Probleme, concursuri, olimpiade 15 PRINCIPIUL REVERSIBILITĂŢII ...

Probleme, concursuri, olimpiade 15

FIZICA ŞI TEHNOLOGIILE MODERNE, vol. 8, nr. 1-2, 2010

PRINCIPIUL REVERSIBILITĂŢII TRASEULUI RAZELOR DE LUMINĂ ÎN PROBLEME DE OPTICĂ GEOMETRICĂ

Conf. univ. dr. Mihai MARINCIUC,

conf. univ. dr. Spiridon RUSU Universitatea Tehnică a Moldovei, Chişinău

La baza opticii geometrice se află principiul propagării rectilinii a luminii, legile

reflexiei şi refracţiei luminii, precum şi principiul independenţei propagării fasciculelor de lumină. La formularea lor se admite că lumina se propagă într-un sens anumit. Care este situaţia în cazul în care lumina s-ar propaga în sens invers? Să analizăm fiecare lege în parte.

În conformitate cu principiul propagării rectilinii a luminii raza care s-a propagat în direcţia AB (fig. 1, a) trece şi prin punctul C situat pe dreapta AB. Evident, raza CB care se propagă în sens invers faţă de prima (fig. 1, b) trece prin punctul A situat pe aceeaşi dreaptă.

Să analizăm reflexia luminii. Conform legilor acestui fenomen raza reflectată OB se află în acelaşi plan cu raza incidentă AO şi normala NO în punctul de incidenţă O al suprafeţei reflectoare, iar unghiul de reflexie i′ este egal cu unghiul de incidenţă i (fig. 2, a). În baza acestor legi raza incidentă BO după reflexie se propagă în direcţia OA (fig. 2, b), adică principiul reversibilităţii luminii se respectă şi în cazul reflexiei luminii: la inversarea sensului razei reflectate când aceasta devine incidentă, noua rază reflectată se propagă în sens invers faţă de sensul fostei raze incidente.

O situaţie similară are loc şi la refracţia luminii. Raza incidentă AO pe suprafaţa de separaţie a două medii având indicii absoluţi de refracţie 1n şi 2n , normala NO în punctul de incidenţă O al suprafeţei de separaţie şi raza refractată OB se află în acelaşi plan, iar unghiul de incidenţă i şi cel de refracţie r (fig. 3, a) satisfac legea

sinusurilor 2

1

sin

sin

ni

r n . Dacă se inversează raza refractată,

adică lumina se propagă în sensul BO, atunci unghiul r devine unghi de incidenţă, iar unghiul i devine unghi de refracţie (fig. 3, b) conform legii sinusurilor care în cazul dat ia forma:

1

2

sin

sin

nr

i n . Conchidem că şi legea refracţiei luminii se află în

concordanţă cu principiul reversibilităţii traseului razelor de lumină.

În baza celor expuse mai sus se poate afirma că dacă în calea unei raze ce se propagă într-un sistem optic, care conţine oglinzi, lentile şi prisme, se plasează o oglindă plană perpendicular pe rază, astfel încât aceasta să se reflecte strict înapoi, atunci raza reflectată va parcurge întreg sistemul în sens invers şi se va întoarce la sursă.

Această afirmaţie poate fi considerată o formulare generală a principiului reversibilităţii traseului razelor de lumină. Menţionăm că principiul rămâne valabil şi la propagarea luminii în medii transparente neomogene, ale căror indice de refracţie variază continuu în spaţiu.

Să analizăm în continuare câteva probleme de optică geometrică, a căror rezolvare

16 Probleme, concursuri, olimpiade


necesită utilizarea principiului pus aici în discuţie.

Problema 1. Poate oare fi construit un dispozitiv optic ce ar conţine oglinzi, lentile şi prisme, astfel încât din cei doi observatori care se privesc prin el unul pe altul, doar unul să-l vadă pe celălalt? Ilustraţi răspunsul cu un exemplu concret.

Rezolvare. Pornind de la principiul reversibilităţii razelor de lumină, conchidem că un asemenea dispozitiv nu poate fi construit, prin dispozitivul optic se poate privi în ambele sensuri. Cel mai simplu exemplu concret îl prezintă binoclul – prin el putem privi în ambele sensuri. Evident, imaginile observate sunt diferite. Într-un caz imaginea este mărită, în al doilea – micşorată.

Problema 2. Un fascicul de raze paralele cade pe o oglindă sferică, paralel cu axa optică principală a ei. Construiţi mersul razelor în oglinda concavă şi cea convexă şi, utilizând principiul reversibilităţii razelor de lumină, propuneţi unele aplicaţii ale acestor oglinzi.

Rezolvare. Considerăm o oglindă concavă (fig. 4, a) având ca centru punctul O şi ca vârf punctul V. Normala în punctul de incidenţă B a razei AB pe oglindă are direcţia razei OB. Razele reflectate de oglindă intersectează axa optică principală OV în punctul F, focarul real al oglinzii concave.

Să ne imaginăm o sursă punctiformă de lumină situată în focarul F al oglinzii concave (fig. 4, b). Pentru a construi traseul razelor reflectate vom utiliza proprietatea de reversibilitate a razelor de lumină. Razele care cad pe oglindă paralel cu axa optică principală trec după reflexie prin focar, prin urmare razele care ies din focar vor forma după reflexia de la oglindă un fascicul de raze paralele.

Posibilitatea de a obţine cu ajutorul oglinzilor concave fascicule de raze paralele de lumină se află la baza funcţionării diferitelor proiectoare, faruri maritime, faruri de automobil ş.a.

Vom considera o oglindă sferică convexă. Dreapta care trece prin centrul O al sferei din care este decupată oglinda şi vârful ei V este axa optică principală (fig. 5, a). Fie raza incidentă AB paralelă cu axa optică principală. Normala suprafeţei sferice are direcţia OB a acesteia. Raza reflectată formează cu normala un unghi egal cu unghiul de incidenţă i. Prelungirea razei reflectate intersectează axa optică principală într-un punct F. Se poate demonstra că în acest punct se intersectează prelungirile tuturor razelor reflectate în cazul căderii pe oglindă a unui fascicul îngust de raze paralele cu axa optică principală. Punctul F este numit focar virtual, deoarece în el se intersectează nu razele reflectate, ci prelungirile acestora.

Fasciculul paralel, după reflexia în oglinda convexă, devine divergent (fig. 5, a). Dacă însă pe oglinda convexă cade un fascicul de raze care ar converge în focar, razele reflectate de la oglindă, datorită reversibilităţii lor, formează un fascicul de raze paralele (fig. 5, b). Astfel,



oglinzile convexe lărgesc câmpul de vedere. În acest scop, ele se folosesc ca oglinzi retrovizoare la diferite mijloace de transport.

Problema 3. Cunoscând mersul razei 1, construiţi mersul razei 2 până la lentilă (fig. 6). Rezolvare. Pentru a construi mersul razei 1 până la lentilă aplicăm principiul

reversibilităţii razelor de lumină. Dacă inversăm sensul razei 1', după refracţia în lentilă ea va avea sens opus razei 1 (fig. 7). Trasăm raza 1'' paralelă cu 1' şi trecând prin centrul optic O al lentilei. Aceasta nu-şi modifică direcţia şi intersectează raza 1 în planul focarului din faţă F1 al lentilei.

