EKSAMENSOPPGAVE. Administrasjonsbygget, rom Aud. Max.

Transkript

1 EKSAMENSOPPGAVE Eksamen i: MNF-6002 Videreutdanning i naturfag for lærere, Naturfag trinn 2 Dato: Mandag 26. september 2016 Tid: Kl 09:00 13:00 Sted: Administrasjonsbygget, rom Aud. Max. Tillatte hjelpemidler: Kalkulator med tomt dataminne Rom Stoff Tid: Fysikktabeller Vedlegg: Formelsamling fysikk (side 6) Det periodiske system (side 7) Spenningsrekka (side 8) Oppgavesettet er på 8 sider inklusiv forside Kontaktperson under eksamen: Annfrid Sivertsen Tlf: / Carita Varjola Tlf: / NB! Det er ikke tillatt å levere inn kladd sammen med besvarelsen

2 NB! Alle deloppgavene teller like mye i vurderingen. Oppgave 1 (33,3%) a) Gjør rede for tre ulike typer varmetransport (energioverføring). b) Solas utstrålte effekt er 3, W. Finn innstrålingstettheten på jorda (ved ekvator) for strålingen fra sola. Se bort fra absorpsjon i atmosfæren. Avstanden mellom sola og jorda er dd = 1, m. c) Finn bølgelengdene for stråling som emitteres fra sola og jorda. Bruk Figur 1 til å bestemme hvilken type stråling disse bølgelengdene tilsvarer. Overflatetemperaturen på sola og jorda er Tsol =5, K og Tjorda =288 K. Figur 1 d) Forklar begrepene drivhusgass og albedo. Gjør rede for hvilken betydning de har for jordas varmebalanse (strålingsbalanse). e) Gjør rede for 3 ulike metoder for CO2-lagring. Hvilke utfordringer er knyttet til lagring av CO2?

3 Oppgave 2 (33,3%) a) En kloss med masse m=1,3 kg slippes fra ro og sklir ned et skråplan. Det virker en friksjon mellom klossen og planet. Etter at klossen har forflyttet seg fra høyden ha til hb har den oppnådd en fart v =1,1 m/s. Høydeforskjellen mellom ha og hb er 1,0m. Finn arbeidet friksjonskraften har utført i løpet av denne bevegelsen. Se Figur 2. Benytt at tyngdeakselerasjon er g = 9,81 m/s 2. Figur 2 b) Figuren nedenfor viser effektkurven for en vindturbin av typen MOD-5B. På grafen er den gjennomsnittlige vindhastigheten markert. Figur 3 Forklar hva mer vi kan lese fra grafen. Vis deretter ved regning hva den maksimale effekten fra en MOD-5B vindturbin er. Bladene til vindturbinen spenner ut en sirkel med diameter d = 67 m. Vindturbinens virkningsgrad (Cp) er 25%. Anta lufttetthet på 1,2 kg/m 3.

4 c) Vi har et 1,0 GW kraftverk som benytter biomasse. Energien vi får når vi brenner biomasse er 19 MJ/kg. Dette er også kjent som brennverdi. Hvor mye biomasse vil gå med til å holde produksjonen gående i et døgn? d) Bioenergi sies å være karbonnøytral. Hva menes med dette utsagnet? Hvilke fordeler og ulemper har vi ved bruk av bioenergi? e) Figur 4 viser en skisse av en spole med kun én vinding som står i et område med konstant magnetfelt. Ved t = 0 er vinkelen mellom arealvektoren og magnetfeltet lik 0 (αα = 0). Spolen roteres som vist på figuren. Etter t = 2,0 s er αα = 60. Finn den elektromotoriske spenningen (ems) som induseres når arealet til spolen er A=0,0050 m 2 og magnetfeltet er B=3, T. Hva kunne vi gjort for å øke spenningen (emsen) vi får fra en spole som befinner seg i et magnetfelt? Figur 4

5 Oppgave 3 (33,3%) (1) NN 2 HH 5 + (aaaa) NN 2 (gg) + 5HH + (aaaa) + 4ee (2) NNOO 3 (aaaa) + 4HH + (aaaa) + 3ee NNNN(gg) + 2HH 2 OO(ll) a) Ovenfor er det oppgitt likning for to halvreaksjoner, oppgi alle oksidasjonstall i begge halvreaksjonene. b) Hvilket stoff er blitt oksidert og hvilket er blitt redusert? Angi også hva som er oksidasjons- og hva som er reduksjonsmiddel. Svarene må begrunnes. c) Skriv en balansert totallikningen for redoksreaksjonen. d) Er redoksreaksjonen spontan? Svaret må begrunnes. Forklar hva som menes med spontanitet, og gi eksempler på to ulike spontane redoksreaksjoner som har stor samfunnsmessig betydning. e) I hverdagen er vi vant til å forholde oss til at det er en sammenheng mellom kokepunkt og temperatur, eksempelvis vil de fleste si at vann koker ved 100 C. Gi en forklaring på hvorfor dette er en vanlig forståelse av kokepunkt ut fra det du vet om varmepumper, og formuler en mer korrekt definisjon av kokepunkt. Gi også eksempler på hvor kokepunkt til vann ikke vil være 100 C.

6 Side 6 av 8 Formelsamling - Fysikk EE kk = 1 2 mmvv2 EE pp = mmmmh EE pp = 1 2 kkxx2 WW = FF ss WW FF = EE kk PP = WW tt PP = EE tt 1 2 mmvv mmmmh 1 = 1 2 mmvv mmmmh 2 ηη = nnnnnnnnnnnnnn eeeeeeeeeeee ttttttttørrrr eeeeeeeeeeee φφ = AAAAAAAAAA(αα) εε = φφ tt εε = NN φφ tt VV 2 = NN 2 NN 1 VV 1 PP = ηηηηhρρρρ PP = II AA FFFF = VV mm II mm VV OOOO II SSSS ff = vv λλ ff = 1 TT PP vvvvvvvv = ππ 2 ρρrr2 vv 3 MM = EE = utstrålt effekt areal innstrålt effekt areal MM = εεεεtt 4 = PP AA = PP AA CC pp = effekt vindturbin effekt vind AA sssssskkkkkk = ππrr 2 AA kkkkkkkk = 4ππrr 2 = PP vvvvvvvvvvvvvvvvvvvv PP vvvvvvvv λ mmmmmmmm = αα TT nn = mm MM II = QQ tt VV = WW AAAA qq RR = VV II PP = II VV Konstanter: Wiens forskyvningslov-konstanten: αα = 2, mk Planckkonstanten: h = 6, Js Stefan-Boltzmann-konstanten: σσ = 5, W m 2 K 4.

7 Side 7 av 8 Det periodiske system UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no

8 Side 8 av 8 Spenningsrekka - Tabell over utvalgte halvcellepotensialer UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / / postmottak@uit.no / uit.no