Megoldási útmutató Integrált természettudományos verseny 2011
I. KEPLER
1. Adatok: THalley=76 év, TFöld=1 év, aFöld=1 CSE,
1 pont
A perihélium és az afélium távolságának összege egyenlő az ellipszispálya nagytengelyével (2a) (ábra is jó) 1 pont Kepler III. törvényének felírása,
TH2 TF2
a H3 aF3
1 pont
Az üstökös közepes naptávolságának kiszámítása:
76 2 12
a H3 aH 13
17,94CSE 1 pont
A Halley üstökös nagytengelye ennek a kétszerese: 35,88 CSE.
1 pont
Az afélium meghatározása: 35,88 CSE-0,8 CSE=35,08 CSE
2 pont
2. Kepler II. törvénye szerint a területi sebesség állandó
X
y
S1
s1 x 2 v1 t x 2
1 pont
s2 y 2 v2 t y 2
A maximális és a minimális sebességek aránya: 43,85 : 1
s2
1 pont
1 pont 1 pont
3. Adatok: aJupiter=5,2 CSE, TFöld=1 év, aFöld=1 CSE,
1 pont
Kepler III. törvénye
1 pont
TJ2 12
1 pont
5,2 3 13
A Jupiter keringési ideje: 11,86 év.
1 pont
4. Kepler III. törvénye szerint a nagyobb sugarú pályán keringő égitestek keringési ideje nagyobb. 1 pont Az űrállomás alatt és felett keringő testek pályasugara kisebb illetve nagyobb az űrállomásénál. 1 pont Az űrállomás alatti testek hamarabb, a felettiek később kerülik meg a Földet, más lesz a pályasugarak miatt a keringési idejük. 1 pont Csak azok a testek keringenek ugyanakkora periódusidővel, mint az űrállomás, amelyek azonos sugarú pályán vannak. (amelyek az űrállomás előtt és mögött vannak) 1 pont Nem tudják visszavinni a következő eszközöket: Nap sugárzását vizsgáló eszközök, TV kamerák. 1 pont 5. Merkúr, Vénusz, Föld, Mars
1 pont
II. OLD TIMES
1.
Adatok: M=1,2 Nm, fordulatok száma: 90 db, η=30 %=0,3
1 pont
Whasznos=F.s=F.2rπ.90=F.r.180π
2 pont
Whasznos=M.180 π=678,24 J
1 pont
η=Wh/Wö
1 pont
Wö= 2260,8 J
1 pont
15 kJ munka :1 g cukor = 2260,8 J munka : x gramm cukor
1 pont
x= 0,15 gramm cukorral igyuk a kávét.
1 pont
2.
3.
10 fordulat 6 s alatt, akkor 90 fordulat 54 s alatt
1 pont
P=Wö/t
1 pont
41,87 W volt az izommunkánk teljesítménye.
1 pont
Adatok: η= 60 %= 0,6, 1 adag kávéhoz 678,24 J munka kell
1 pont
A május 31 napos, így 93 adag kávé kell.
1 pont
Whasznos= 93.678,24 J = 63076,32 J
1 pont
Wö=W/ η= 105127,2 J
1 pont
Ezt átváltjuk kWh-ba: 0,0292 kWh
1 pont
Beszorozva az áram egységárával: 1,46 Ft-tal emelkedne a villanyszámlánk. 1 pont III. ÉLETMÓD Rövid válaszok 1. speciális karbon alapú botok segítségével, lendületesen végzett gyaloglás
1 pont
2. erőnléti, állóképességi, ügyességi edzésforma / 3 meghatározás 2 pont, 2 meghatározás 1 pont, 1 meghatározás 0 pont/ 3. megfelelő időtartamban és intenzitásnál óránként akár 500 kalóriát is elégethet a szervezet 1 pont 4. hatására javul a szív és a keringés teljesítménye, az egész szervezet oxigénellátása, az állóképesség és az anyagcsere, csökkenti a csontritkulás kialakulásának rizikóját, oldja az izommerevséget, fokozza a porcok anyagcseréjét / 4 meghatározás 2 pont, 3 meghatározás 1 pont, ennél kevesebb 0 pont/
Teszt, minden helyes válasz 1 pont 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
A E D C A C E C A, B, C
Glükóz lebontása az izomban
óránként 500 kalória égetése megfelel 0,5 kcal*4,18 kJ= 2,09 kJ-nak
1 pont
1 mol glükóz biológiai oxidációja során 38 mol ATP képződik, ami 38mol*30 kJ/mol= 1140 kJ energiának felel meg 1pont 1 mol glükóz tejsavas erjedése során 2 mol ATP képződik, ez 2 mol*30kJ/mol= 60 kJ energiának felel meg 1 pont Az izomban x*0,75*0,5 g glükóz bomlik le a biológiai oxidáció során,
