Microsoft Word - IJSO_vyb_sustr_teor_riesenia.doc

Prepis

1 1 Parašutista Parašutista z bezpenostných dôvodov nosí okrem plnohodnotného padáka aj náhradný, ktorý sa použije v prípade zlyhania plnohodnotného padáka Náhradný padák dokáže parašutistu spomaova so zrýchlením 10 m/s, až kým jeho rýchlos nedosiahne bezpenú hranicu, ktorá je 4 m/s Parašutista potrebuje 5 sekúnd na to, aby zistil, že plnohodnotný padák nefunguje a alšie sekundy na to, aby sa mu rozprestrel náhradný padák Aká je minimálna výška, z ktorej musí skáka, aby mu náhradný padák pomohol? Pri riešení úlohy zanedbajte odpor vzduchu Vzorové riešenie Najskôr si rozdeme pád parašutistu na tri fázy V prvej fáze bude pada voným pádom a zrýchova V druhej fáze bude ma rozprestretý náhradný padák a bude spomaova, kým nedosiahne bezpenú rýchlos V tretej fáze poletí bezpenou rýchlosou alej Prvé dve fázy sú pre pád parašutistu kritické a je dôležité, aby sa odohrali pred jeho dopadom na zem, inak to s ním neskoní dobre Minimálna výška zoskoku je preto daná sútom vzdialeností, ktoré preletí poas týchto dvoch fáz Pozrime sa najskôr detailnejšie na prvú fázu Jednoduchou úvahou zistíme, že bude trva 8 sekúnd Z toho 5 sekúnd sa bude snaži parašutista otvori plnohodnotný padák a alšie tri sekundy bude otvára náhradný padák Poas týchto ôsmych sekúnd nadobudne parašutista rýchlos v = gt, 1 1 kde t 1 je as trvania prvej fázy, iže osem sekúnd Za tento as preletí parašutista vzdialenos 1 s1 = gt1 Poas druhej fázy bude parašutista spomaova z rýchlosti v 1 na rýchlos v, ktorá je 4 m/s Toto spomaovanie mu bude trva v1 v t =, a kde a je spomaovanie parašutistu s náhradným padákom Poas tohto asu prejde dráhu 1 s = v1t at Mínus v poslednej rovnici vzniklo preto, lebo parašutista spomauje Ak by sme v tejto rovnici ponechali kladné znamienko, museli by sme pri vkladaní íselných hodnôt dosadi záporné zrýchlenie a Výsledná hadaná dráha je jednoduchým sútom dráh preletených v prvej a druhej fáze Po dosadení všetkých vzorcov dostávame s = s + s = gt + v t at gt1 v 1 gt1 v = gt1 + gt1 a a a Teraz už len staí dosadi íselné hodnoty t 1 =8s, g=a=10m/s, v =4m/s a dostaneme hadaný výsledok s = 69m 1

2 Planéty Okolo neznámej hviezdy obiehajú po kruhových dráhach tri planéty Kontrola na mieste preukázala, že na dvoch z troch planét trvá jedno roné obdobie (jar/leto/jese/zima) práve toko, ako trvá celý rok na inej planéte Žiadne dve planéty neobiehajú rovnako aleko od hviezdy Kokokrát je najvzdialenejšia planéta od hviezdy alej ako najbližšia planéta? Vzorové riešenie Ozname periódy obehu planét okolo hviezdy T 1, T a T, priom nižšie íslo oznauje planétu bližšie k hviezde, ktorá má logicky kratšiu dobu obehu Ak žiadne dve planéty neobiehajú rovnako aleko od hviezdy, musí plati T1 < T < T Podmienke úlohy týkajúcej sa trvania obehu jednotlivých planét a ich vzájomných pomerov vyhovuje jediná kombinácia T = 4T a z nej vyplývajúca rovnica Použitím Keplerovho zákona a dosadením vyššie uvedených hodnôt dostávame 1 T = 4T T = 16T 1 T 1 a 1 = T a a T = a T 1 1 a = a1 a 65a1 Najvzdialenejšia planéta teda obieha 6,5 krát alej od hviezdy ako najbližšia planéta 16

