INTEGRÁLT TERMÉSZETTUDOMÁNYOS VERSENY 2011

Átírás

1 NEMZETI TANKÖNYVKIADÓ ZRT. KRÚDY GYULA GIMNÁZIUM, KÉT TANÍTÁSI NYELVŰ KÖZÉPISKOLA, IDEGENFORGALMI ÉS VENDÉGLÁTÓIPARI SZAKKÉPZÕ ISKOLA INTEGRÁLT TERMÉSZETTUDOMÁNYOS VERSENY 2011 AZ ISKOLA NEVE:... AZ ISKOLA CÍME: A CSAPAT NEVE:... Elért pontszám: pont (A keretes részt a verseny szervezői töltik ki!)

2 I. KEPLER Az égitestek mozgását Kepler törvényei írják le. Ezek a törvények érvényesek az üstökösök mozgására is. Az egyik nevezetes üstökös, amely a Nap körül elnyújtott ellipszis pályán mozog, a Halley-üstökös. A múlt században kettő alkalommal is megfigyelhető volt, 1910-ben és 1986-ban. Ekkor volt a Halley-üstökös a Naphoz legközelebb (napközel, perihélium). A Napot ekkor 0,8 csillagászati egységre közelítette meg (1 CSE a Föld Nap középtávolság, amely közelítőleg a Föld pálya fél nagytengelyének a hossza). 1. Mekkora a Halley-üstökös pályájának a Naptól mért legnagyobb távolsága (naptávol, afélium)? 2. Mekkora a maximális és a minimális pálya menti sebességek aránya a keringés során? 7 pont / 4 pont / 3. A Jupiter közepes naptávolsága 5,2 CSE. Határozd meg a Jupiter Nap körüli keringési idejét! 4 pont / 4. A Föld körül több hónapig (évig) keringő űrhajó (űrállomás) közvetlen környezete elvileg raktárnak is használható, mert a kirakott testek, eszközök szintén a Föld körül fognak keringeni állandó pályán (a légellenállás hiánya miatt). Az űrhajósoknak egy 10 m hosszú biztonsági kötél áll a rendelkezésükre, egyébként pedig a tárgyakat rögzítés nélkül helyezik ki a raktárba. Az űrhajó elé a szerszámokat, az űrhajó fölé a Nap sugárzását vizsgáló műszereket, az űrhajó alá a tévékamerákat, az űrhajó mellé a tartalék napelemeket, az űrhajó mögé az elromlott eszközöket. Több hónapos repülés után, ha nem nyúltak közben a kihelyezett tárgyakhoz, melyeket nem tudják visszavinni a Földre? Válaszod indokold! 5. Nevezd meg a Naprendszerünk kőzetbolygóit! 5 pont / 2

3 II. OLD TIMES A régi idők emlékére kézi darálóval kávét őrlünk, miközben 1,2 Nm forgatónyomatékkal a hajtókart 90-szer körbehajtjuk. 1. Hány gramm cukorral igyuk a kávénkat energiaveszteségünk pótlására, ha az izommunkánknak csak 30%-a fordítódik őrlésre, és 15 kj izommunka elvégzésekor szervezetünk energiaveszteségét 1 gramm cukor pótolja? 8 pont / 2. Mekkora volt az izommunkánk teljesítménye, ha 6 másodpercenként 10-szer forgattuk körbe a hajtókart? 3 pont / 3. Mennyivel emelkedne a májusi villanyszámlánk napi három adag kávé őrölése és elfogyasztása esetén, ha a kávét egy olyan elektromos kávédarálóval őrölnénk, amelynek a hatásfoka 60%-os, és 1 kwh villamos energia ára 50 Ft? 6 pont / III. ÉLETMÓD A NORDIC WALKING A nordic walking speciális karbon alapú botok segítségével, lendületesen végzett gyaloglás, egy olyan, az egész testre ható edzésmódszer, amely a bottal végzett karmozgás révén a teljes izomzatot igénybe veszi. [ ] Hatására javul a szív és a keringés teljesítménye, az egész szervezet oxigénellátása, az állóképesség és az anyagcsere, ezen kívül csökkenti a csontritkulás kialakulásának rizikóját, és oldja az izommerevséget a váll, illetve a nyak környékén [...] a porckorongok anyagcseréjének fokozásával kíméli a gerincet... Ideális zsírégető módszer túlsúly esetén, mivel megfelelő időtartamban és intenzitásnál óránként akár 500 kalóriát is elégethetünk. Finn vizsgálatok bebizonyították, hogy a bottal járás 55%-kal növeli az energiafelhasználást [...] valamennyi korosztály számára lehetőséget kínál az állóképességi testmozgáshoz. (Élet és tudomány szeptember, Marosi Kinga) A fenti szöveg alapján röviden válaszolj a következő kérdésekre! 1. Mi a nordic walking? 2. Milyen edzésformákat ismersz?.. 3