Trasăm raza 2'' paralelă cu 2' şi trecând prin centrul optic O. Aceasta nu-şi modifică direcţia şi intersectează planul focal în punctul A. Prin acest punct trece raza incidentă 2 (AB), care după refracţia în lentilă are direcţia 2'.

Problema 4. În figura 8 este reprezentată axa optică principală a unei lentile, obiectul S şi imaginea lui S*.

a) Determinaţi tipul lentilei. b) Stabiliţi prin construcţie poziţia lentilei şi a

focarelor ei. Rezolvare: a) Imaginea S* şi obiectul S se află de

părţi opuse ale axei optice principale MN, lentila este convergentă, imaginea în ea fiind reală şi răsturnată.

b) Imaginea S* şi obiectul S sânt situate pe una din axele optice secundare. Axa secundară SS* intersectează axa optică principală MN în punctul O, care este centrul optic al lentilei. Lentila L este perpendiculară pe MN (fig. 9). Raza SC paralelă cu MN trece prin imaginea S* şi intersectează axa optică principală prin focarul din spate F2.

Pentru a determina poziţia focarului din faţă F1 pornim de la principiul reversibilităţii razelor de lumină: raza S*C după refracţie se propagă în direcţia CS. Trasăm raza optică secundară AB paralelă cu raza S*C. Raza secundară AB nu se refractă şi intersectează raza SC în planul focal al lentilei (punctul D). Coborâm perpendiculara din D pe axa MN. Punctul de intersecţie F1 este focarul din faţă al lentilei L.

Problema 5. Indicaţi poziţia lentilei şi a focarelor ei, dacă se cunoaşte poziţia şi înălţimea obiectului AB şi poziţia şi înălţimea imaginii A′B′ (fig. 10). Determinaţi poziţia lentilei şi a focarelor ei.

Rezolvare: Imaginea A'B' este dreaptă şi mai mică

decât obiectul AB (fig. 10), deci imaginea este virtuală, iar lentila – divergentă. Punctele B şi B' se află pe una şi aceeaşi axă optică secundară, care intersectează axa optică principală MN în centrul optic O al lentilei. Lentila este perpendiculară pe MN (fig. 11).

Pentru a determina poziţiile focarelor ei, trasăm



raza BC paralelă cu MN. Ea se refractă astfel încât prelungirea razei refractate trece prin imaginea B' a punctului B. La intersecţia prelungirii cu MN obţinem poziţia F1 a focarului din faţă al lentilei.

Pentru a determina poziţia focarului din spate F2, pornim de la principiul reversibilităţii razelor de lumină: raza incidentă DC după refracţie se propagă în direcţia CB. Trasăm raza D'O paralelă cu raza DC. Ea traversează lentila fără a-şi modifica direcţia. Razele D'O şi CB nu se intersectează. Prelungirile lor se intersectează în punctul E, situat în planul focal. Coborând o perpendiculară din E pe MN obţinem la intersecţie punctul F2 – focarul din spate al lentilei divergente L.

Problema 6. Într-o cutie neagră se află un dispozitiv care transformă razele 1 şi 2 ce pătrund în el într-un fascicul de raze paralele 1′ şi 2′ (fig. 12). Stabiliţi ce prezintă dispozitivul optic şi determinaţi poziţiile elementelor acestuia.

Rezolvare: Inversăm traseul razelor. Stabilim că dispozitivul optic din cutia neagră transformă fasciculul de raze paralele într-un fascicul divergent (fig. 13). Conchidem că

în cutie se află o lentilă divergentă. În aproximaţia lentilei subţiri, refracţia are loc în planul lentilei. Prelungind razele 1′ şi 1 până la punctul de intersecţie al lor şi, respectiv, 2′ şi 2, determinăm poziţia planului lentilei divergente. Punctul de intersecţie al prelungirilor razelor divergente 1 şi 2 este focarul F1 al lentilei. Dreapta care trece prin F1 paralel cu razele incidente 1′ şi 2′ este axa optică principală MN a lentilei, iar punctul de intersecţie al ei cu planul lentilei este centrul ei optic O. Pentru a determina poziţia focarului al doilea considerăm raza incidentă 1 şi o rază 1′′ paralelă cu ea şi trecând prin centrul optic al lentilei (fig. 13). Această rază nu se refractă şi nu se intersectează cu raza refractată 1′. Prelungirile lor însă se intersectează în punctul A din planul focal al lentilei. Coborând din acesta perpendiculara pe axa optică principală MN obţinem la intersecţia cu ea punctul F2 – al doilea focar al lentilei divergente. Din figură observăm egalitatea distanţelor F2O = OF1.

Problema 7. Să se stabilească ce dispozitiv optic se află în interiorul unei cutii negre, dacă raza ce pătrunde în cutie în direcţia 1 iese din ea în direcţia 1′, iar cea care pătrunde în direcţia 2 – iese în direcţia 2′ (fig. 14).

Rezolvare: Pentru a stabili natura dispozitivului optic din cutia neagră inversăm traseul razelor emergente şi a celor incidente (fig. 15). Observăm că fasciculul paralel 1′ şi 2′ este transformat într-un fascicul divergent în care razele sunt schimbate cu poziţiile. Aceasta se poate realiza numai dacă în cutia neagră se află o lentilă convergentă care transformă fasciculul de raze paralele într-un fascicul care converge în focarul ei, după care devine fascicul divergent. Prelungim razele 1 şi 1′ până la intersecţia lor, apoi şi razele 2 şi 2′. Aceste puncte de intersecţie a şi b determină poziţia lentilei convergente, iar punctul de intersecţie a razelor a2 şi b1 este focarul F1 al ei. Dreapta ce trece prin focarul F1 paralel cu razele 1′ şi 2′ este axa optică principală MN a lentilei, iar punctul de intersecţie al ei cu planul lentilei este centrul optic O.

Pentru a determina poziţia celui de al doilea focar inversăm din nou mersul razelor şi trasăm o rază 1′′ care trece prin centrul optic şi este paralelă cu raza incidentă 1. Ea se



intersectează cu raza refractată 1′ în punctul A situat în planul focal din spate al lentilei. Coborând din A perpendiculara pe axa MN obţinem punctul de intersecţie F2 – al doilea focar al lentilei convergente.

Problema 8. Secţiunea transversală a unei prisme drepte din sticlă este un triunghi echilateral. Unghiul de incidenţă al unei raze de lumină de culoare violetă pe o faţă laterală a

prismei v 60i . Pentru ce valoare a unghiului de incidenţă a unei raze de lumină de culoare

roşie pe aceeaşi faţă a prismei, razele emergente sunt paralele? Indicii de refracţie ai sticlei pentru lumina de cele două culori sunt v 1,531n şi 1,510rn .

Rezolvare: Reprezentăm secţiunea triunghiulară a prismei (fig. 16), normala în punctul de incidenţă a razei de lumină de culoare violetă, unghiul de incidenţă al ei

v 60i şi unghiul de refracţie vr . În conformitate cu legea

refracţiei luminii, vv

v

sin

sin

in

r , de unde v

vv

sinsin

ir

n .

