Individuell skriftlig eksamen i NATURFAG 1, NA130-E 30 studiepoeng UTSATT EKSAMEN 25.05.10. Sensur faller innen 15.06.10. BOKMÅL Resultatet blir tilgjengelig på studentweb første virkedag etter sensurfrist, dvs. 16.06.10 (se http://www.hist.no/studentweb). Vi gjør oppmerksom på at frist for eventuelt å be om begrunnelse er 1 uke fra karakteren er bekjentgjort iht. lov om universiteter og høgskoler. Timer: 6 Hjelpemidler: Lommeregner. Tabeller i kjemi og fysikk, læreplaner etter Kunnskapsløftet Informasjon: Oppgavesettet er totalt på syv 7 sider og har i alt to 2 vedlegg, ett i fysikk og ett i kjemi. Alle oppgavene skal besvares, og kandidaten må ha minst 35 % riktige svar i begge fagene for at eksamen skal være bestått. Oppgavene i fysikk og kjemi må starte på nye sider, og heftes sammen i separate bunker. Fysikk Oppgave 1 Lys og lyd (30 %) I ett av kompetansemålene i naturfag etter 7. trinn i Kunnskapsløftet står det under Fenomener og stoffer Mål for opplæringen er at eleven skal kunne gjennomføre forsøk med lyd, hørsel og støy, beskrive og forklare resultatene og hvordan vi kan skjerme oss mot uønsket lyd a) Skriv kort om et forsøk innen tema lyd som kan brukes for å nå dette kompetansemålet. Ustyr, mål og metode må være i beskrivelsen. I lydlære ser vi på egenskaper hos lydbølger. b) En lydbølge har en frekvens på 34 Hz og lydfarten i lufta er 340 m/s. Hvor stor bølgelengde har lydbølgen? Hører vi denne frekvensen? På en konsert står gitaristen 2 m fra en høytaler. I denne avstanden blir lydintensiteten målt til 50 W/m 2. c) Hvor høyt er lydintensitetsnivået gitaristen opplever?
I lyslære studerer vi lysbrytningen når lyset går gjennom forskjellige stoffer. d) En lysstråle går fra luft til glass. Brytningsvinkelen er 30 o. Hvor stor er innfallsvinkelen når brytningsindeksen for glass er n =1,61? I optikk studerer vi egenskaper til linser. I Lærerplanverket, LK06, under kompetansemål etter 2. trinn, fenomener og stoffer, finner vi blant annet at Mål for opplæring er at eleven skal kunne gjøre forsøk med vann og lys og samtale om observasjonene e) Forklar hva en konkav og en konveks linse er. Lag en tegning som viser til hvordan lysstråler går gjennom en konveks linse og en konkav linse. Oppgave 2 Gasslovene (5 %) Et stempel presser luft fra 1 m 3 ned til 0,5 m 3. Trykket i stempelet endrer seg fra 5,0 10 5 Pa til en ny verdi. Denne prosessen skjer ved konstant temperatur. Hvor stort blir trykket når volumet blir 0,5 m 3? Oppgave 3 Energilovene - Termofysikk (15 %) En gass med trykket 5,0. 10 5 Pa blir tilført varme og utvider seg mot et friksjonsfritt stempel ved konstant trykk. a) Hvor stort arbeid gjør gassen mot omgivelsene når volumet øker med 0,50 m 3? b) Hvor stor er endringen i gassens indre energi når den tilførte varmen er 1,0 10 5 J? c) I termofysikk studerer vi energiomdanning og energioverføring. Hva sier termodynamikkens andre hovedsetning?