4 3. Miért ideális zsírégető módszer ez a mozgásforma?. 4. Milyen élettani hatásai vannak a nordic walkingnak? Karikázd be a helyes válasz (válaszok) betűjelét! 1. Melyik arány helyes a zsír-, a fehérje- és a szénhidrátfogyasztásban egy átlagos munkavégzésű felnőtt ember számára? A) 1:2:10 B) 20:1:10 C) 10:2:1 D) 1:10:2 E) 10:1:2 2. A szénhidrátokból és a zsírokból lényegében a szervezetben is annyi energia szabadul fel, mintha a külvilágban égetjük el őket, a fehérjék esetén viszont nem. Miért szabadul fel a fehérjékből a szervezetben kevesebb energia? A) mert a fehérjék a szervezetben nem bomlanak le B) mert a fehérjék csak oxigén jelenlétében bomlanak le C) mert a fehérjék csak oxigén hiányában bomlanak le D) mert a fehérjék a szervezetben nem tartalmaznak energiát E) mert a fehérjékből a szervezetben végül karbamid molekulák is keletkeznek, nem csak széndioxid és víz 3. Miért központi jelentőségű az anyagcserében a biológiai oxidáció? A) mert autotróf jellegű folyamat B) mert a szénhidrátlebontás folyamata C) mert a fejlettebb élőlényekre jellemző D) mert e folyamatban minden szerves tápanyag lebontása végbemehet E) mert gyors égési folyamat 4. Miért áramlik be a levegő a belégzéskor a tüdőbe? A) mert növekszik a mellkas térfogata, és így növekszik a benne lévő levegő nyomása B) mert csökken a mellkas térfogata, és így csökken a benne lévő levegő nyomása C) mert növekszik a mellkas térfogata, és így csökken a benne lévő levegő nyomása D) mert csökken a mellkas térfogata, és így növekedik a benne lévő levegő nyomása E) mert a tüdőben mindig kisebb a légnyomás, mint a levegőben 5. Hogyan érzékeli a nyúltvelői belégzőközpont a vér szén-dioxid-tartalmának növekedését? A) megváltozik a vér kémhatása B) a szén-dioxid csökkenti az oxigén koncentrációját a vérben C) a szén-dioxid megakadályozza az oxigén szállítását a vérben D) a szén-dioxid oldata lúgos kémhatású, ami ingerli a légzőközpontot E) a légzőközpont rendkívül sok oxigént fogyaszt, ezért oxigénhiány lép fel 4

5 6. Tételezzük fel, hogy egy futó ember pulzusszáma az átlagos nyugalmi érték háromszorosára növekszik, a bal kamra által kilökött vér mennyisége pedig a nyugalmi érték duplájára fokozódik. Mennyi idő alatt juttat az aortába a szív annyi vért, amennyi egy átlagos emberi vérmennyiség? A) 1-2 perc B) s C) s D) 1-2 s E) 0,1-0,5 s 7. Adrenalin jelenlétében a keményítő szőlőcukorrá bomlik. Az ábra melyik görbéje ábrázolja az adrenalin hatását? A) az 1. görbe B) a 2. görbe C) a 3. görbe D) a 4. görbe E) az 5. görbe 5 Végtermék mennyisége Hormonkoncentráció 8. Melyik állítás helyes? A) a gerincvelői izomeredetű reflex a bőr speciális receptoraiból indul ki B) a receptor ingerét a vázizom rövidülése jelenti C) az izomeredetű reflex a normális testhelyzet fenntartását szolgálja D) az izomeredetű reflex főleg a végtagok hajlító izmaira jellemző E) az izomeredetű reflex a hajlító izmokban összehúzódást, a feszítő izmokban elernyedést hoz létre 9. Mit hoznak létre az agytörzsi testtartást szabályozó reflexek? A) a felegyenesedést B) az egyenes testtartást C) a járást D) a mozgás akaratlagos szabályozását jelentik E) izomtónus gátlást 9 pont / Glükóz lebontása az izomban Hány milligramm glükóznak megfelelő zsírt éget el a szervezet egy óra intenzív nordic walking edzés alatt? Az edzés során a májból mobilizálódott glükóz tömegének háromnegyedét használja fel az izomzat, a többi egyéb életfolyamatok energiaigényét szolgáltatja. Az izomban felhasznált glükóz fele a biológiai oxidáció folyamatában lebomlik, a másik feléből tejsav képződik. Pontosan rögzítsd a számítás menetét! Az ATP molekulában lévő makroerg kötések energiatartalma 30 kj/mol. 1 kcal 4,18 kj-lal egyenértékű. A glükóz moláris tömege 180 g/mol. 10 pont / 5