3 Výroba hydroxidu sodného Hydroxid sodný je jednou z najastejšie používaných chemických zlúenín Má široké využitie ako v chemickom, potravinárskom tak aj v drevárskom priemysle Pomocou nasledujúcich chemikálii nasimulujte prípravu roztoku NaOH Chemikálie: Na CO (s), m=1g, Ca(OH) (s), m=1,1g CaO (s), m=1,8g HCl (c=0,1mol/dm), V=100ml destilovaná voda, fenolftaleín, metyloranž a) Napíšte úplné a stechiometricky vyrovnané rovnice všetkých možných reakcií na výrobu NaOH z vyššie uvedených zlúenín Na CO + Ca(OH) ----> NaOH + CaCO Na CO + CaO + H O ---> NaOH + CaCO b) Pomenujte produkty vašich reakcií a uvete ich skupenstvo Hydroxid sodný (aq) vodný roztok, uhliitan vápenatý (s) pevný c) Vypoítajte aké teoretické množstvá NaOH pripravíte vašimi chemreakciami n= m/m n(na CO )/n(naoh)= 1/ m(naoh) = m(na CO )M(NaOH)/M(Na CO ) m(naoh) = 0,755g d) Ako by ste oddelili od seba vzniknuté produkty? CaCO filtráciou z roztoku produktov, NaOH ostane vo filtráte tj v roztoku e) Navrhnite a napíšte reakcie, ktorými by ste prostredníctvom vyššie uvedených chemikálií dokázali prítomnos produktov a ich množstvo CaCO + HCl --> CaCl + H O + CO (unikajú bublinky CO a ostane zrazenina CaCl ) NaOH + HCl --(fenolftalein)--> Na + + Cl - + H O (zmena sfarbenia roztoku, neutralizácia, zmena ph) f) Na neutralizáciu vami vyrobeného roztoku NaOH sa použilo 16 cm HCl s c=0,1mol/dm Vypoítajte aké množstvo NaOH sa nachádzalo v roztoku n=cv, n=m/m, n(hcl)/n(naoh)=1/1 m(naoh) = c(hcl)v(hcl)m(naoh)=0,064g g) Existuje rozdiel medzi teoreticky vypoítaným množstvom NaOH a množstvom ureným neutralizáciou? Ak áno, napíšte možné zdroje vzniku strát produktov ÁNO Napr neistota reaktantov, nedostatone oddelenie produktov, nezreagované množstvo reaktantov, vedlajšie produkty reakcii, at

4 4 Fotosyntéza Jednou z reakcií, ktorá umožuje zachova existenciu aeróbnych organizmov vrátane loveka na Zemi je fotosyntéza Chemické tabuky: M(C)= 1,011 M(O)= 15,999 M(H)= 1,008 hustota(co )=0,001g/cm a) Vypoítajte aké množstvo cukrov a kyslíku vznikne, ak zelené asti stromu spracujú 4 dm oxidu uhliitého 6 CO + 6 H O -----> C 6 H 1 O O n=cv, n=m/m, m=v m(co)= (CO)V(CO)=4g n(co)=m(co)/m(co)=4g/44,009 gmol -1 = 5,089 mol n(co)/n(cukor)=6/1 m(cukor)=n(co)/6m(cukor) M(cukor) = 180,096 gmol -1 m(cukor) = 15,751g n(co)/n(o)=6/6 m(o) = n(o)m(o)= 5,089 mol1,998 gmol -1 =16,88 g b) Pomenujte cukor, ktorý vzniká ako produkt fotosyntézy Glukóza c) Ktoré z nasledujúcich inidiel by ste použili na dôkaz cukru vzniknutého fotosyntézou a ktorú jeho vlastnos by ste ním dokázali? inidla: Tollensovo inidlo (AgNO, NaOH, NH4OH), Lugolovo inidlo (roztok KI+I), Molischovo inidlo (1-naftol v etanole), Fehlingov roztok (CuSO4, NaOH, vinan draselny), Nitrochrómova reakcia (zmes HNO a KCrO4), konchso4 (antrónovo inidlo) Napr Glukóza: vlastnosti napr redukujúci sa sacharid, monosacharid, obsahuje OH a =O skupinu Glukóza + Tollensinidlo = strieborné zrkadlo dôkaz, redukujúci sa cukor Glukóza + konchso4 = zuhonatenie cukru Glukóza + Fehlingroztok = zmena sfarbenia z modrej na ervenú - dôkaz redukujúci sa cukor 4