Oppgave 4 Bindinger og navnsetting (20 %) De fleste grunnstoffene i periodesystemet er metaller. Metaller har karakteristiske egenskaper som gjør dem svært verdifulle i samfunnet. a) Rene metaller har en spesiell binding. Hva heter denne bindingstypen, og hva er det som karakteriserer den? b) Denne bindingstypen gir metaller karakteristiske egenskaper. Gi noen eksempler på slike egenskaper. Bruk begrepene makro (fysiske egenskaper) og mikronivå (kjemiske egenskaper). c) Metaller reagerer med andre stoffer og danner salter. De fleste metallene finnes i naturen som salter. Forklar hva et salt er, og sett navn på følgende salter: 1) NaCl 2) Fe 2 S 3 3) Mg(OH) 2 4) CaSO 4 d) Kjemiske bindinger er mer enn bindinger i metaller og salter. Rene metaller opptrer som grunnstoffer mens salter er kjemiske forbindelser. I naturen er en svært stor del av de kjemiske forbindelsene ikke salter, men molekylforbindelser. Hvilke bindinger finner vi i og mellom molekyler og hva karakteriserer disse bindingene? e) Alle stoffer kan teoretisk finnes som både fast stoff, væske og gass. Vann er eksempel på et stoff som kan opptre i alle disse fasene innenfor et begrenset temperaturintervall. Bruk vann som utgangspunkt for å lage et enkelt konkretiseringsopplegg for 7. trinn for kompetansemålene i LK 06: Beskrive sentrale egenskaper ved gasser, væsker, faste stoffer og faseoverganger ved hjelp av partikkelmodellen Forklare hvordan stoffer er bygd opp, (og hvordan stoffer kan omdannes) ved å bruke begrepene atomer og molekyler Opplegget skal inneholde minst en praktisk aktivitet som forsøk, rollespill eller liknende. Oppgave 5 Reaksjonstyper (15 %) I Kunnskapsløftet (LK06) står det i læreplanen i naturfag under kompetansemål for 10. årstrinn: Mål for opplæringen er at elevene skal kunne Gjennomføre forsøk for å klassifisere sure og basiske stoffer Planlegge og gjennomføre forsøk med påvisningsreaksjoner, separasjon av stoffer i en blanding og analyse av ukjent stoff a) Hvilke reaksjonstyper kan du som lærer ta utgangspunkt i for å lage undervisningsopplegg med disse målene? Forklar hva som karakteriserer disse reaksjonstypene. b) Foreslå et forsøk du kan knytte til det første kompetansemålet over. Ta med noe om hvilke typer stoffer du vil bruke, og hvordan elevene kan klassifisere stoffene som enten sure eller basiske.
c) Enkelte metaller reagerer med vann. Blant annet gjelder det alle metallene i gruppe 1 og 2. Når kalsium reagerer med vann skjer reaksjonen: Ca (s) + 2 H 2 O (l) Ca(OH) 2(s) + H 2(g) I denne reaksjonen inngår to reaksjonstyper. Hvilke, og hvordan kan du se det av reaksjonslikningen (med hjelpemiddel)? Flett inn begrepene makro- og mikronivå. d) Hydrogengass kan også lages ved hjelp av sink og saltsyre. Hva skjer i reaksjonen og hvilken reaksjonstype er det snakk om? Hvordan kan elevene påvise at de produserer hydrogengass? Hva slags reaksjonstype er reaksjonen som viser påvisningen av H 2(g)? Oppgave 6 Organisk kjemi (15 %) I Kunnskapsløftet (LK06) står det også i læreplanen i naturfag under kompetansemål for 10. årstrinn: Mål for opplæringen er at elevene skal kunne Gjøre forsøk med og beskrive hydrokarboner, alkoholer og karboksylsyrer og noen vanlige karbohydrater Karbon står i en særstilling i periodesystemet fordi det vanligvis ikke danner ioner, men kan danne bindinger både med andre karbonatomer og andre grunnstoffer. Det er grunnlaget for den organiske kjemien. a) Den enkleste gruppen organiske forbindelser er hydrokarbonene. Forklar kort hvordan disse er bygd opp, og vis, ved eksempler, de tre hovedgruppene vi deler hydrokarbonene inn i. Vis også hvilken karakteristisk binding vi finner i de tre gruppene. b) Organiske forbindelser er svært utbredt både i naturen og som laboratorieprodukter. Det skyldes blant annet at det er enkelt å få karbonatomer til å binde seg til hverandre på ulike måter for eksempel i molekyler med åpne eller forgrenede kjeder eller i ringformede (sykliske) molekyler. Ofte er det snakk om isomere forbindelser. Hva ligger i begrepet isomeri, og hvilken form for isomeri finner vi i forbindelsene på neste side? Sett også navn på forbindelsene.
1. CH 3 CH CH CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 Cl Cl Cl Cl 2. CH 3 H H H H CH 2 CH 3 H CH 2 CH 2 CH 3 3. H CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 H H H c) Både for halogener (i fri tilstand) og hydrokarboner finner vi de minste molekylene som gasser, de litt større molekylene som væsker, og de største som faste stoffer ved romtemperatur. Gi en kort forklaring på hva dette skyldes.
Vedlegg 1 Formelark i fysikk v = λ. f Io = 1,0. 10-12 W/m2 L = 10 log I Io db n = sinα sinα i b K = 273 + o C P 1 V 1 = P 2 V 2 U = Q + W W = p V F = p A 1 N/m 2 = 1 Pa
Vedlegg 2 Periodesystemet Hentet fra "Tabeller og formler i kjemi, 2KJ og 3 KJ", Gyldendal undervisning, 1998.