NEMZETI TANKÖNYVKIADÓ ZRT. – KRÚDY GYULA GIMNÁZIUM, KÉT TANÍTÁSI NYELVŰ KÖZÉPISKOLA, IDEGENFORGALMI ÉS VENDÉGLÁTÓIPARI SZAKKÉPZÕ ISKOLA
INTEGRÁLT TERMÉSZETTUDOMÁNYOS VERSENY 2012 MEGOLDÁSOK 1. MIT TEHET A SEJT? A. kutikula B. levél színe – bőrszövet C. szállítónyaláb D. oszlopos alapszövet/táplálékkészítő alapszövet E. gázcserenyílás F. szivacsos állomány G. légudvar H. levél fonáka – bőrszövet Elemenként 1 pont, összesen 8 pont 2. HOL A HELYE? 1) gázcserenyílás 2) fonákán 3) zárósejt 4) megvastagodott 5) zöld színtest 6) gázcsere 7) párologtatás 8) turgornyomása 9) glükóz 10) ozmózis nyomása (6. és 7. pont felcserélhető)
Elemenként 1 pont, összesen 10 pont
3. OXIGÉNT TERMELÜNK a) A ballon légtere 0,5 mmol/dm3 ∙ 300 dm3 = 150 mmol = 0,15 mol CO2‐dal csökkent
1 pont
A 0,15 mol CO2 60%‐a a fotoszintézis során megkötött CO2‐nak, mivel 40% CO2 képződött a biológiai oxidáció során 1 pont A megkötött CO2 mennyisége 0,15 mol / 0,6 = 0,25 mol
1 pont
Mivel ugyanannyi CO2 kötődik meg, mint amennyi O2 keletkezik az alábbi egyenlet alapján: 6 CO2 + 6 H2O = C6H12O6 + 6 O2 1 pont Az előállított O2 tömege: 0,25 mol ∙ 32 g/mol = 8 g
1 pont 1
b) A ballon légtere 0,15 mol O2‐gázzal gyarapodott, ami 0,15 mol ∙ 24,5 dm3/mol = 3,675 dm3
2 pont
c) 0,15 mol CO2‐nak megfelelő mennyiségű glükóz keletkezett 0,15 mol / 6 ∙ 180 g/mol = 4,5 g
2 pont
Összesen 9 pont 4. SZÉN‐DIOXID A) feladat: a) C6H12O6 = 2 C2H5–OH + 2 CO2
2 pont
b) A szén‐dioxid a keletkező gáz,
1 pont
ami nagyobb sűrűségű a levegőnél, így a helyiség alsó részeit tölti meg, ezáltal kiszorítva az oxigént . 2 pont Mivel a szén‐dioxid színtelen szagtalan gáz, ezért nem lehet észrevenni a jelenlétét a levegőben. 2 pont Ha az illető ilyen helyiségbe megy be, azonnal elájul. Védekezés: égő gyertyával a kézben kell lemenni. 1 pont c) Az erjedés a Saccharomyces cerevisiae élesztőgomba hatására indul be, és ezeket a magas alkoholtartalom elpusztítja. 2 pont d) Azokat a szerves hidroxivegyületeket nevezzük alkoholnak, amelyek molekuláiban a hidroxilcsoport telített szénatomhoz kapcsolódik. 2 pont e) A denaturált szesz: az etil‐alkoholhoz piridint kevernek, ezzel teszik élvezhetetlenné. 3 pont f)
A 96% etil‐alkohol és 4% víz elegyének a forráspontja alacsonyabb (78,1 oC) mint a tiszta etil‐ alkoholé (78,4 oC), ezért többszöri desztillációval is csak 96%‐os alkoholt lehet előállítani. 2 pont
g) Ez a glikol, ami egy kétértékű alkohol.
