi bőr fölépítését mutatja az ábra. Mire mutatnak az ábra betűi?
A A B
B
C
C D
E
G
D H
F G
F
I
H I
A bőr fontos feladata a hőszabályozás. Melegben a szervezet leadja a fölös hőt. Az ábrán jelöltek közül melyik két alkotó működése változik meg ekkor, melyek feladta a hőleadás növelése? Írja le azt is, hogy mi a fizikai magyarázata a megnövekedett hőleadásnak! 1. Az alkotó jele: ………. A megnövekedett hőleadás oka: ………………………………… ………………………………………………………………………………………………….. 2. Az alkotó jele: ………. A megnövekedett hőleadás oka: …………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. 3. Hidegben a vér a H hajszálerek helyett nagyrészt a lipidekben gazdag F rétegben, az I jelű útvonalon áramlik. Ez az útvonalváltozás két okból is csökkenti a szervezet hőleadását. Mi ez a két ok? a) ………………………………………………………………………………….……… b) …………………………………………………………………………………...…….. 4. Az „F” rétegen kívül a „B” jelű faggyúmirigy váladéka is gazdag lipidekben. A hőleadás szabályozásán kívül nevezze meg a lipidek két másik lehetséges biológiai szerepét (funkcióját)! ………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………. 5. A „D” jelű réteg fontos feladata a szervezetet érő ultraibolya sugárzás megszűrése. A felsoroltak közül mi jellemző az ultraibolya sugárzásra? A megfelelő betűjelekkel válaszoljon!
A. Halvány ibolya színű. B. Hullámhossza nagyobb a kék színű fény hullámhosszánál. C. A földfelszínre jutó mennyisége valószínűleg emberi hatásra növekedett az utóbbi évtizedekben. D. A levegő molekuláinak tovaterjedő rezgése. E. Különösen a déli órákban nő meg a felületegységre jutó mennyisége. 6. Hogyan hat az ultraibolya sugárzás a bőrünkre? A. Hőhullámként érzékeli a bőrünk. B. Lebarnulhatunk tőle. C. Bőrrákot okozhat. D. Fájdalomérzetet kelt. E. Pattanások, mitesszerek keletkeznek miatta. 7. Az ultraibolya sugárzás a 0,01–0,38 mikrométer (μm) hullámhossz-tartományban éri bőrünk felszínét (1 μm = 10-6 m). a) Mekkora a legnagyobb frekvenciájú ultraibolya sugárzás? A fény sebessége 300 000 km/s. Rögzítse a számítás menetét is!
b) Mekkora az energiája a legnagyobb frekvenciájú ultraibolya sugárzás egy fotonjának? A Planck-állandó értéke 6,63·10-34 Js. Rögzítse a számít
III. „Négy ezredév után a nap kihűl” 11 pont Az alábbi idézet az Ember tragédiája Falanszter-jelenetéből származik. Elolvasása után válaszoljon a kérdésekre! „Négy ezredév után a nap kihűl, Növényeket nem szül többé a föld; Ez a négy ezredév hát a mienk, Hogy a napot pótolni megtanuljuk. Elég idő tudásunknak, hiszem. Fűtőszerűl a víz ajánlkozik, Ez oxidált legtűztartóbb anyag” Madách: Az ember tragédiája, 12. szín „Fűtőszerűl a víz ajánlkozik” – javasolja a Tudós Madách Tragédiájában. E meglepő javaslatot ma már széles körben alkalmazzák: a víz elektromos elbontása után felszabaduló hidrogént használják üzemanyagként. 1. Mi szabadul fel 2 mólnyi víz elektromos bontása során? (1 pont) A. 2 mol hidrogéngáz és 1 mol oxigéngáz. B. 1 mol hidrogéngáz és 1 mol oxigéngáz. C. 0,5 mol hidrogéngáz és 0,5 mol oxigéngáz. D. 2 gramm hidrogéngáz és 1 gramm oxigéngáz. E. 16 gramm hidrogéngáz és 2 gramm oxigéngáz. 2. A víz alkotóelemeire bontása élőlényekben is végbemegy. Melyik folyamat során? (1 pont) A. Halak és más vízi állatok oxigénfelvétele során. B. A növények fotoszintézise során. C. Sejtjeinkben a biológiai oxidációban. D. Verejték párolgásakor például a bőrünk felszínén. E. Vizelet képződésekor. 3. A vízbontásból nyert hidrogén megfelelő motorokban felhasználható. Írja fel a folyamat egyenletét!
(1 pont) ……………………………………………………………………………….. 4. Miért előnyösebb környezetvédelmi szempontból ez az eljárás, mint a benzinüzemű autók működése? Fogalmazzon meg két indokot!
(2 pont) ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… 5. „Négy ezredév után a nap kihűl” – írja Madách. Milyen folyamat hozza létre mai tudásunk szerint a Nap melegét?