5 5 Osmoregulácia a exkrécia Živoíchy od tých najjednoduchších až po tie najzložitejšie prijímajú do organizmu látky z okolitého prostredia Pre organizmus je nevyhnutné aby zachovával svoju vnútornú rovnováhu - homeostázu v rozmedzí, ktoré je optimálne pre jeho správne fungovanie a prežitie A Fylogenéza vyluovacích sústav V živoíšnej ríši sa vyvinuli viaceré typy vyluovania odpadových látok Hoci sa vyluovacie sústavy na prvý pohad líšia, majú niektoré vlastnosti spoloné: väšinou sa jedná o sústavu trubíc cez ktoré sú odpadové resp nepotrebné látky vyluované Súasou vyluovacích procesov je filtrácia cez selektívne priepustné membrány, selektívna reabsorbcia látok (tj spätné vychytávanie niektorých prefiltrovaných látok) a sekrécia niektorých látok do trubíc (tj látky pridávané do mou mimo filtrácie) a konené vylúenie mou A1 Na obrázku 1 máte znázornené rôzne typy vyluovacích sústav Prirate k obrázkom názvy vyluovacích sústav a druh, u ktorého sa daný typ vyluovacej sústavy nachádza Do tabuky doplte príslušné písmeno abecedy a rímske íslice (jeden typ sústavy a jeden živoích je navyše) Obr Typ vyluovacej sústavy: A Malpigiho trubice B metanefrídie C prvoobliky D obliky E protonefrídie Druhy zvierat: I krava II dážovka III kobylka IV ploskulica V žralok obrázok 1 4 vyluovacia sústava (A-E) E A B D zviera (I-V) IV III II I 5

6 A Ktorá z týchto sústav sa nazýva aj plamienková? protonefrídie Preo? pretože pohyb biíka buniek pripomína mihotajúci sa plame B Funkcie obliiek a nefrónov Obliky sú vyluovací orgán u väšiny stavovcov, aj ke sa morfologicky môžu líši Môžu ma tvar fazule, resp bôbu (lovek, ošípaná), u niektorých druhov sú obliky lalonaté,alebo tvorené smostatnými laôikmi Oblika sa skladá z vonkajšej vrstvy kôry a vnútornej vrstvy drene (obr ) Základnou funknou jednotkou je nefrón okolo ktorého sú usporiadané peritubulárne kapiláry Nefrón pozostáva z viacerých astí (obr ) V kôre obliky sa nachádzajú glomeruly Glomerulus pozostáva z klbka ciev obklopeného Bowmanovým vakom V glomerule sa tlakom krvi filtruje privádzaná krv Prívodná cieva má asi 4x väší priesvit ako odvodná Do Bowmanovho vaku je filtrovaný primárny filtrát, ktorého je vemi vea oproti množstvu konene vylúeného mou Za glomerulom nasleduje proximálny tubulus, v ktorom sa spätne vstrebávajú látky ako glukóza, aminokyseliny alebo as iónov (HCO-, draslík, Na, Cl) Za proximálnym tubulom sa v kôre nachádza zostupné rameno Henleho kuky, Henleho kuka, vzostupné rameno Henleho kuky, distálny tubulus a zberný kanálik Henleho kuky tzv juxtaglomerulárnych nefrónov zasahujú hlboko do drene obliky na rozdiel od kortikálnych nefrónov, ktorých Henleho kuky sa nachádzajú len v kôre obliky Osmotické pomery sa menia od kôry smerom do vnútra drene osmolarita v tomto smere neustále stúpa kým v kôre obliiek je to približne 00 mosm/l, vo vnútornej zóne kôry je to až 100 mosm/l Toto zložité usporiadanie nefrónu umožuje suchozemským živoíchom efektívne hospodári s vodou Obr : Anatómia obliky 6