h) C2H5– OH oxidáció CH3– COOH
2 pont
2 pont
Összesen 21 pont B) feladat: a) Erdőtűz, közlekedés, avarégetés, vulkáni tevékenység, hőerőművek stb. (bármely egyéb jó megoldás elfogadható) 4 x 0,5 = 2 pont b) Üvegházhatás 1 pont c) A fény egy részét elnyeli a Föld felszíne, és hosszabb hullámhosszon sugározza vissza a légkör felé, felmelegítve azt./ A meleg levegő felszáll, és helyére hideg levegő érkezik, hogy az is így felmelegedjen./ A kisugárzott nagyobb hullámhosszú hősugarakat az üvegházhatású gázok
2
(CO2, CH4, H2O) elnyelik, majd visszasugározzák, így nem engedik távozni a hőt. 3 x 1 = 3 pont
d) Tengeráramlások iránya változik, gleccserek olvadása, tengerszint‐emelkedés, éghajlat‐ módosulás, biomok elterjedése megváltozik, termőterületek aránya csökken, élelmiszerhiány stb. (bármely egyéb jó megoldás elfogadható) 6 x 0,5 = 3 pont e) Egyéni vélemény
2 pont Összesen 11 pont
5. EZ + AZ Minden helyes válasz 2 pont, a pontszám bontható. a) A papírlapot kívülről a légnyomás nyomóereje szorítja a pohárban lévő vízhez. A pohárban lévő vízoszlop súlya jóval kisebb, mint a kívülről ható légnyomás nyomóereje. b) A szoba hőmérsékletének emelkedésével az óra ingahossza megnövekszik, ami az ismert formula szerint, a lengésidő növekedéséhez vezet. Növekszik a lengésidő, az inga hosszabb idő alatt jut az egyik szélső helyzetből a másikba, ami az óra lassúbb járásához vezet. Az óra késni fog. c)
Mindkét jelenségnek az az oka, hogy üveg rossz hővezető képessége miatt hőmérséklet‐ különbség alakul ki vastag üvegfal két oldalán. A hidegebb és melegebb részek másképpen tágulnak, ez nagy feszültség kialakuláshoz vezet, amely az üvegedény elpattanását okozza.
d) A növényi nedvek fagyásakor kitágulnak, és szétroncsolják a növények rostjait. e)
A nappali nagy melegben a felszínen lévő kőzetek, sőt helyenként az ősi kőszobrok is annyira felmelegszenek, ill. éjszaka annyira lehűlnek, hogy anyaguk és az alattuk lévő, közelítőleg állandó hőmérsékletű rétegek között elmozdulások jönnek létre. Az elmozdulások, elcsúszások éles, csikorgó hanghatásokkal járnak együtt, a sivatagi szobrok „énekelnek”.
f)
Hirtelen lehűléskor a tavi jég összehúzódik, húzófeszültségek lépnek fel benne, mivel a jég a széleken többnyire a partokhoz tapad, így nem tud összehúzódni. A jég vastagsága is változó, így egyes helyeken más‐más az összehúzódás mértéke, és a lehűlés sem egyenletes. A nem minden irányban azonos mértékű összehúzódás, valamint a széleken ébredő ellenállás miatti húzó‐ és nyírófeszültségek hatására a jég elreped. Ekkor keletkeznek a jégrianások. Különösen nagy kiterjedésű jégpáncélnál tapasztalható ez; nem véletlenül a Balaton egyik híressége a mennydörgésszerű robajjal kísért, nagy, hosszú rianások kialakulása.
g)
Amikor egy tó lehűl, a felszínén lévő lehűlt víz a tó aljára merül, mert sűrűsége nagyobb. Azonban miután a hőmérséklet eléri a 4 oC‐ot, ez az áramlás megszűnik, és a felszínhez közeli víz hidegebb marad, mint a tó alján lévő víz. Amikor a felszínen lévő víz 0 oC hőmérsékletre hűl le, a tó teteje kezd befagyni, mialatt a tó alján a hőmérséklet 4 oC marad. A jég sűrűsége kisebb a vízénél, így bármennyi jég is keletkezik, a jég a tó felszínén úszik. A víz ezért felülről lefelé fagy, és mivel a jég rossz hővezető, a jég vastagsága csak viszonylag lassan növekszik.
h) A patronban nagy nyomású szén‐dioxid gáz van, amely a patron nyílásának szabaddá tétele után nagy sebességgel kiáramlik, és tágulása során munkát végez. A folyamat nagyon gyors, adiabatikusnak tekinthető. A szén‐dioxid munkavégzése teljes egészében a belső energia csökkenésének rovására történik. A belső energia csökkenése nagymértékű hőmérséklet‐ csökkenéssel jár, és emiatt a patronra ráfagy a levegőben lévő vízpára. i)
A hóhatár felett leesett csapadékból kialakult, meglehetősen vastag jégréteg alján jelentős lesz a nyomás, ennek hatására csökken a jég olvadáspontja, és a jég egy vékony rétegben megolvad. A gleccser ezen a vízrétegen mozdul el viszonylag nagyon lassan.