1 pont
ez x*0,75*0,5g/180g/mol*1140kJ/mol energiának felel meg
1 pont
erjedés során x*0,75*0,5 g glükóz bomlik,
1 pont
ez x*0,75*0,5g/180g/mol*60kJ/mol energiának felel meg
1 pont
a két folyamat során felszabadult energia összege 2,09 kJ
1 pont
x= 0,836 g
1 pont
833 mg glükóznak megfelelő mennyiségű zsírt éget el a szervezet
1 pont
IV. KERINGŐ Teszt 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.
D C B A B D A C B C C D C C B
1. Számítási feladat 1 perc alatt 16*0,5dm3=8 dm3 levegő cserélődik a tüdőben
1pont
a vér által felvett oxigén 8*0,05=0,4 dm3
1 pont
ez 0,4dm3/24,5dm3/mol=16,33 mmol oxigén
1 pont
1 mm3 vérben 5 millió vörösvértest található
1 pont
1 mm3 vérben 6*10-13* 5*106=3*10-6 mmol hemoglobinnal egyenértékű a felvett oxigén mennyisége
1pont
16,33mmol/3*10-6*1mm3=5,4433*10 mm3=54443,3 cm3 vér szállítja el a felvett oxigént a tüdőből, tehát 1 perc alatt 5443,3 cm3 vér áramlik át a kisvérkörön.
1 pont
70 cm3 kamratérfogatot feltételezve
1 pont
A szívösszehúzódások száma percenként5443,3cm3/70cm3=77,8/perc
1 pont
Adatok: V=70 cm3=7.10-5 m3, Δp=16 kPa=1,6.104 Pa
2.
1 pont
W=Fs= Δp.A.s= Δp.V
1 pont
W=1,12 J (egy összehúzódáskor)
1 pont
Az 1 perc alatt végzett munka: 80,64 J
1 pont
P=W/t A szív átlagos teljesítménye: 1,344 W.
3.
1 pont 1 pont
Az egy napi munka meghatározása az 1 perc alatt végzettből (1 nap = 1440 perc) 116121,6 J
2 pont
η= 30%= 0,3, η=Eh/Eö
1 pont
Eh=12 MJ
1 pont
1 kg zsír : 12 MJ energia = x kg zsír : 116121,6 J munka
1 pont
9,7 gramm zsír elégetése fedezi a szív napi munkáját.
1 pont
V. JAPÁN
1. 2. 3. 4.
7,8/1000*128000000=998400 fő 1290000/128000000*1000=10,078‰ 7,8-10,08= - 2, 28‰ vagy főben -291600 fő természetes fogyás
2 pont 2 pont 2 pont 1 pont
5. 6. 7. 8. 9.
4. szakaszban C sintoizmus vagy buddhizmus 990000/530000=1,86 Ft erősödött
1 pont 1 pont 1 pont 2 pont 1 pont
A katasztrófa 1. 2. 3. 4. 5.
6.
Közeledő kőzetlemezeknél, ahol szubdukció zajlik, gyakran vannak földrengések 1 pont Richter és Mercalli 2 pont cunami Tengeralatti földrengés Japán-tenger Eurázsiai-lemez Japán-szigetek Csendes-óceán Csendes-óceáni lemez Japán-árok a) Mivel az egyes izotópokból azonos mennyiségű szóródott szét, ezért a nagy aktivitást a kis felezési idejű izotópok okozták. 2 pont b) A kis felezési idejű izotópok aktivitása kezdetben nagy volt, és ez exponenciálisan csökkent, míg a hosszú felezési idejű izotópok aktivitása kicsi, és időben közelítőleg állandónak tekinthető. 2 pont c) A nagyon erős sugárzás káros az emberi (élő) szervezetre.
1 pont
A radioaktív jód beépülhet a pajzsmirigybe, de ha telítjük azt jóddal, akkor már nem vesz fel többet. 2 pont A céziumot a szervezet a káliummal tudja összetéveszteni, így a KI tabletta a cézium felvételt is meggátolhatja. 1 pont 4 hónap alatt a kis felezési idejű izotópok elbomlanak
1 pont
A nagy felezési idejű izotópok aktivitása kicsi, ezért rövidebb időszakokra már lehet ott tartózkodni. 1 pont A Sr és a Ca a csontokba beépülve fenyegeti a vérképző csontvelőt, így sokáig nem lehet ott tartózkodni. 2 pont Meg van határozva, hogy mennyi lehet egy ember dózisterhelése, ha ezt eléri, akkor távoznia kell. 2 pont VI. Oltás CaCO3 hevítés CaO + CO2, CaO + H2O = Ca(OH)2 2. Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O 1.