Substituind valorile numerice, calculăm vsin 0,566r şi

v 34 20r . Trasăm raza refractată până la intersecţia cu

cealaltă faţă a prismei şi construim normala în acest punct.

Din figură determinăm unghiul de incidenţă pe această faţă: v 25 40i . Notăm cu r unghiul de

refracţie respectiv. Avem v

v

sin 1

sin

i

r n

, deci v vsin sinr n i ; sin 0,663r şi 41 30r .

Pentru a determina valoarea unghiului de incidenţă a razei de lumină roşie la care razele emergente sunt paralele, folosim principiul reversibilităţii traseului razelor. Considerăm o rază de lumină roşie paralelă cu raza emergentă de lumină violetă, notăm unghiul de refracţie al ei cu

rr . Avem sin

sin rr

rn

r şi

sinsin r

r

rr

n ; sin 0,439rr şi 26rr . Unghiul de incidenţă al

acestei raze pe faţa a doua a prismei, după cum rezultă din figură, este 34rr . Notăm cu ri

unghiul de refracţie la ieşirea acestei raze în aer. Avem sin 1

sinr

r r

r

i n

, prin urmare

sin sinr r ri n r , sin 0,844ri şi 57 30ri .

Inversând traseul razei de lumină roşie, conchidem că la unghiul de incidenţă pentru

această lumină 57 30ri raza emergentă respectivă este paralelă cu raza emergentă de

lumină violetă la unghiul de incidenţă v 60i .

PROBLEME PROPUSE PENTRU REZOLVARE

1. Determinaţi poziţia focarelor unei lentile convergente, dacă

se cunoaşte poziţia axei optice principale MN şi mersul unei raze arbitrare (fig. 17).

2. În figura 18 este reprezentată axa optică principală MN şi mersul unei raze arbitrare printr-o lentilă divergentă. Determinaţi prin construcţie poziţia focarelor lentilei.

3. În arhiva lui Snellius a fost descoperit un manuscris în care se afla o schemă a mersului razelor de lumină printr-o lentilă



subţire. Din cauza timpului cerneala s-a decolorat şi pe desen au rămas vizibile doar două raze care au trecut prin lentilă, poziţia lentilei şi cea a focarului din spate (fig. 19). Determinaţi prin construcţie poziţia punctului luminos.

4. În figura 20, a – c este reprezentată axa optică principală MN a unei lentile subţiri, obiectul S şi imaginea lui S′ în lentilă. Determinaţi prin construcţie locul unde se află centrul optic al lentilei şi focarele ei. Stabiliţi tipul lentilei (convergentă sau divergentă) şi tipul imaginii (reală sau virtuală).

BIBLIOGRAFIE 1. Marinciuc M., Gheţu V. Fizică. Manual pentru clasa a 8-a. Chişinău, Ştiinţa, 2003.

2. Marinciuc M., Rusu S. Fizică. Manual pentru clasa a 12-a. (Profil real, profil umanist). Chişinău, Ştiinţa, 2006.

3. Marinciuc M., Gheţu V., Miglei M., Potlog M. Fizică. Culegere de probleme. Clasele 8 – 9. Chişinău, Ştiinţa, 2004.

4. Marinciuc M., Rusu S., Scutelnic I., Gheţu V., Homenco A., Miglei M. Fizică. Culegere de probleme. Clasele 10 – 12. Chişinău, Lyceum, 2008.

5. Marinciuc M. Fizica. Examenele de bacalaureat. Subiecte rezolvate şi comentate. Chişinău, Integritas, 2008.

6. Бажанский И. И., Казаков К. Ю. Приморские олимпиады школьников по физике (1998 – 2002 гг.). Владивосток, Издательство Дальневосточного университета, 2003.

7. Гельфгат И. М., Генденштейн Л. Э., Кирик Л. А. 1001 задача по физике с решениями. Харьков, ИМП «Рубикон», 1997.

Primit la redacţie: 9 iunie 2010



OLIMPIADA INTERNAŢIONALA DE ŞTIINŢE PENTRU JUNIORI, EDIŢIA A 6-EA

BAKU, AZERBAIJAN, 6 DECEMBRIE 2009

În perioada 2-11 decembrie 2009, la Baku, Azerbaijan, s-a desfăşurat Olimpiada Internaţională de Ştiinţe pentru Juniori, ediţia a 6-a. Competitorii la acest concurs susţin trei probe (doua teoretice individuale şi una practică pe echipe formate din 3 elevi) la trei discipline (chimie, biologie şi fizică). La ediţia din acest an au participat 259 de elevi din 47 de ţări.

Lotul naţional olimpic al R. Moldova, condus de Dr. habil. Igor EVTODIEV (Universitatea de Stat din Moldova), a fost format din trei elevi în clasa a IX-a şi a obţinut următoarele rezultate: Cristian ZANOCI (clasa a IX-a, LT „Orizont”, Chişinău) - Medalie de Argint Serafim BUIUCLI (clasa a IX-a, LT „Nicolae Milescu-Spătaru”, Chişinău) – Medalie de Bronz Alina ALBOT (clasa a IX-a, LT „Nicolae Iorga”, Chişinău) - Diplomă de participare.

Publicăm în continuare subiectele propuse la competiţia teoretică, competiţia de teste şi competiţia experimentală din cadrul Olimpiadei.

Membrii lotului olimpic al R. Moldova (de la stânga la dreapta): Narmina, ghid (Baku),

Alina ALBOT (LT „Nicolae Iorga”), Cristian ZANOCI (LT „Orizont”), Serafim BUIUCLI (LT „Nicolae Milescu-Spătaru”), Dr. habil. Igor EVTODIEV, conducătorul Lotului naţional olimpic.



COMPETIŢIA TEORETICĂ Problema I: Extracţia petrolului

Azerbaijan – “Ţara focului” este recunoscută pentru rezervele sale de petrol. Obţinerea petrolului este un proces care are mai multe faze. În faza iniţială stuctura zăcământului este determinată cu ajutorul metodelor geologice de explorare. Apoi numărul, poziţia şi adâncimea puţurilor petrolifere determină structura zăcământului petrolifer. Puţurile petrolifere sunt astfel concepute încât prin forare să elibereze cantitatea cea mai mare de petrol datorită presiunii din zăcământul iniţial de petrol. Când presiunea petrolului din zăcământ scade, obţinerea petrolului din alte puţuri se face prin forţarea apei în zăcământ.

Procedeul de extracţie a petrolului din zăcământul petrolifer din peninsula Absheron este astfel conceput, încât pentru extracţia unui metru cub de petrol din puţul petrolifer să fie necesară energia J pentru fiecare metru cub de apă pompată în zăcământ. Deoarece acest proces necesită cheltuieli suplimentare, preţul petrolului creşte şi coeficientul de profitabilitate ( ) al zăcământului scade. este definit ca raportul dintre energia obţinută şi energia cheltuită pentru obţinerea petrolului şi gazului extrase din zăcământ. Energia specifică pentru petrol “Azeri Light” este , iar pentru gaz este

.