3
Téli éjjeleken többnyire 0 °C alá száll a hőmérséklet, a folyók, tavak jege hízik. Fagyáskor hő szabadul fel. A víz fagyáshője nagy, tehát a felszabaduló hő elég tekintélyes. Ez a hő melegíti a vadlibákat, akik a fagyos parti talajon jobban fáznának.
j)
Akármilyen furcsán is hangzik, de a tengerparton. A tengerparton erősen párás a levegő, majdnem telített, az izzadó ember testéről az izzadság alig tud párologni. Ennek az a következménye, hogy a test bedunsztolódik, ami rendkívül kellemetlen, kínzó érzés. A Szahara levegője száraz, itt a verejték erősen párolog, ami hőelvonással jár, tehát hűti a testet. Összesen 22 pont 6. MILYEN IDŐ LESZ?
k)
1 izobár 2 anticiklon 3 ciklon 4 hidegfront 5 melegfront 6 okklúziós front
6 pont
Hűvös, de száraz, szép napsütéses idő várható.
1 pont
Reykjavík
Róma
Párizs
London
Koppenhága
Szevasztopol
Tartósan borult idő várható, szemerkélő eső. Róma
Madrid
1 pont
A reggeli órákban megélénkül a szél, néhol viharossá fokozódik, zápor, zivatar várható. Délutánra a szél alábbhagy, az ég kiderül. 1 pont
Győr
1 m2 felületen 1 m2 ∙ 0,2 m = 0,2 m3 térfogatú hó van.
1 pont
Ennek a tömege: m = ρ ∙ V = 200 kg/m3 ∙ 0,2 m3 = 40 kg
2 pont
40 kg hó elolvadásához Q = Lo ∙ m hőmennyiségre van szükség.
1 pont
Q = 330000 J/kg ∙ 40 kg = 13200000 J
Helsinki
Palermo
Oslo
Focipálya:
1 s alatt
1500 J
x s alatt
13200000 J
x
=
13200000 1500
= 8800
2 pont
1 pont
h
2 pont
s = 146
=
, 7 min
2 , 44
Összesen 18 pont
4
7. FOLYAMATOK
Ozmózis
Fordított ozmózis*
Diffúzió
a) d) f) g) h) j)
c) k)
b) e) i)
Elemenként 1 pont, összesen 11 pont 8. NAGYON GÁZ, NYOMÁS! A) feladat: Adatok: member = 80 kg ρlevegő = 1,29 kg/m3 pstandard = 105 Pa Tstandard = 25oC = 298 K MHidrogéngáz = 2 g/mol = 0,002 kg/mol
1 pont
Az általános gáztörvényből meghatározzuk a standard állapotú hidrogéngáz sűrűségét.
pV =
mhidrogéngáz M hidrogéngáz
RT =
ρ hidrogéngáz ⋅ V M hidrogéngáz
RT
ρ hidrogéngáz =
pM hidrogéngáz kg ≈ 0,081 3 RT m
2 pont
Vballon ∙ ρlevegő ∙ g = member ∙ g + mhidrogéngáz ∙ g
1 pont
2 pont
Felírjuk a ballonra ható erőket:
Ffelhajtóerő = Gember + Ghidrogéngáz
Vballon ∙ ρlevegő ∙ g = member ∙ g + ρhidrogéngáz ∙ Vballon ∙ g
Vballon =
member ≈ 66,17m 3 ρ levegő − ρ hidrogéngáz
5
Ha nem veszik figyelembe a hidrogéngáz súlyát a megoldás során (az ember súlya egyenlő a felhajtóerővel), akkor összesen 3 pont adható. Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2
2 pont
1 pont
65,4 g cinkből 24,5 dm3 standard állapotú hidrogéngáz keletkezik X g cinkből
66170 dm3 standard állapotú hidrogéngáz keletkezik
X = 176633 g cink = 176,6 kg cink szükséges.