6 IV. KERINGŐ AZ EMBER KERINGÉSI RENDSZERE Írd a meghatározások mellé a helyes válasz betűjelét! A) gyűjtőér B) jobb pitvar C) verőér D) bal pitvar Állítás Mindig oxigénben dús vért tartalmaz. Ha a jobb kamrából indul ki, akkor szén-dioxidban dús vér áramlik benne. A testből jövő ér ide torkollik. Ehhez csatlakozik a nyirokvezeték. Ha a fala összehúzódik, a jobb kamrába juttatja a vért. A tüdő felől jövő ér vezeti bele a vért. Fala vékony és kevésbé rugalmas. A szív felől áramló vért szállítja. Csak a nagyvérkör része. A kis vérkörben szén-dioxidban dús vér van benne. Hajszálerekre ágazik szét. Itt végződik a kis vérkör. Ha oxigénben dús vér van benne, akkor csak a bal kamrából juthatott bele vér. A nagy vérkörben oxigénben dús vér van benne. Mindig oxigénben szegény vért tartalmaz. A gondolatmenet pontos rögzítésével oldd meg a számítási feladatokat! Betűjel 15 pont / 1. Mennyi vér áramlik át egy perc alatt a kisvérkörön egy nyugalmi állapotban lévő emberben? Mennyi a szívösszehúzódások száma percenként, ha a kamrák működése átlagos mértékű? Mennyi vér átáramlása szükséges a tüdőben a felvett oxigén elszállításához? A légköri levegő oxigéntartalma 21 térfogatszázalék, a kilélegzett levegőé pedig 16 térfogatszázalék. A gázokat standardállapotúnak tételezzük fel. Minden vörösvértest hemoglobintartalma millimol. (A hemoglobin molekulák átlagosan 1-1 oxigénmolekulát cserélnek ki.) 8 pont / 2. Szívünk minden összehúzódásakor 70 cm 3 vért továbbít az érrendszerbe. A szívből kiáramló, és a szívbe bejutó vér nyomásának különbsége átlagosan 16 kpa. Az átlagos pulzusszám 72/perc. Hány watt a szív átlagos teljesítménye? 6 pont / 6

7 3. Mennyi zsír elégetése fedezi a szív napi munkáját, ha az 1 kg zsír elégetésekor keletkező 40 MJ energiát a szervezet 30%-os hatásfokkal hasznosítja? 6 pont / V. JAPÁN A szigetország statisztikai hivatalának internetes oldalán számos történeti érdekesség található. Ezekből mazsolázva, kezdjük a sort egy kis demográfiával! Japán lakossága 1873 és 2009 között 35 millióról 128 millióra emelkedett. E meglehetősen nagy növekedés a nemek arányának átrendeződésével párhuzamosan ment végbe: ig férfitöbblet jellemezte a szigetország társadalmát, utána pedig a nők száma volt a magasabb. A születési arányszám változását bemutató ábra adatai szerint az ezer lakosra jutó élve születések száma 1991-ben csökkent először tíz alá, s az európai uniós átlagtól elmaradó értéke a XXI. század első éveiben tovább mérséklődött. [2009-ben 7,8 ] Aranyról, rizsről, selyemről. Az ércbányászatra a húszas évek közepéig visszanyúló adatok állnak rendelkezésre. Ezek szerint aranytartalmú ércből az egyik háborús évben, 1940-ben bányászták a legtöbbet, a tiszta aranysúly 24,6 tonnát tett ki. A 2000-es évek első felében az aranybányászat éves mennyisége ennél már lényegesen kevesebb volt, 8 és 9 tonna között ingadozott. A fogyasztói árak három és fél évtized alatt, 1970 és 2005 között nem egész 3,1-szeresükre emelkedtek. A háztartások jövedelme ugyanezen időszak alatt 4,7-szeresére, azaz a pénzromlásnál nagyobb mértékben nőtt, s így lehetőség adódott megtakarítani, vagyont képezni ben egy japán háztartás átlagos havi jövedelme jen volt, ami több mint forintnak felel meg (Élet és tudomány szeptember, Herzog Tamás) A fenti szöveg alapján válaszolj a következő kérdésekre, a számítás feltüntetésével! 1. Hány gyermek született Japánban 2009-ben? 7