Structura explorării geologice în urma căreia rezultă petrolul din zăcământul petrolifer este arătată în Figura I – 1. Petrolul şi gazul din interiorul zăcământului au forma unei sfere cu raza fixă. Iniţial presiunea gazului din zăcământ este egală cu presiunea mâlului dintre nivelul solului şi suprafaţa superioară a zăcământului. Dependenţa dintre energia cheltuită pentru a fora fiecare metru şi adâncimea puţului petrolifer este arătată în Figura I – 2. Răspunde la următoarele întrebări privind poziţia şi adâncimea puţurilor

Informaţii utile: Trebuie să cunoşti următoarele informaţii în legătură cu forarea puţului:

i) Puţurile sunt forate numai vertical. ii) Dacă forezi prin gaz, acesta va ieşi. iii) Conductele nu pot fi extinse în interiorul zonei de petrol şi gaz.

Densitatea apei: 1000

Densitatea petrolului “Azeri Light”: . Petrolul este incompresibil.

Volumul unei sfere este: ; consideră .

Volumul unui segment de sferă este: , unde este înălţimea segmentuui.

Ecuaţia gazului ideal este , unde este constanta universală a gazelor, şi anume:

; este presiunea gazuui; este volumul gazului; este masa gazului; este

masa molară a gazului (Masa molară pentru gazul natural este ); şi este

temperatura gazului. În orice condiţii temperatura este .

Densitatea mâlului:

Presiunea atmosferică nu se ia în considerare. Consideră

Diametrul puţului de forare este neglijabil.



Figura I – 1.

Figura I – 2.

I – 1 (1,0 punct) Care este presiunea iniţială a gazului din interiorul zăcământului? I – 2 (1,0 punct) Calculează masele de gaz şi petrol din interiorul zăcământuui. I – 3 (1,0 punct) Unde trebuie să se foreze puţul astfel încât o cantitate maximă de petrol să ţâşnească datorită propriei presiuni a gazului? Indică această poziţie în figura din foaia de răspuns. Justifică această poziţie şi prin calcule. I – 4 (0,5 puncte)



Care este masa maximă de petrol care ţâşneşte? I – 5 (2,0 puncte) Află coeficientul de profitabilitate al zăcământului prin metoda ţâşnirii petrolului. I – 6 (1,0 punct) După ce procesul de ţâşnire a petrolului încetează, care este adâncimea la care este necesară prezenţa unui alt puţ pentru a fora în scopul de-a obţine petrolul şi gazul rămase în interiorul zăcământului. Indică poziţia acestui nou puţ în figura din foaia de răspuns. I – 7 (1,5 puncte) Estimează energia cheltuită pentru a pompa apa în puţ cu scopul de-a obţine toată cantitatea de petrol şi gaz rămasă în interiorul puţului. I – 8 (2,0 puncte) Calculează coeficientul total de profitabilitate al zăcământului de petrol în conformitate cu strategia de extracţie descrisă.

Problema II: Coroziunea metalului

În problema precedentă au fost luate în discuţie forarea zăcămintelor de petrol şi producţia în industria petrolieră. Pentru a realiza aceste operaţii în siguranţă, se impune un management eficient pentru utilizarea echipamentelor.

În lipsa unui management eficient, pot avea loc accidente grave pentru oameni şi mediul înconjurător. Coroziunea (oxidarea metalelor) echipamentelor metalice – conducte, rezervoare, vase şi pompe ţine de aceeaşi problemă a managementului adecvat. Coroziunea produsă de bacterii (sulfat redus de bacterii – SRB) a fost observată mai evident în sistemele care conţin apă şi a fost denumită coroziune microbiologică. SRB induce coroziunea în condiţii anaerobice. Coroziunea microbiologică a oţelului are la origine transformarea fierului, descrisă în reacţiile care urmează:

În scopul sprijinirii industriei petroliere, sunt analizate probe (în condiţii anaerobice), bacterial şi chimic, pentru a determina modul în care are loc coroziunea microbiologică. Pentru monitorizarea coroziunii microbiologice în zona petrolieră Azeri-Chirag-Guneshli, localizată în Marea Caspică, au fost prelevate două probe de pe două platforme diferite: prima probă din zona petrolieră Azeri şi a doua din zona petrolieră Chirag. Au fost determinate

cantităţile iniţiale de în probele luate din Azeri şi Chirag ca fiind şi respectiv,

.

Apoi au fost realizate două experimente utilizând aceste două probe. În primul experiment au fost luate din prima probă (Azeri) şi din a doua probă (Chirag) şi probele au fost amestecate într-un pahar în care s-a introdus un cui de fier cu masa de . Amestecul din pahar a fost ţinut în condiţii anaerobice pentru înmulţirea bacteriilor. Precipitatul negru se formează treptat în pahar şi după 30 de zile, cantitatea de precipitat a fost

. În schimb, în al doilea experiment, au fost luate din prima probă şi din a doua probă, au fost amestecate într-un pahar şi ţinute(în aceleaşi condiţii) în mediu anaerobic, cu un cui de fier în interior. În acest caz, după 30 de zile, cantitatea de precipitat a fost .

S-a trasat graficul cinetic al cantităţii de precipitat acumulat în timpul desfăşurării experimentului (vezi Figura II – 1). În timpul experimentelor, concentraţia celulelor SRB a crescut direct proporţional cu creşterea cantităţii de precipitat negru. Graficul cinetic dat în



Figura II – 2 descrie creşterea concentraţiei celulelor SRB în cele două pahare în care au fost amestecurile de probe.

Figura II – 1.

Figura II – 2.



*Notă: ia 4 cifre pentru zecimale, în toate calculele. ` II – 1 (0,4 puncte) Scrie mai jos reacţia totală de oxido-reducere a fierului produsă de celulele SRB. II – 2 (1,1 puncte) Găseşte cantitatea ( ) de din primul amestec, respectiv amestecul al doilea, la

momentul inţial ( , imediat după ce probele au fost amestecate), înainte ca reacţia de oxido-reducere să înceapă. II – 3 (0,3 puncte) Scrie mai jos formula precipitatului format în pahare, în timpul experimentelor. II – 4 (1,2 puncte) Găseşte concentraţia ( ) de în primul amestec, respectiv în al doilea amestec, la

momentul inţial ( , imediat după ce probele au fost amestecate), înainte ca reacţia de oxido-reducere să înceapă. II – 5 (2,0 puncte) Găseşte concentraţia ( ) de în probele luate de pe platformele Azeri şi Chirag.

Consideră că toată cantitatea de din amestec a fost redusă în timpul celor 30 de zile. II – 6 (1,0 punct) Calculează, în procente de masă, pierderea de masă a cuiului de fier, ca urmare a coroziunii din fiecare amestec. II – 7 (0,8 puncte) Calculează viteza medie de coroziune a cuiului ( ) (un an are 365 de zile) în fiecare

amestec, pornind de la datele obţinute în cele 30 de zile. .

