IJSO Aufgaben(Physik+Bio+Chemie)

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  • IJSO Aufgaben(Physik+Bio+Chemie)

    hi
    ich hab hier die aufgaben eingescannt und geuppt
    wäre schön wenn sie gelöst werden:

    SONNE, LUFT UND MEHR
    Die Energiequelle des Planeten Erde ist die Sonne. Fast alle Organismen beziehen ihre Energie von ihr. Wir Menschen nutzen einen Teil der in fossilen Brennstoffen gespeicherten Sonnenenergie, wenn wir in Autos Treibstoffe oder in Kraftwerken zur Strom¬erzeugung Kohle verbrennen. Bei diesen Prozessen werden große Mengen Kohlenstoffdioxid (C02) freigesetzt und gelangen in die Atmosphäre. Kohlenstoffdioxid wirkt dort, neben anderen Gasen, als Treibhausgas und sorgt für eine Klimaerwärmung, in deren Folge beispielsweise die Polkappen schmelzen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler warnen davor, dass ein erhöhter Kohlen¬stoffdioxidanteil in der Atmosphäre sich dramatisch auf die Ökosysteme in unseren Ozeanen auswirken könnte, so zum Beispiel auf Korallenriffe (siehe auch ifm-geomar.de). In den folgenden beiden Aufgaben sollst du die Vorgänge und Wechselwirkungen im System Atmosphäre-Ozean genauer untersuchen.

    Die Sonne als Energielieferant unseres Planeten

    Das folgende Experiment, das an einem sonnigen Tag durchgeführt werden sollte, vermittelt dir ein Gefühl dafür, wie viel Energie von der Sonne geliefert wird. Die Strahlungsleistung der Sonne pro Flächeneinheit oberhalb des Atmosphäreneinflusses bei mittlerem Sonnenabstand und senkrechtem Strahleneinfall wird als Solarkonstante (S) bezeichnet. Finde mit dem Experiment die Größen¬ordnung der Solarkonstante heraus.

    Experiment 1
    Zur Durchführung des Versuchs brauchst du einen transparenten Plastikbecher mit möglichst dünnen Wänden (z.B. Partybecher), dunkel gefärbtes Wasser (z.B. Kaffee oder verdünnte Tinte), eine Stoppuhr und ein empfindliches Thermometer, das einen Temperaturunterschied von 0,1 K pro 5 bis 10 Sekunden zuverlässig misst. Hierfür eignet sich zum Beispiel ein digitales Küchen¬thermometer.
    Gieße in den Plastikbecher dunkel gefärbtes Wasser. Lass das Wasser so lange im Schatten stehen, bis es die Außentemperatur angenommen hat. Stelle den Becher anschließend in die Sonne und miss, wie sich die Temperatur mit der Zeit ändert.

    Aufgabe 1
    a) Beschreibe deinen experimentellen Aufbau und deine Messmethode in Experiment 1. Bestimme mit Hilfe deiner Mes¬sungen in Experiment 1 den Wert der Solarkonstanten.

    b) Genaue Messungen der Solarkonstanten haben für S einen Wert von 1367 W/m2 ergeben. Nenne drei Gründe, warum die Strahlungsleistung der Sonne, die wir an der Erdoberfläche messen, nicht konstant ist. Gib zwei mögliche Fehlerquellen in deinem Experiment an.

    c) Die durch Verbrennung von fossilen Energieträgern bzw. aus Wasser- und Kernkraftwerken usw. nutzbar gemachte Energie betrug 2005 etwa 3,3 x 1020 J. Vergleiche die daraus resultierende Leistung pro Flächeneinheit mit der von der Sonne gelieferten Energie.


    Rückseite des Arbeitsblattes:

    Mehr Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre - die Ozeane in Gefahr

    So oder ähnlich lauten immer wieder Meldungen in der Presse. Ein Teil des gasförmigen Kohlenstoffdioxids aus der Atmosphäre löst sich im Meerwasser. Von diesem reagiert wiederum ein Teil mit dem Meerwasser. Einige marine Organismen (zum Beispiel Muscheln, Schnecken und Korallen) bauen aus Kohlenstoffdioxid Karbonate auf, um daraus Schutzstrukturen zu bilden. Sterben marine Organismen, können in den Lebewesen vorhandene organische Kohlenstoffverbindungen oxidiert werden. Dann wird Kohlenstoffdioxid freigesetzt, der von anderen Organismen vielseitig genutzt wird. Zur Untersuchung dieses Kreislaufs kannst du zwei Experimente durchführen.

    Besorge dir für die Experimente 2 und 3 zunächst folgende Materialien: Kohlensäurehaltiges Mineralwasser, Universalindikator (als Papier, Teststäbchen oder Lösung), 50 ml Haushaltsessig oder frisch gepressten Zitronensaft, Muschelschalen oder Schnecken¬gehäuse, einen Mörser mit Pistill.

    Experiment 2
    Ermittle den pH-Wert einer Probe Mineralwasser. Entferne die Kohlensäure durch Aufkochen. Kühle anschließend die Probe auf Raumtemperatur ab und bestimme erneut den pH-Wert.

    Experiment 3
    Bestimme mit dem Universalindikator den pH-Wert von Essig bzw. Zitronensaft. Tropfe ein wenig Essig bzw. Zitronensaft auf die Muschelschale oder das Schneckengehäuse. Zerreibe ein kleines Stück der Muschelschale oder des Schneckengehäuses zu einem feinkörnigen Pulver. Gib einige Tropfen des Essigs bzw. des Zitronensafts auf das Pulver.

    Aufgabe 2
    a) Protokolliere beide Experimente sorgfältig mit Durchführung, Beobachtungen und Deutungen.

    b) Gib die Reaktionsgleichungen (mehrstufig) für die Reaktion von Kohienstoffdioxid mit Wasser an.

    c) Informiere dich über marine Organismen, die am Kohlenstoffkreislauf der Ozeane teilnehmen. Nenne zwei Planktonarten, die karbonatische Schutzstrukturen bilden. Entscheide, ob diese Schutzstrukturen aus Calciumcarbonat oder Calcium-hydrogencarbonat gebildet werden. Begründe deine Entscheidung.

    d) Formuliere die Reaktionsgleichung, wenn im Meerwasser aus Calcium- und Hydrogencarbonationen die Verbindung Calciumcarbonat gebildet wird.

    e) In der Apotheke wird natürliche Heilkreide angeboten. Dir selbst ist Kreide wahrscheinlich vertrauter aus dem Schul-unterricht. In Bild 1 und Bild 2 findest du unter dem Mikroskop vergrößerte Aufnahmen von verschiedenen Kreiden. Ordne den Bildern zu, ob es sich um Heilkreide oder Tafelkreide handelt. Begründe deine Auswahl. Eine der Kreideproben schäumt auf, wenn man verdünnte Säure zugibt, die andere nicht. Deute diese Beobachtung.

    f) Nutze deine Versuchsergebnisse, um einen möglichen Zusammenhang zwischen dem Kohlenstoffdioxidgehalt der Atmo-sphäre und der Zerstörung von Korallenriffen herzustellen.




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