8 ben ember halt meg Japánban. Hány ezrelék a halálozási ráta? 3. Számold ki Japán természetes szaporodását 2009-ben! 4. Hogyan nevezzük az ilyen előjelű természetes szaporodást?. 5. Melyik népesedési szakaszban van Japán? Melyik korfa kapcsolható hozzá? Karikázd be a betűjelét! A) B) C) 7. Melyik vallás jellemző Japánban? Hány forint volt a jen árfolyama 2004-ben? 9. Ha jelenleg 1 jen 2,16 forint, akkor között a jen: erősödött a forinthoz képest. (Húzd alá a helyes választ!) gyengült 8

9 A katasztrófa 1. Mi okozta a március 11-i földrengést? Nevezz meg 2 skálát, melyekkel a földrengéseket osztályozzuk! és Milyen pusztító természeti jelenség követte a földrengést?. 4. Mi az oka ennek a jelenségnek?. 5. Készíts jelmagyarázatot az alábbi ábrához! pont / 6. Egy nukleáris baleset következtében egy üzem területén radioaktív izotópok szóródtak szét. A baleset után közvetlenül nagyon magas sugárzási aktivitást lehetett mérni. A sugárzást a radioaktív kalcium, cézium, jód és stroncium izotópok okozták. Mindegyik izotópból körülbelül azonos mennyiség szóródott ki a területre. Az izotópok felezési idejét az alábbi táblázat tartalmazza: Izotópok Ca Cs 53 I Sr Felezési idő 4,5 nap 26,6 év 8,1 nap 27,7 év 9

10 A radioaktív szennyezés eltávolításával megbízott szakemberek a következő módon intézkedtek: Az üzemet és környékét lezárták, és mindenkit kitelepítettek a lezárt területről, közben kálium-jodid tablettát osztottak a kitelepítésben résztvevőknek. A mentesítést 4 hónap elteltével kezdték meg, addig a lezárt területre senkit sem engedtek be. A mentesítési munkálatok több hónapig tartottak. A mentesítés ideje alatt több csoport dolgozott egymást váltva a területen. Egy-egy csoport csak néhány hétig dolgozott a lezárt területen, majd egy másik csoport váltotta őket. a) Melyik izotóp (izotópok) okozta (okozták) a kezdeti nagyon erős sugárzást? b) Milyen volt az egyes izotópok aktivitása kezdetben, és ez hogyan változott? c) Magyarázd meg, hogy az egyes intézkedéseknek mi volt az oka! pont / VI. OLTÁS Az alábbi feladatok a periódusos rendszer II. A csoportjában található kalciumról és magnéziumról szólnak. Az éjszakát halálos aggodalmak között tölté, s korán hajnalban felkelt már, megoltotta a meszet a dézsában, s kiállt az utcára meszelni. (Jókai Mór: Háromszéki lányok) 1. Az égetett meszet mészkőből állítják elő. Írd le egyenlettel, hogyan megy végbe a mészégetés és a mészoltás! Meszet használnak a falak vakolására is. Írd le ezt a folyamatot is egyenlettel!. 3. Miért veszélyes olyan lakásba beköltözni, amelynek falai még nem száradtak ki rendesen? 10