II – 8 (0,5 puncte) De ce este concentraţia precipitatului negru constantă după 30 de zile, aşa cum reiese din Figura II – 1? Alege explicaţia corectă şi scrie mai jos în foile de răspuns. a) cuiul de fier şi au fost în exces c) a fost consumat b) inhibă reacţia de coroziune d) cuiul de fier a reacţionat total II – 9 (2,2 puncte) Utilizează graficele din ambele figuri (Figura II – 1 şi II – 2) pentru a stabili concentraţia ( ) celulelor bacteriene din ambele amestecuri şi cantitatea de precipitat

( ) în amestecul al doilea, pentru momentul în care concentraţia precipitatului negru este

. II – 10 (0,5 puncte) Cum s-ar putea modifica, după cele 30 de zile, cantitatea de precipitat negru, dacă s-ar folosi un cui mare de fier de , în locul celui de ? Alege unul dintre răspunsurile următoare: a) va creşte de 5 ori; b) va scădea de 5 ori; c) nicio schimbare; d) va creşte de 2 ori; e) va scădea de 2 ori;

Problema III: Dezvoltarea embrionară la om

Fertilizarea are loc în oviduct. Zigotul rezultat începe să se dividă. A treia diviziune este completă la 72 de ore după fertilizare. În acest stadiu are loc un proces numit compactare. La 7 zile după fertilizare, embrionul este format din peste 100 de celule dispuse



în jurul unei cavităţi centrale (1). Acesta este stadiul embrionar cunoscut sub numele de blastocist.

I

II

III

Figura III – 1.

Masa celulară interioară (2) a blastocistului formeaza un disc complet cu un strat superior de celule, epiblastul (3), şi un strat inferior, hipoblastul (4). Epitelium extern care inconjoară cavitatea blastocelului este trofoblastul (5).

IV

V

VI

Figura III – 2.

Trofoblastocistul, în continuare cu mezodermul (6) vor forma unele organe interne. Embrionul se va dezvolta din celulele epiblastice, în timp ce hipoblastul va forma sacul vitelin (7). În acest stadiu de blastocist, embrionul începe să se implanteze în endometrum (8) din uter. După implantare, trofoblastul se subţiază şi întinde prelungirile sale ca nişte degete în ţesutul maternal înconjurator. După aceea se induce formarea corionului (9) şi se continuă extinderea în edometrum. Epiblastul formează amnionul (10) care înconjură o cavitate plină cu lichid, cavitatea amniotică (11). Celulele mezodermale derivă, de asemenea, din epiblast.

VII

VIII

IX X XI

XII

XIII

Figura III – 3.



III – 1 (2.2 puncte) Utilizând informaţiile prezentate anterior, asociaţi numerele structurilor date în text cu numerele care indică structurile corespunzătoare arătate în ilustraţii (Figura III – 1, III – 2, si III – 3). III – 2 (0.8 puncte) a) Care dintre părţile numerotate ale embrionului se dezvoltă în placentă? b) Pentru detectarea bolilor ereditare este utilizată o tehnică specială în care un lichid este obţinut din sacul amniotic care înconjură fetusul. Alegeţi corect notaţia din figura III-3 care indică acea parte din care este luată proba pentru această analiză. III – 3 (1.0 punct) Cercetarea a arătat că anumite substanţe chimice secretate de trofoblast degradează funcţia imună umană. Care dintre evenimentele arătate mai jos, este prevenit prin această funcţie a trofoblastului?

a. Invazia sângelui fetal de antigenele mamei b. Infecţia unui embrion cu un virus c. Rejectarea embrionului d. Blocarea dezvoltării trofoblastului din endometrum

III – 4 (0.5 puncte) Calculaţi numărul celulelor din structura embrionului la momentul compactizării. III – 5 (0.9 puncte) Sistemul nervos este unul dintre primele sisteme de organe formate în timpul dezvoltării embrionare. Partea anterioară a tubului neural se dezvoltă în creier. Diferite părţi din creier controlează funcţii diferite ale corpului. Asociati evenimentul (A), procesul celular (B) şi structurile subcelulare (C) responsabile pentru modificările date in Figura III – 4. (de exemplu I-a-1).

Figura III – 4.

A. I. Implantarea embrionului în endometrum II. Organogeneza III. Formarea tubului neural IV. Formarea sacului amniotic

B. a. Respiraţia celulară b. Schimbarea formei celulei c. Distrugerea celulară



C. 1. Vacuola contractilă

2. Mitocondria 3. Celula de suport 4. Peretele celular

La oameni, doua grupări de neuroni din hipotalamus- nucleii suprachiasmatici (SCN) primesc semnale nervoase direct de la retină şi au conexiuni cu glanda pineală. SCN şi glanda pineală interacţionează probabil pentru a forma ceasul biologic. SCN comunică glandei pineale când să producă melatonina, hormonul care produce somnul. Melatonina este un hormon produs de la aminoacidul triptofan. Primit cu hrana, triptofanul este convertit la serotonină şi serotonina în melatonină, cu ajutorul unor enzime specifice care controlează aceste transformări. Doua dintre aceste enzime sunt arătate în Figura III-5. Triptofan Triptofan hidroxilaza, Serotonina N-acetiltransferaza, Melatonina Figura III – 5. Activitatea enzimei care controlează convertirea serotoninei în melatonină este inhibată de lumină. A fost arătat că lumina, în special cu lungimi de undă cuprinse între 450-500 nm (Figura III-6), suprimă producerea melatoninei. În timpul zilei serotonina se acumulează în glanda pineală.

Figura III – 6. Spectrul vizibil

III – 6 (0.3 puncte) Domnul Huseynli în varsta de 75 de ani, suferă de insomnie (o boală a somnului). Au fost măsurate nivelele melatoninei din sângele lui şi din sângele unui barbat sănătos de 30 de ani. Care dintre curbele din Figura III-7 arată nivelul melatoninei din săngele domnului Huseynli? Alegeţi curba corespunzătoare. III – 7 (1.0 punct) Ce ochelari filtratori ai culorii luminii ar trebui să-i recomanzi domnului Huseynli să poarte, ca să-l adapteze la culcarea mai devreme şi să depaşească problemele sale de somn?

a. verde b. albastru c. galben d. roşu e. oranj



Figura III – 7.

III – 8 (0,6 puncte) Care dintre enzime este implicată în producerea serotoninei? Alegeţi curba corespunzătoare.

Figura III – 8.

III – 9 (1.5 puncte) Ce credeţi că se întâmplă cu acivitatea N-acetiltransferazei în timpul următoarelor perioade de timp? 1. de la 19:00 la 23:00, 2. de la 23:00 la 02:00, 3. de la 02:00 la 07:00. Puneţi X în căsuţele corespunzătoare din foaia de răspuns



a. creşte b. descreşte c. rămâne relativ la fel

III – 10 (1.2 puncte) Care este cea mai probabilă explicaţie a faptului că, la peşti, amfibieni, reptile şi păsări glanda pineală este numită al “treilea ochi”? Alegeţi răspunsul corect. a. lumina poate trece direct prin partea subţire a craniului al acestor animale şi este detectată de glanda pineală b. Glanda pineală este foarte mare c. Glanda pineală este situată între ochi d. Impulsurile nervoase de la ochi merg direct la glanda pineală. COMPETIŢIA DE TESTE

Citeşte cu atenţie următoarele instrucţiuni: 1. Timpul disponibil este de 3 ore. 2. Numărul total al întrebărilor este de 30. Verifică atent dacă ai setul complet cu setul de

întrebări şi foile de răspuns. 3. Foloseşte numai pixul primit. 4. Scrie jos numele tău, codul şi semnătura pe foile tale de răspuns. 5. Citeşte cu atenţie fiecare problemă şi alege răspunsul corect marcându-l cu o cruce pe

foile tale de răspuns în dreptul literei. Există un singur răspuns pentru fiecare întrebare. Exemplu:

1 A B C D

6. Dacă doreşti să modifici răspunsul, trebuie să încercuieşti primul răspuns şi apoi să pui crucea pe noua literă care indică răspunsul correct. Poţi să faci o singură corecţie.