73 g HCl‐ből
24,5 dm3 standard állapotú hidrogéngáz keletkezik
Y g HCl‐ből
66170 dm3 standard állapotú hidrogéngáz keletkezik
Y = 197159,6 g azaz 197,16 kg
1 pont
1 pont
V = m / ρ = 857200 g / 1,108g/cm3 = 773646 cm3 = 0,774 m3 oldat HCl
1 pont
100 kg oldatban 23 kg HCl van Z kg oldatban 197,16kg HCl van Z = 857,2kg HCl oldat (857200g)
Összesen 12 pont B) feladat: T1 = 10 oC = 283 K
P1 = 2,1 ∙ 105 Pa + 105 Pa = 3,1 ∙ 105 Pa
T2 = 30 oC = 303 K
2 pont
P2 = ?
1 pont
P1 T1 P1 T 2 3 ,1 ⋅ 10 5 ⋅ 303 = ⇒ P2 = = P2 T2 T1 283
= 3 , 32 ⋅ 10
5
Pa
3 pont
Pk = 0,85 ∙ 105 Pa
1 pont
Pmért = 3,32 ∙ 105 Pa – 0,85 ∙ 105 Pa = 2,47 ∙ 105 Pa
2 pont Összesen 9 pont
6
9. KI VAGYOK ÉN? a) b) c) d) e) f) g) h)
szén‐dioxid, CO2 hidrogén, H2 kén‐hidrogén, H2S argon, Ar hidrogén‐klorid, HCl szén‐monoxid, CO ózon, O3 hélium, He Elemenként 1 pont, összesen 16 pont
10. ORSZÁG – VÁROS – HÍRES EMBER Ország betűjele A B C D E F G H I J
Ország megnevezése Ausztria Franciaország Németország Magyarország Olaszország Új‐Zéland Lengyelország Svédország Nagy‐Britannia Oroszország
Hozzá köthető személy neve és sorszáma Karl von Frisch – 3. Lavoisier – 8. Albert Einstein – 6. Semmelweis Ignác – 10. Camillo Golgi – 4. Ernest Rutherford – 5. Nikolausz Kopernikusz – 7. Alfred Nobel – 9. Charles Darwin – 1. Ivan Petrovics Pavlov – 2.
Az ország megnevezése elemenként 1 pont, összesen 10 pont. A személy és a sorszám hozzárendelése 0,5‐0,5 pont elemenként, összesen 10 pont. (Ha megnevezi az embert és párosítja sorszámmal, de rossz országhoz írja, 0,5 pont adható.) 20 pont a) b) c) d) e) f) g) h) i) j)
Fővárosa egyben a pénzügyi világ egyik központja. I Az ország északi és déli része között komoly ellentétek vannak a gazdasági fejlettség miatt. E Legjelentősebb folyója a Visztula. G Az ország déli részén végighúzódik a Déli‐Alpok. F Idegenforgalmi bevételeinek nagyobb részét a téli szezon adja. A A világ egyik legnagyobb földgáz exportőre. J 1973‐ban csatlakozott az Európai Unió elődjéhez. I Antik kulturális emlékei miatt jelentős turisztikai célpont. E A fakitermelés, és az erre épülő bútoripar rendkívül jelentős. H Jelentős török kisebbség él itt. C Elemenként 1 pont, összesen 10 pont Összesen 30 pont
7
11. KERESZTREJTVÉNY
1
S
K
O
R
B
U
T
2
K
A
T
A
L
I
Z
Á
T
O
R
3
T
H
E
T
Y
S
4
T
E
L
L
E
R
E
D
E
5
V
E
S
E
6
G
A
Y
‐
L
U
S
S
A
C
7
K
É
M C
S
Ő
8
M O
F
E
T
T
A
9
K
U
L
C
S
I
N
G
E
R
10 I
O
N
11 T
E
R
M I
N
Á
T
O
R
12 L
O
R
E
N
T
Z
13 O
S
Z
T
Á
L
Y
14 E
C
E
T
S
A
V
15 I
Z
O
T
E
R
M A
16 E
Ö
T
V
Ö
S
L
O
R
Á
N
D
17 P
R
O
T
O
N
18 V
É
N
A
19 R
É
S
Z
V
É
N
Y
20 J
E
D
L
I
K
Á
N
Y
O
S
21 F
A
R
A
D
A
Y
21 pont
Boyle‐Mariotte törvény: Adott mennyiségű ideális gáz nyomása és térfogata állandó hőmérsékleten fordítottan arányos. 2 pont Összesen 23 pont A feladatlap összpontszáma 200 pont.
8