2 pont 1 pont
3. Mert a száradás során víz is keletkezik, amelyet ha nem szellőztetnek ki penészedést idézhet elő, ami allergiás megbetegedéshez vezethet. 1 pont CaCO3 + H2CO3= Ca(HCO3)2 , Ca(HCO3)2 = CaCO3+ H2CO3 2 pont 4. 5. Kristályos módosulat a kalcit, szemcsés formája a márvány, agyaggal szennyezett a márga, puha formája a kréta. 3 pont 6. A szén-dioxid kimutatására. 1 pont 7. 40g kalciumban 6x1023 db atom van 4g kalciumban Xdb atom van X= 0,6x1023 db kalcium atom van 24g magnéziumban 6x1023 db atom van 3g magnéziumban Xdb atom van X= 0,75x1023 db magnézium atom van Tehát a magnéziumban van több. 2 pont 8. a. 2Mg + O2 = 2MgO a magnézium oxidálódott 2 pont b. Mg + 2HCl = MgCl2 + H2 a magnézium oxidálódott 2 pont c. Mg + Cl2 = MgCl2 a magnézium oxidálódott 2 pont 2+ d. Mg +2e =Mg a magnézium redukálódott 2 pont 9. A kalcium mérete a nagyobb, mert több elektronja van és ez több elektronhéjra épül be. 2 pont 10. A kalcium atom mérete a nagyobb, mert az ionképződés során kevesebb elektronhéj marad. 2 pont
VII. UTAZÓ Élővilág betűjele: A B C D E F
Település sorszáma 6 1 4 2 5 3
6, 1, 5,3, 4, 2
Éghajlat megnevezése trópusi sivatagi mediterrán tajga tundra egyenlítői szavanna
(5, 3 felcserélhető)
Melyik országban készült a településről felvétel? Egyiptom USA Oroszország Dánia (Grönland)/Izland/(Norvégia) Brazília Kenya 18 pont 1 pont
VIII. Tiszta égés
1. 2. 3. 4.
Oxidáció, egyesülés. 2 pont Plazmaállapotú, ionizált gázok és gőzök vannak benne. 2 pont Michael Faraday, Miről mesél a gyertya lángja. 3 pont A fában még jelen van a nátrium, ami a lángot sárgára festi, másrészt a hőbomlásból származó szénszemcsék gerjesztése okozza. A földgázban nincs ilyen szennyező anyag. 2 pont 5. C + O2 = CO2 1 pont 6. A keletkezett szén-monoxid rendkívül mérgező gáz és ráadásul színtelen szagtalan is. 1 pont 7. Éghető anyag, gyulladási hőmérséklet, oxigén 3 pont 8. Az égés valamelyik feltételét megszüntetni. Hűtőhatás: a víz behatol a láng zónába és a gyúlékony gázok lehűlnek. Fojtóhatás: a hő hatására a gőzzé váló víz a térfogat növekedés
hatására kiszorítja az égéstérből az oxigént és az éghető anyagból kiáramló gázt. Ütőhatás: a nagy erővel érkező víz az égő anyagról leszakítja a lángot. 2 pont 9. a. CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O 2 pont A képződés hő kiszámolása: Qr = -394 kJ/mol + 2(-286 kJ/mol) – (-74,9 kJ/mol ) = -891.1 kJ 1 pont 24,5 dm3 standard állapotú metánból 891.1 kJ hő fejlődik 1300 dm3 standard állapotú metánból x
x=47282, 8 kJ
2 pont
b. 24,5 dm3 standard állapotú metánból 36 g víz keletkezik 1300 dm3 standard állapotú metánból x
x=1910,2 g
1 pont
24,5 dm3 standard állapotú metánból 24,5 dm3 CO2 keletkezik 1300 dm3 standard állapotú metánból x
x=1300 dm3
1 pont
c. 24,5 dm3 standard állapotú metánhoz 49 dm3 oxigén kell 1300 dm3 standard állapotú metánhoz x
x=2600 dm3
1 pont
2600 dm3 21 % X dm3
100% X= 12380,9 dm3
2 pont
IX. KERESZTREJTVÉNY 1. Eötvös Loránd 2. etén 3. Marie Curie 4. Hollandia 5. csillag 6. adiabatikus 7. metán 8. etológia 9. Csernobil 10. agglomeráció 11. granulocita 12. kambium 13. Arkhimédész 14. krakkolás 15 cumulonimbus 16. magnetométer 17. Berzelius 18. Malpighi 19. vezető Le Chatelier-Braun-elv: Egy dinamikus egyensúlyban levő kémiai rendszer megzavarásakor annak a folyamatnak lesz nagyobb a sebessége, amely a zavaró hatást csökkenteni igyekszik. (Legkisebb kényszer elve)