Exemplu: 1 A B C D

A este primul răspuns şi D este răspunsul corect

7. Concurenţilor nu le este permis să aducă alte instrumente cu ei. După completarea răspunsurilor, vei pune foile de răspuns şi foile cu întrebări pe masă.

8. Reguli de punctare : Răspuns corect : + 1,0 punct Răspuns greşit : 0,25 puncte Niciun răspuns : 0,0 puncte

1. În containerul A se află un amestec format dintr-un număr egal de moli de gaze

şi . Iniţial, containerul B este vacuumat. Dacă se deschide robinetul, care vor fi relaţiile dintre cantităţile de gaze din containerul B, înainte de stabilirea echilibrului? {Masele molare relative ale gazelor sunt } (A) (B) (C) (D)



2. Amoniacul, şi reacţionează şi formează clorură de amoniu solidă,

Doi cilindri care au diametrele de şi lungimile de sunt legaţi printr-un robinet,

la .

Unul dintre cilindri conţine de şi celălalt conţine de . Dacă se deschide

robinetul, care va fi presiunea finală a sistemului, după ce a avut loc reacţia completă? {Neglijează volumul robinetului şi formată. Volumul cilindrului este ; aria

cercului este ; înălţimea cilindrului este ; ; Masele atomice relative sunt

; )} (A) 1,22 atm (B) 2,38 atm (C) 3,382 atm (D) 6,8 atm 3. Creşterea numărului de aplicaţii ale dispozitivelor pentru implanturi, folosite ca stimulatoare cardiace în scopuri clinice şi de investigaţie, conduce la dezvoltarea surselor de energie în sistemele biologice. În acest proces un electrod de zinc şi platină este implantat în ţesuturile corpului. Se formează astfel o “celulă biogalvanică”. Dacă este trecut un curent de

prin celulă, în cât timp trebuie înlocuit electrodul de zinc dacă are masa de ?

{Masa atomică relativă a este ; constanta Faraday }

(A) 26,3 ore (B) 52,8 ore (C) 128,6 ore (D) 1060,3 ore 4. O soluţie apoasă a unei sări necunoscute formează un precipitat alb când se tratează

cu soluţie de azotat de bariu şi colorează în roz soluţia de fenolftaleină. Substanţa ar putea fi: (A) (B) (C) (D)

5. Putem clasifica substanţele în funcţie de conductivitatea soluţiilor lor. Electroliţii tari (1) conduc foarte bine curentul electric. Substanţele care conduc slab curentul electric se numesc electroliţi slabi (2); neelectroliţii (3) nu conduc deloc curentul electric.

Care dintre asocieri sunt corecte? (Sugestie: tăria unui electrolit este direct proporţională cu proprietatea sa de a disocia în ioni, dar nu are legătură cu proprietatea de a se dizolva.) (A) I – 2, II – 2, III – 1, IV – 3 (B) I – 3, II – 2, III – 1, IV – 2 (C) I – 2, II – 3, III – 3, IV – 2 (D) I – 2, II – 3, III – 1, IV – 2 6. Fluorura de sodiu este utilizată la scară largă în industria pastei de dinţi. Un chimist care lucrează într-o firmă ce produce pastă de dinţi vrea să prepare de soluţie apoasă de fluorură de sodiu . De câte grame de ar avea nevoie? {Masele atomice relative sunt } (A) 0,14 grame (B) 0,26 grame (C) 0,42 grame (D) 1,57 grame 7. Care este ordinea corectă a creşterii mărimii următorilor atomi ? (A) (B)



(C) (D) 8. Care dintre următoarele două proprietăţi caracterizează nemetalele? (A) Energie mică de ionizare şi conductivitate electrică mare. (B) Energie mare de ionizare şi conductivitate electrică mică. (C) Energie mică de ionizare şi conductivitate electrică mică. (D) Energie mare de ionizare şi conductivitate electrică mare. 9. Se dizolvă în apă de şi ionul sulfat este precipitat ca . Masa

de , în stare pură şi uscată, este . Cât este ? Masele atomice relative sunt

. A) 0,5 B) 1 C) 2 D) 5 10. Căldura de combustie a fructozei, , este . Dacă un măr proaspăt cu

masa de 86 grame conţine fructoză, care este conţinutul caloric dat de fructoza din măr?

{Masele atomice relative sunt }

(A) 38,5 kcal (B) 53,3 kcal (C) 161,2 kcal (D) 226,8 kcal 11. Un inel de rază R, confecţionat dintr-un material având rezistivitatea ρ este conectat la circuitul arătat în figura din dreapta. Punctul A este fix. Totuşi punctul B poate fi mişcat şi de aceea valoarea unghiului α se modifică. Sursa de tensiune şi ampermetrul lucrează în regim ideal. Care dintre graficele de mai jos arată cum se modifică indicaţiile ampermetrului în funcţie de variaţia unghiului α?



12. Două corpuri de aceeaşi masă au raportul căldurilor specifice . Un încălzior poate încălzi

primul corp cu o diferenţă de temperatură de în 20 minute. Cât timp îi va trebui aceluiaşi

încălzitor pentru a încălzi cel de-al doilea corp cu o diferenţă de temperatură . (Pierderea de căldură este nglijabilă). (A) 45 min (B) 60 min (C) 75 min (D) 90 min

13. Un corp având viteza inţială se mişcă accelerat cu acceleraţia a parcurgând distanţa , apoi

încetineşte cu aceeaşi acceleraţie a şi opreşte după parcurgerea distanţei suplimentare L2. Dacă ,

care este valoarea maximă a vitezei atinsă de acest corp în timpul deplasării?

(A) (B) (C) (D)

14. Ce drum urmează o rază înainte de a părăsi prisma triunghiulară care are indicele de refracţie , dacă raza trece din aer pe suprafaţa prismei sub un unghi de incidenţă de ?

15. Corpul din Figura 1 coboară de-a lungul planurilor înclinate AB şi BC care are coeficientul de frecare

. Graficul dependenţei vitezei în funcţie de timp este cel din Figura 2. Care dintre următoarele valori reprezintă valoarea unghiului de înclinare a planului BC faţă de suprafaţa orizontală? ( ).

(A) 34,3o (B) 31,4o (C) 30,8o (D) 28,6o

16. În care dintre cazuri schimbarea anotimpurilor nu poate fi observată pe planetă?

A) Când axa de rotaţie a planetei face un unghi obtuz faţă de planul său orbital. B) Când axa de rotaţie a planetei este perpendiculară pe planul orbital. C) Când axa de rotaţie a planetei este paralelă cu planul orbital. D) Când planeta se mişcă pe o orbită eliptică.