11 4. A mészkőhegységekben a cseppkőképződéssel is számolni kell. Írd le egyenlettel ezt a folyamatot!. 5. A mészkőnek a természetben több formája is megtalálható. Melyek ezek? Írj legalább hármat! 3 pont / 6. Az oltott meszet az analitikában is használják. Minek a kimutatására? 7. Számítsd ki, hogy 4 g kalciumban vagy 3 g magnéziumban van több atom! 8. Állapítsd meg, hogy az alábbi reakciókban a magnézium oxidálódott vagy redukálódott! Írd fel az egyenleteket is! a) A magnézium égése b) A magnézium oldódása sósavban c) A magnézium reakciója klórgázzal d) A magnézium előállítása magnézium-kloridból olvadékelektrolízissel 8 pont / 9. A kalcium- vagy a magnéziumatom mérete a nagyobb? Válaszodat indokold! 10. A kalciumatom vagy a kalciumion mérete a nagyobb? Válaszodat indokold! 11

12 VII. UTAZÓ Párosítsd a képeket egymással, és töltsd ki a táblázatot! ÉLŐVILÁG A) B) C) D) E) F) TELEPÜLÉS 1) 2) 12

13 3) 4) 5) 6) Élővilág betűjele Település sorszáma Éghajlat megnevezése Melyik országban készült a településről a felvétel? betű-sorszám párosítás elemenként 1 pont, éghajlat pontos megnevezése 1-1 pont, ország 1-1 pont, összesen 18 pont / Tedd sorrendbe a településeket aszerint, hogy június 22-én milyen szögben érik őket a napsugarak! Kezdd a legnagyobb szögben érkezővel! Írd be a sorszámukat! 13

14 VIII. TISZTA ÉGÉS Az alábbi kérdések az égéssel illetve az égés folyamatával kapcsolatosak. A tűzgolyók egyike meggyújtott egy épületet, a ház egy perc alatt lángokban állt, a szél megragadta lángjait, felkapta a szomszéd templom tetejére, mely a nagy tűztől még épen maradt, a szikraözön záporként hullt a templom tetejére, s nemsokára lángok csaptak ki annak oldalán is. (Jókai Mór: Komárom) 1. Az égés folyamata milyen kémiai reakciók közé sorolható? Írj le kettőt! 2. A láng milyen halmazállapotú? Milyen részecskék vannak jelen a lángban? 3. Egy nagy angol természettudós is írt egy ismeretterjesztő könyvet, ami a lángról szól. Ki volt ő, mi a mű címe és a kémiában milyen felfedezéseket tett? 3 pont / 4. Ha a tábortűznél ülünk, akkor a láng színe sárga, ha otthon begyújtjuk a gáztűzhelyt, ott kék. Mivel magyarázható ez? 5. Írd fel a szén tökéletes égésének egyenletét! 6. Miért veszélyes, ha nem tökéletes az égés? 7. Mi az égés három alapvető feltétele? 3 pont / 8. Mi a tűzoltás lényege? Miért használnak tűzoltásra vizet? 14

15 9. a) Mekkora hő fejlődik 1,3m 3 standard állapotú metán tökéletes elégetésekor? (A végtermékek hőmérséklete azonos a kiindulási anyagokéval.) b) Mekkora a reakció során keletkezett víz tömege és a szén-dioxid térfogata? 5 pont / c) Mekkora térfogatú standard állapotú levegő szükséges a reakcióhoz? (A levegő 21 mol % oxigént tartalmaz.) Képződéshő értékek: Q CO2 = 394 kj/mol, Q H2O = 286 kj/mol, Q CH4 = 75 kj/mol IX. KERESZTREJTVÉNY 1. Magyar fizikus, gravitációs vizsgálatai, kísérletei és ingája világhírű 2. Növényi hormon 3. A legismertebb kémikus nő 4. Ország, melynek 2 fővárosa van 5. Izzó gázgömb, melyben magfúzió zajlik 6. Olyan állapotváltozás, melynek során nincs hőcsere a környezettel 7. A legegyszerűbb telített szénhidrogén 8. Állati viselkedéstan 9. Itt történt a legnagyobb atomkatasztrófa 10. Egy nagyváros környékén található települések összessége 11. Fehérvérsejt 12. Osztódószövet 13. Kitől származik a következő idézet? Adjatok egy fix pontot és kimozdítom sarkaiból a világot. 14. Magas hőmérsékleten a hosszú szénláncok széttöredeznek 15. Zivatarfelhő 16. A mágneses mező jellemzéséhez, a mágneses indukcióvektor meghatározásához használatos eszköz 17. Svéd kémikus, tőle származik a szervetlen szerves elnevezés 18. Kiválasztószerv (-csövek) 19. Az áramkörök egyik fő része 15

16 pont / Határozd meg a kapott fogalmat! 16