Komplex természettudományi verseny – I.

2014. 03. 09. 

I. forduló, 1. feladat: 

Robbantás kindertojással

(A versenykiírást és a feladatokat lásd fent a verseny menüpont alatt!)

A kísérlet leírása
Kindertojás tokjának egyik felébe szódabikarbónát, másik felébe ecetet öntünk; majd összeillesztjük a két felet és gyorsan az asztalra helyezzük a „löveget”. A robbanás ereje kilővi a lövedéket a szemközti falra. Gondosan lemérjük a kilövés helyétől a falig terjedő távolságot, valamint a lövedék süllyedését. (Indigós papírlapot használva célként, a becsapódás helye könnyebben megállapítható.)
1.A) Ismertesd a szódabikarbónát és az ecetsavat! Mire használjuk őket? 
1.B) Határozzuk meg a robbanáskor kilőtt „lövedék” kezdősebességét!

1. ábra. A lövedék kilövése.
Az ábrán a lövedék tömegközéppontja által megtett távolságokat adtuk meg. (Animáció megtekintése)

Az x- vagy az y-távolságot mérhetjük le pontosabban? Becsüljük meg a mérési hibát! 

A továbbiakban az összes mért adatnál becsüljük meg a mérési hibát!

1.C) Határozzuk meg a kindertojás belsejében kialakuló nyomás maximális értékét!

A kindertojás belsejében az alábbi gázképződéssel járó kémiai reakció játszódik le:

NaHCO3 (szilárd) + CH3COOH (folyadék) → CH3COONa (vízben oldódó szilárd) + CO2 (gáz) + H2O (folyadék)

C.1) Hány mol szódabikarbóna vett részt a reakcióban? 

A tojásba tett szódabikarbóna (NaHCO3) tömege: mszód = 4 g

Vegyük figyelembe, hogy messze nem az egész mennyiség lép reakcióba az ecetsavval. Becsüljük meg, hogy körülbelül hány százaléknak van lehetősége erre! Miután meghatároztuk az erőt (1.D feladat), ellenőrizzük e becslésünket, és ha kell, módosítsunk rajta!

 

C.2) Mekkora a kindertojás belsejének térfogata? Becsüljük meg, hogy ennek körülbelül hány százalékát foglalja el a fejlődött széndioxid-gáz!

2.ábra. A kindertojás geometriai méretei

C.3) Tekintsük a gázt elég ritkának, és határozzuk meg az ideális gázok állapotegyenlete segítségével a kindertojás belsejében a maximális nyomást!

A tanterem hőmérsékle: t = 20 °C
1.D) Határozzuk meg a lövedékre ható gyorsító erő maximális értékét! Mennyi ideig tartott az erőlökés? (Tegyük fel, hogy ezidő alatt végig a maximális erő gyorsította a lövedéket.)

A lövedék tömege: mlöv = 1,1 g.

 (A versenykiírást lásd fent a verseny menüpont alatt!) 

Az első forduló feladatai innen is letölthetőek:

1. feladat (pdf)

2. feladat (pdf)

3. feladat  (pdf)

 

 

Egyéb