Figura 1. Figura 2.



17. Un băiat aleargă în aceeaşi direcţie cu o trăsură având viteza de două ori mai mare decât viteza acesteia. Cănd băiatul sare în trăsură viteza acesteia creşte cu . De câte ori este mai mare masa

trăsurii decât a băiatului?

(A) (B) (C) (D)

18. Un elev face câteva măsurători într-un circuit electric cu ajutorul unei surse de tensiune (1), cutie cu rezistenţe (2), întrerupător (3), ampermetru (4) şi voltmetru (5). Ţinând cont de indicaţiile arătate de dispozitivele menţionate mai sus şi prezentate în desenele de mai jos, calculează tensiunea electromotoare a sursei. Datele citite de pe ampermetru şi voltmetru sunt în amperi şi respectiv în volţi. Ampermetrul şi voltmetrul lucrează în regim ideal.

(A) (B) (C) (D)

19. O bilă care se mişcă cu viteza se ciocneşte elastic cu un camion care se deplasează în sens

contrar cu viteza . Care este viteza bilei după această ciocnire? Toate vitezele au valoarea relativă faţă de sol.

(A) (B) (C) (D)

20. Când un pentagon plan PQRST este suspendat în punctul X, acesta rămâne în echilibru ca în Figura 1. Când pentagonul este suspendat în punctual Y acesta rămâne în echilibru ca în Figura 2. Pentagonul este suspendat acum în punctele P, Q, R, S şi T. Care dintre următoarele răspunsuri este cel corect? (Toate secţiunile sunt de formă pătrată)



Figura 1 Figura 2 Când energia potenţială gravitaţională este

minimă

Când energia potenţială gravitaţională este

maximă

(A) T R

(B) Q S

(C) S Q

(D) R T

21. Hormonul gonadotrop chorionic uman (hCG) este injectat în sângele şoarecelui. Anticorpii produşi în sângele şoarecelui ca răspuns la această substanţă. Pentru ce poate fi folosit serul din sângele acestui şoarece? (A) Tratarea infertilităţii; (B) Testarea sarcinii; (C) Prevenirea infertilităţii; (D) Testarea paternităţii. 22. Peştele de apă dulce şi peştele de mare întampină diferite probleme osmotice. În consecinţă ei au dezvoltat diferite trăsături de adaptare pentru supravieţuire în habitatele lor. Câteva dintre ele sunt prezentate mai jos: 1. Reabsorbţia tubulară activă a NaCl; 2. Reducerea mărimii glomerulilor; 3. Secreţia activă a NaCl prin branhii; 4. Mişcarea osmotică a apei prin branhii în sânge. Care dintre acestea sunt adaptări ale peştilor marini la mediile lor de viaţă? (A) 1, 2 (B) 1, 3 (C) 2, 3 (D) 2, 4 23. Unii oameni au crezut că la o anumită densitate critică, populaţia umană trebuie să devină vegetariană. Care dintre următoarele afirmaţii sunt mai aproape de adevăr ?



(A) Luând în calcul eficienţa trofică ar trebui să se adapteze un număr cât mai mare de oameni; (B) Consumul excesiv de carne este nesănătos; (C) Hrana vegetală conţine aproape toate nutrimentele de care organismul uman are nevoie; (D) Ar trebui să ajute la creşterea biodiversităţii. 24. Graficul de mai jos, arată procesele care au loc dupa ce HIV pătrunde în sângele omului.

X. Reacţia imunitară a corpului previne invazia masivă a virusului HIV în sânge, dar virusul işi continuă reproducerea în ţesutul limfatic;

Y. Numărul virusurilor HIVcare trece de la limfă în sânge creşte ca o consecinţă a scăderii numărului celulelor -T ajutătoare;

Z. Este observată o înfrângere extinsă a imunităţii mediată celular şi hormonal. A.

B.

C.

D.

E.

F.

G.

H.

I.

J.

Determinaţi cine este reprezentat prin curbele 1,2 si 3:

1 2 3 (A) Concentraţia celulelor T Concentraţia relativa a HIV Cantitatea relativă de

anticorpi (B) Concentraţia celulelor T Cantitatea relativă de anticorpi Concentraţia relativă a HIV (C) Diminuarea răspunsului imun Creşterea concentraţiei

celulelor T Recuperarea după boală

(D) Cantitatea relativă de anticorpi Concentraţia celulelor T Concentraţia relativă a HIV 25. Fiinţele umane când îmbătrânesc pot avea multe probleme cu ochii. Una dintre acestea implică cornea şi poate fi dată de scăderea transparenţei acestui înveliş al ochiului. Această problemă poate fi rezolvată cu succes prin operaţie de transplant. Care din urmatoarele propoziţii face această operaţie mult mai probabil capabilă să aiba succes comparativ cu alte operaţii de transplant ?

X Y Z

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ani după infecţie

1

3

2



(A) Corneea este un înveliş optic situat în partea din faţă a ochiului; (B) Corneea nu este în contact direct cu celulele fotosensibile; (C) Cu vârsta rolul corneei într-un ochi este minimalizat; (D) Nu există vase de sange in cornee. 26. Care literă/litere reprezintă omnivorele în reţeaua trofică de mai jos?

(A) A şi B (B) C (C) D (D) B 27. Un student are nevoie de transfuzie de sânge ca urmare a unui accident. Consideraţi rezultatele testului de sânge de mai jos şi găsiţi probabilitatea ca studentul să primească cu succes transfuzia de sânge, daca anticorpii anti-B sunt detectaţi în sângele fratelui geamăn monozigot care este donorul de sânge.

Sursă donatoare

Tatăl studentului

Mama studentului

(A) 0 (B) 1/4 (C) 1/2 (D) 3/4



28. Pedigriul arată transmiterea ereditară a unei boli recesive autozomale. Care este probabilitatea ca al doilea copil să fie un băiat normal iar al patrulea să fie o fată bolnavă? (A) 3/256 (B) 1/8 (C) 3/64 (D) 9/64 29. În celulele eucariote moleculele de ADN au secvenţe de nucleotide care formează telomere la capetele lor şi care nu conţin gene. Acele telomere protejează genele din vecinătatea capetelor moleculelor de ADN care se erodează permanent, din această cauză cromozomul ADN linear devine mai scurt după fiecare tur de replicare. O enzimă numită telomerază catalizează alungirea telomerelor. În ce tip de celule estimaţi că telomeraza va avea cea mai înaltă activitate? (A) Celulele specializate; (B) Celulele germinale producătoare de gameţi; (C) Celulele respiraţiei active; (D) Celulele îmbătrânite. 30. Este cunoscut că tripsina hidrolizează catalitic legăturile peptidice formate de grupele carboxil ale aminoacizilor lizina – şi arginina – ; pepsina hidrolizează catalitic legăturile peptidice formate de grupele amino ale aminoacizilor aromatici (fenilalanina– şi tirozina – ) şi chemotripsina hidolizează catalitic legăturile petidice formate de grupele carboxil ale acestor aminoacizi aromatici. Ţinând cont de cele prezentate anterior, găsiţi ce se va forma din polipeptida

în stomac şi în intestinul subţire? Stomac Intestin subţire

(A)

(B)

(C)



(D)

COMPETIŢIA EXPERIMENTALĂ Experimentul 1. Determinarea peroxidazei

1-1. Completaţi în tabel culorile şi numerele (date în foaia de instrucţiuni) pe care le-aţi observat după 2 min (2,5 puncte). Numerotarea culorii: 1- Brown (brun), 2-Pink (roz), 3- Orange (portocaliu), 4-Red (roşu), 5-Green (verde), 6- Blue (albastru), 7-No colour change (culoare neschimbată)

Proba Fără încălzire (1)

Încălzire (2)

Număr Număr Feykhoa (F) Cartof (P) Varză( C) Martor (W)

1-2. Care dintre vegetalele/fructele investigate conţine peroxidaza? Alegeţi răspunsul corect. (1,5 puncte).