7 B1: Obliky sú obalené tukom Tento tuk má funkcie Napíšte aké: 1 mechanická drží obliky na mieste, chráni ich pred nárazmi tepelno-izolaná Obr : Schématické znázornenie nefrónu (môžete si doho aj kresli ) B: Aký dôsledok na filtráciu krvi bude ma pokles tlaku krvi v prívodnej cieve, ak predpokladáme, že priesvit odvodnej cievy sa nezmení? (Reálne je prietok krvi oblikami udržiavaný na relatívne konštantnej úrovni rôznymi regulanými mechanizmami) a filtrácia stúpne b filtrácia poklesne c filtrácia ostane na rovnakej úrovni B: V ktorej asti nefrónu (nerátame odvodný kanálik) bude najvyššia osmolalita filtrátu? a proximálny tubulus b zostupné ramienko Henleho kuky c Henleho kuka d vzostupné ramienko Henleho kuky e distálny tubulus Berieme do úvahy juxtaglomerulárny nefrón alej myslite na to, že oblika je osmoticky stratifikovaná Filtrát opúšajúci proximálny tubulus je izooosmotický Zostupné rameno Henleho kuky je priepustné pre vodu, ktorá ho vaka osmóze opúša Naopak, vzostupné rameno Henleho kuky je pre vodu nepriepustné a NaCl pasívne opúša tenkú as vzostupného kanálika kým v hornej asti je aktívne preerpávané NaCl následne po koncentranom gradiente môže vstupova do zostupného ramienka Henleho kuky 7

8 B4: Ktorá z nasledujúcich látok sa u zdravého loveka za normálnych okolností vyskytuje v primárnom moi a nevyskytuje sa v konenom moi? a fosfáty b chlór c sírany d glukóza e ervené krvinky f bielkoviny C Vyluovanie dusíkatých metabolitov Poas evolúcie sa u živoíchov vyvinuli tri spôsoby ktorými z organizmu vyluujú dusíkaté látky Niektoré živoíchy vyluujú amoniak (amonotelné živoíchy), niektoré kyselinu moovú (urikotelné živoíchy) a tretí typ je vyluovanie mooviny (ureotelné živoíchy) Amoniak je vemi toxická látka, vo vode vemi dobre rozpustná látka, ktorá musí by v tele riedená na vemi nízku koncentráciu, alebo urýchlene premenená na inú látku a tak detoxikovaná Molekuly amoniaku ahko prechádzajú cez bunkovú membránu a sú jednoducho odstraované difúziou Amoniak spolu s CO za spotreby ATP je u niektorých živoíchov v peeni premenený na moovinu v tzv ureogénnom cykle Táto látka je omnoho menej toxická ako amoniak a na jej vyluovanie je potrebné omnoho menej vody ako na vyluovanie amoniaku alším produktom v rade je kyselina moová Je to málo toxická látka, slabo rozpustná vo vode, preto býva vyluovaná vo forme polotekutých látok Nevýhodou vyluovania tejto látky je, že jej výroba je energeticky omnoho náronejšia než výroba mooviny C1: Prirate dole uvedené vzorce amoniaku, kyseline moovej a moovine a _ moovina b _ kys moová c _ amoniak C: Urite pravdivos (P) a nepravdivos (N) nasledujúcich tvrdení: a amoniak je vyluovaný predovšetkým suchozemskými živoíchmi, pretože jeho produkcia je energeticky najmenej nároná (_N_) b amoniak je vyluovaný predovšetkým vodnými živoíchmi, pretože majú k dispozícii dostatok vody na jeho vyluovanie (_P_) c ryby nemôžu vyluova moovinu, keže nemajú pee a ureogénny cyklus nemôže prebieha (_N_) d keže kyselina moová je slabo rozpustná vo vode pre živoíchy je nevýhodné vyluova ju s vekým množstvom vody (_P_) 8