(1 pont) A. Hidrogénatomok egyesülése (fúziója) héliummá. B. Héliumatomok egyesülése (fúziója) hidrogénné. C. Hidrogénatomok oxidációja. D. Hélium bomlása hidrogénné. E. Radioaktívan izotópok bomlása. 6. „Növényeket nem szül többé a föld”. Miért lenne végzetes a földi élet szempontjából, ha megszűnne a növényi élet?
(2 pont) A. Szinte teljesen megszűnne az oxigén-utánpótlás. B. Szinte teljesen megszűnne a szerves anyag utánpótlás. C. Szinte teljesen megszűnne az energiaáramlás. D. A felhalmozódó oxigént többé nem kötnék meg az élőlények. E. A felhalmozódó cellulóz nem tudna lebomlani.
7. „Hogy a napot pótolni megtanuljuk.” Az emberi technika mára valóban képes utánozni a Napban zajló folyamatokat. Melyik eljárás során?
(1 pont) A. A hidrogénüzemű kísérleti gépkocsikban. B. A hidrogén oxidációján alapuló magas hőmérsékletű hegesztés során. C. Az atomerőművekben az urán bomlása során. D. A radioaktív izotópokat alkalmazó kísérleti technikákban. E. A hidrogénbombában a robbanás pillanatában. 8. Madách Tudósával együtt ma mi is úgy látjuk, hogy a Földön csaknem minden energia végső soron a Nap sugárzásából származik. Melyek a kivételek az alábbiak közül?
(2 pont) A. A tengerjárás (árapály) energiája. B. A szélrendszerek energiája. C. Az állatok mozgásához szükséges energia. D. A vulkánok működésének energiája. E. A szén égetése során felszabaduló energia.
IV. Szén és olaj 8 pont Hasonlítsa össze a kőszén és a kőolaj keletkezését! Írja a sorszámokat a halmazábra megfelelő helyére! A közös jellemzők sorszámát a metszetbe írja be! (Szövegdobozba dolgozz!)
Kőolaj
kőszén
1. Elégetése fokozza az üvegházhatást. 2. E kőzet jelenkori legnagyobb lelőhelyeinek készletei a földtörténet során tengerparti láperdőkből jöttek létre. 3. Kis fajsúlyú, kialakulása során a földkéregben a likacsos kőzetekben a kisebb nyomású helyek felé vándorol. 4. Meg nem újuló energiaforrás. 5. Szénhidrogének elegye. 6. Tengerfenékre süllyedt rothadó planktonikus szervezetekből jött létre. 7. Elégetése során szén-dioxid keletkezik. 8. Képződésének feltétele, hogy a szerves anyag bomlása és felhalmozódása oxigéntől elzártan menjen végbe.
V. Kémia a konyhában 10 pont Zsuzsa és János elhatározták, hogy palacsintát sütnek. A recept így szólt: „Végy 25 dkg lisztet, csipetnyi konyhasót és kevés kristálycukrot, és ezeket keverd össze egy nyers tojással. Önts hozzá tejet és keverd csomómentesre, amíg sűrűn folyó tésztát kapsz. A tésztát ízesítheted reszelt citromhéjjal is. Pihentetés után kevés olajon palacsintasütőben süsd meg.” Amíg Zsuzsa a tésztát készítette, János egy papíron rendszerezte a hozzávalókat.
hozzávalók A
kristálycukor
B
liszt
C
tojás
miből állnak
konyhasó D E
citromhéj
F
étolaj
Kis fejtörést jelentett számára, milyen tápanyagokból állnak az ételek. Segítsünk neki. Írjuk a szavakat, kifejezéseket a megfelelő helyre. többek közt citromsav (szerves sav)- olaj (lipid) - nagyrészt fehérje - nátrium-klorid répacukor (szőlőcukorból és fruktózból épül fel) - nagyrészt keményítő
. Sorolja be az alábbi halmazábrába a János által fölírt vegyületeket! A táblázat megfelelő betűjeleit írja a halmazábra megfelelő helyére! (Szövegdobozba dolgozz!)
(6 pont)
Vegyületek
szénhidrátok Szerves molekulák
A listára pillantva Zsuzsa szomorúan állapította meg, hogy a legtöbb hozzávaló hizlal. A felsoroltak közül melyik anyag az, amiből a szervezet nem tud energiát nyerni?
(1pont) ……………………………………………… 3. A citromhéjról János azt olvasta az interneten, hogy azt ma már nem tanácsos fogyasztani, mert gyakran peszticidekkel szennyezett. Mik a peszticidek? (1 pont) ………………………………………………………………………………………… 4. A felhasznált anyagok közül van egy, amelyik egyáltalán nem oldódik vízben. Melyik az, és mi magyarázza ezt a tulajdonságát?