Feykhoa Cartof Varză

1-3. Observaţi vreo modificare a culorii în eprubeta martor? Bifează căsuţa. Dacă da, alegeţi unul din următoarele motive? (Tu nu trebuie să alegi nimic dacă răspunsul este nu) (0.5 puncte). A Peroxidaza a reacţionat cu apa oxigenată si a format un produs colorat.

B Apa oxigenată reacţionează foarte slab cu hidrochinona în absenţa enzimei. C Peroxidaza a reacţionat cu hidrochinona şi a format produsul colorat. D Apa oxigenată a început să reacţioneze cu apa şi schimbă culoarea soluţiei. 1-4. Cum influenţează fierberea peroxidaza? Încercuiţi răspunsul corect. (1 punct)

A Nu are efect

B Fierberea accelerează viteza de reacţie prin activarea peroxidazei C Fierberea reduce viteza de reacţie prin denaturarea peroxidazei D Fierberea reduce viteza de reacţie prin inhibarea apei oxigenate

Yes No



I-5. Cum va fi culoarea, schimbată imediat dacă este adaugată la sucul de varză diluat numai hidrochinona fară apă oxigenată ? Încercuiţi răspunsul corect. (1 punct) A Nu schimbă deoarece lipseşte apa oxigenată B Schimbarea va fi imediat observată, deoarece peroxidaza afectează hidrochinona

C Schimbarea va fi regulat observată, deoarece peroxidaza afectează lent hidrochinona Experimentul II. Determinarea pH-ului optim de desfăşurare a reacţiei enzimatice. II-1. Notează pH-ul citit pentru soluţia tampon

pH-ul pentru soluţia tampon II-1. Completează tabelul cu valorile pH-ului înregistrat pentru fiecare eprubetă (de la 1 la 10). (3,0 puncte) Soluţie adăugată soluţie de HCl

0,05 mol·L-1 Soluţie de NaOH

0,1 mol·L-1

Numărul eprubetei 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

mL de soluţie adăugată

3 1,5 0,75 0,3 0 0,2 0,4 1 2 3

pH înregistrat

II-2. Identifică intervalul optim de pH pentru enzima peroxidază. (2 puncte)

Interval de pH:

II-3. Identifică eprubeta în care enzima peroxidază este cea mai activă. (1,5 puncte)

Numărul eprubetei: II-4. Estimează, pe baza rezultatelor experimentale, care dintre următoarele substanţe ar putea inhiba activitatea peroxidazei. Bifează în căsuţe. (0,5 puncte) Acid oxalic 0,1M

(COOH)2 NH4OH 0,1 M Na2CO3 0,1 M Acid acetic 0,1 M

(CH3COOH) Experimentul III. Determinarea vitaminei C din soluţia de varză.

III-1. Scrie mai jos ecuaţia semi-reacţiei de reducere, în mediu acid, a ionului iodat şi ecuaţia semireacţiei de oxidare a ionului de iodură. (1 punct, 0,5 puncte pentru fiecare semireacţie) Semiecuaţia reacţiei de reducere:(0,5 puncte)

Semiecuaţia reacţiei de oxidare:(0,5 puncte)

III-2. Combină ecuaţiile semireacţiilor şi scrie mai jos ecuaţia totală dintre ionii iodat şi iodură.(0,5p)



III-3. Completează tabelul dat pentru etapele titrării. (3,5 puncte)

Proba-1 Proba-2 Proba-3 (dacă este necesară)

Citirea iniţială a biuretei (mL)

Citirea finală a biuretei (mL)

Volumul de KIO3 utilizat (mL)

Media volumelor de soluţie de KIO3 (mL)

III-4. Calculează cantitatea, în moli, de ioni iodat care reacţionează pentru a forma iod. (1,5 puncte) Arată calculele tale aici:

Moli de IO3-:

III-5. Folosind ecuaţia reacţiei dintre ionii iodat şi ionii iodură, calculează cantitatea, în moli, de iod format. (2 puncte) Arată calculele tale aici: Moli de I2

-:



Experimentul IV. Măsurători pentru densitate (8 puncte) IV – 1. Pune în tabelul de mai jos datele corespunzătoare. (3x1,5 puncte)

Cantitatea de apă (ml)

Adâncimea de scufundare

(ml)

Cantitatea de suc de pomegranată (ml)

Cantitatea de suc de feykhoa (ml)

4.0 4.6 5.2

III-6. Pornind de la ecuaţia reacţiei de titrare, determină cantitatea, în moli, de acid ascorbic din sucul de varză. (1,5 puncte) Arată calculele tale aici:

Moli de acid ascorbic:

III-7. Calculează concentraţia, în mol/L, de acid ascorbic din sucul de varză. (1 punct)

Arată calculele tale aici:

Molaritatea acidului ascorbic:

III-8. Determină masa de acid ascorbic dintr-o probă de 30 mL de suc de varză. (0,5 puncte) Arată calculele tale aici:

Masa de acid ascorbic:



IV – 2. Scrie în spaţiul de mai jos ecuaţia pe care o foloseşti pentru a găsi densitatea sucurilor: (1,5 puncte)

IV – 3. Densitatea sucului de pomegranată:

pj

Densitatea sucului de feykhoa: fj

(2x1,0 puncte)

Experimentul V. Măsurători pentru rezistivitate V-1. Desenează circuitul pentru a măsura valorile curentului faţă de tensiune (0,5 puncte) Foloseşte simbolurile comune din tabelul de ma jos.

Voltmetru

Voltametru

Sursă de tensiune cu

ampermetru şi întrerupător

V-2. Pune în căsuţe valorile următore (0,5 puncte) Distanţa dintre electrozi d= Lăţimea electrozilor a= Greutatea electrozilor b= Suprafaţa efectivă a electrozilor A= V-3. Pune în tabel următoarele date (1,5x2 puncte) V-4. Rezistenţa sucului de pomegranată Rezistenţa sucului de feykhoa (1,0x2 puncte) V-5. Rezistivitatea sucului de pomegranată

V



Rezistivitatea sucului de feykhoa (0,5x2 puncte)

Sucul de pomegranată Tensiune

(V) Curent (A)

Sucul de feykhoa Tensiune

(V) Curent (A)

Probleme, concursuri, olimpiade 15 PRINCIPIUL REVERSIBILITĂŢII ...

Documents

Transcript of Probleme, concursuri, olimpiade 15 PRINCIPIUL REVERSIBILITĂŢII ...