(1 pont) …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 5. János átvette a palacsintasütést, és közben elmagyarázta Zsuzsának, hogy a hő hatására a tojás és a tej fehérjéi kicsapódnak. Mi történik kicsapódás során a fehérjékkel? (1 pont)
………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………
VI. Ég és Föld 10 pont A földközéppontú (geocentrikus) világkép szerint a mozdulatlan Föld áll a világ középpontjában, körülötte kering a Nap és az összes csillag is. (Magyar Királyi Természettudományi Társulat, 1938 ) 1. Hogyan magyarázta a geocentrikus világkép azt, hogy a csillagok közül egynek – az Északi Sarkcsillagnak – helyzete közelítőleg mozdulatlan az égen? ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 2. Az ókori csillagászok megfigyeléseit egy mai fénykép szemlélteti. Ez úgy készült, hogy hosszú ideig tartó felvételt készítettek az éjszakai égboltról. Ezen minden csillag útja fényes körívként jelenik meg.Az ábra alapján állapítsa meg, hogy közelítőleg mennyi ideig készült a felvétel! (Egy csillag 24 óra alatt tesz meg egy teljes kört, de nappal a Nap fénye miatt nem látszik.)
(2 pont)
……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… 3. A geocentrikus világképet a XVI. századtól fokozatosan a napközéppontú (heliocentrikus) világleírás váltotta föl. Nevezze meg e világkép egy híres képviselőjét, és fogalmazza meg
lényegét!
(2 pont) ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………...... 4. Hogyan magyarázza a heliocentrikus világkép a nappalok és éjszakák váltakozását, valamint a csillagok égi körforgását? ……………………………………………………………………………………………… Hogyan magyarázza a heliocentrikus világkép az Északi Sarkcsillag helyzetének közelítő állandóságát? ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… A csillagászati jelenségek szoros összefüggésben állnak a földi változásokkal. Nevezze meg a felsorolt földi jelenségek csillagászati okát, a Föld, illetve a Hold mozgása alapján! 6. Alvás-ébrenlét ciklus: ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… 7. Az évszakok váltakozása: ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… 8. Tengerjárás (apály és dagály): ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………
VII. Vonalak a napfényben
9 pont A Nap folytonos színképében Wollaston brit fizikus 1802-ben sötét vonalakat fedezett fel, amelyeket színhatároknak vélt. A vonalak részletesebb leírása Joseph von Fraunhofer (17871826) német fizikus nevéhez kötődik, aki 1814-ben 574 sötét vonalat azonosított a Nap színképében, ezeket latin betűkkel jelölte. A mellékelt fekete-fehér ábrán a színeket feliratokkal jelöltük.
ibolya KH
sárga G
F
E
500 -9 A hullámhosszat nanométerbe mérjük 1nm-10
vörös D
C
600
B
A
700
m
1. Milyen atomfizikai folyamattal indokolható a folytonos színképben megfigyelhető fekete vonalak sorozata? A jelenséget magyarázza a Bohr-modell segítségével! (2 pont) ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… 2. Hol találhatóak azok az anyagok, melyek létéről a vonalak árulkodnak? A helyes válasz betűjelét írja a négyzetbe! A) A Nap belsejében. B) A csillagok közti térben. C) A Nap gázkörnyezetében vagy a Föld légkörében. D) A Fraunhofer-féle színképelemző készülékben.
3. Az F (hidrogén) vagy az E (vas) vonal keletkezése során nyelődött el nagyobb energiájú foton? Válaszát indokolja!
(1 pont) …………………………………………………………………………………………………. 4. Mekkora a C vonalhoz tartozó hullámhossz és frekvencia? Rögzítse a számítás menetét is! 5. A 750 nm-nél nagyobb hullámhosszú sugárzás nem látható. Mi a neve, és mi módon érzékelheti mégis az ember (műszerek nélkül is)? (2 pont) ……………………………………………………………………………………………… 6. Fogalmazza meg, milyen általános jelentősége van a Fraunhofer által felfedezett spektroszkópiának a csillagászat, illetve az anyagtudomány szempontjából! ……………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………….
VIII. FOTOSZINTÉZIS
10.pont Szöveg kiegészítés megfelelő szavakkal. 1. A zöld színtestek .......................................... sejtekre jellemző alkotórészek. Bár a kékmoszatok is végeznek fotoszintézist, bennük nem találunk színtesteket, színanyagaik a .............................................. betüremkedéseihez kapcsolódnak.
2. A zöld színtestek pigmentjei: 1. …………………… és a 2. ……………………. 3. A kloroplasztisz alapállományában baktériumszerű DNS-t is találunk, ami ezek ………………………...... eredetére utal. . 4. A gránumok membránjában vannak a fotoszintézis ………………… szakaszának enzimei. 5. A karotinoidok ……………………vázas vegyületek. 6. A fotoszintézis fény szakaszának egyenlete: H2O + …………………… ——————> ………………+ ……………… …………… ……………… 7. A fotoszintézis sötét szakaszának egyenlete: 6 CO2 + ………………… ——————> ………………+ …………… + ……………… …………… ……………… 8. A fotoszintézis sötét szakasza a kloroplasztisz …………………………-ban történik. 9. A sötét szakaszban képződő cukor a ……………………. 10.A szén-dioxid tehát a …………………… molekula segítségével redukálódik.
