Εξετάσεις Φυσικής για τα τμήματα Βιοτεχνολ. / Ε.Τ.Δ.Α Ιούνιος 2014 (α) Ονοματεπώνυμο...Τμήμα...Α.Μ...

Transcript

1 Εξετάσεις Φυσικής για τα τμήματα Βιοτεχνολ. / Ε.Τ.Δ.Α Ιούνιος 2014 (α) Ονοματεπώνυμο...Τμήμα...Α.Μ... Σημείωση: Διάφοροι τύποι και φυσικές σταθερές βρίσκονται στην τελευταία σελίδα. Θέμα 1ο (20 μονάδες) α) Τι ονομάζουμε ιξώδες ρευστού και που οφείλεται; β) Με ποιο όργανο μπορούμε να μετρήσουμε το ιξώδες ρευστού; Περιγράψτε πως λειτουργεί. γ) Γιατί το κέτσαπ ρέει από το μπουκάλι μόνο αφού το χτυπήσουμε; Τι είδους ρευστό είναι το κέτσαπ; δ) Ποια από τις παρακάτω καμπύλες για το ιξώδες (η) σε συνάρτηση με την τάση (Τ) αντιστοιχεί στο κέτσαπ; Θέμα 2ο (20 μονάδες) α) Πόση είναι η μεταβολή της ενθαλπίας, εντροπίας και ελεύθερης ενέργειας Gibbs σε ένα κυβικο εκατοστό νερού όταν αυτό παγώσει στους 0 C;

2 β)υπολογίστε ποια είναι περίπου η μέση απόσταση των μορίων νερού. Θέμα 3ο (20 μονάδες) Ορισμένα βιολογικά υλικά είναι τόσο λεπτά που όταν τα παρατηρούμε με κοινό μικροσκόπιο είναι σχεδόν διαφανή και συνεπώς πολύ δύσκολο να παρατηρηθούν. Περιγράψτε 2 είδη νέων οπτικών μικροσκοπίων που λύνουν αυτό το πρόβλημα. Ποια ποσότητα βελτιώνουν και πως ορίζεται αυτή; Θέμα 4ο (20 μονάδες) α) Συμπληρώστε τα σωματίδια που λείπουν από την ακόλουθη ραδιενεργή διάσπαση. Τι είδους διάσπαση είναι αυτή και ποιο από τα προϊόντα προκαλεί βιολογικές επιπτώσεις; 1 3 H ----> 2 3 He +... β) Ποια ταχύτητα πρέπει να έχει το σωματίδιο που παράγεται από την παραπάνω ραδιενεργό διάσπαση ώστε να προκαλέσει ιονισμό ενός ατόμου υδρογόνου;

3 Θέμα 5ο (20 μονάδες) Ο δείκτης διάθλασης ενός υλικού κυμαίνεται μεταξύ n=1,7 για λ=400 nm και n=1,5 για λ=700 nm. Μια δέσμη λευκού φωτός ( nm) στο κενό, πέφτει πλάγια πάνω σε επιφάνεια του υλικού. α) Εκτρέπεται περισσότερο το Α) κόκκινο φως Β) πράσινο φως Γ) ιώδες φως Δ) κανένα από τα παραπάνω ; Εξηγείστε την απάντηση σας: β) Βάσει του (α), η εστιακή απόσταση ενός συγκλίνοντος φακού από αυτό το υλικό, είναι μεγαλύτερη για: Α) κόκκινο φως Β) πράσινο φως Γ) ιώδες φως Δ) κανένα από τα παραπάνω γ) ) Βάσει του (β), υπολογίστε την μορφή και θέση του ειδώλου σημειακής πηγής λευκού φωτός που βρίσκεται στην θέση Κ στο παρακάτω διάγραμμα. O συγκεκριμένος φακός από το υλικό αυτό, έχει ακτίνες καμπυλότητας R 1 =R 2 =7 cm. Σχεδιάστε διάγραμμα ακτίνων και το είδωλο της πηγής. Είναι και το είδωλο σημειακό; Πως λέγεται το φαινόμενο που παρατηρούμε αναφορικά με το χρώμα;

4 g=10 m/s 2 1 Pa = 1 N/m 2 1 bar = 10 5 Pa 1 atm = 1,013 x 10 5 Pa = 1,013 bar 1 mm Hg = 1 torr = 133,3 Pa 1 cal = 4,186 J Σταθερά αερίων R = 8,314 J/mol K Αριθμός Avogadro N = 6,023 x μόρια/mol C p (ειδ. θερμότητα vερού) = 4190 J / Kg K =1 cal/ g K C p (ειδ. θερμότητα πάγου) = 2100 J / Kg K L f ( θερμότητα τήξης πάγου ) = 3,34 x 10 5 J / Kg L v ( θερμότητα εξαέρωσης νερού ) = 2,25 x 10 6 J / Kg Σταθερά Stefan-Boltzmann σ = 5.67 x 10-8 W/m 2 K Σταθερά Boltzmann k B = 1,380 x J/K Σταθερά Planck h = 6,626 x J. s Mαζα ηλεκτρονίου m e = 9,109 x Kg Mαζα πρωτονίου m p = 1,672 x Kg Mαζα νετρονίου m n = 1,673 x Kg Hλεκτρονιοβόλτ 1 ev = 1,602 x J Ενεργειακές στάθμες υδρογόνου Ε n = -13,6 ev/n 2 Ταχύτητα φωτός = 3 x 10 8 m/s Χρόνος υποδιπλασιασμού T 1/2 = ln2/ λ = 0,693 / λ 1 Ci = 3,7 x Bq (διασπάσεις/sec) 1 rad = 0,01 J /Kg =0,01 Gy Τ 1/2 =5730 χρόνια για τον 14 C

5 Εξετάσεις Φυσικής για τα τμήματα Βιοτεχνολ. / Ε.Τ.Δ.Α Σεπτέμβριος 2014 (β) Ονοματεπώνυμο...Τμήμα...Α.Μ... Σημείωση: Διάφοροι τύποι και φυσικές σταθερές βρίσκονται στην τελευταία σελίδα. Θέμα 1ο (20 μονάδες) α) Τι ονομάζουμε επιφανειακή τάση ρευστού και που οφείλεται; Με ποιο μέγεθος την μετράμε; β) Εξηγείστε (σε μοριακό επίπεδο) για ποιο λόγο οι σταγόνες νερού, σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας είναι σφαιρικές. γ) Ενας τριχοειδής σωλήνας βυθίζεται σε νερό στην επιφάνεια της θάλασσας. Αντιστοιχήστε τα παρακάτω σχήματα με τις παρακάτω περιγραφές : - νερό υψηλής θερμοκρασίας που δεν διαβρέχει το υπόστρωμα σωλήνα. - νερό χαμηλής θερμοκρασίας που δεν διαβρέχει το υπόστρωμα σωλήνα. - νερό υψηλής θερμοκρασίας που διαβρέχει το υπόστρωμα σωλήνα. - νερό χαμηλής θερμοκρασίας που διαβρέχει το υπόστρωμα σωλήνα. δ) Πόση είναι η πίεση στο εσωτερικό του σωλήνα Β, στο ίδιο ύψος με αυτό της επιφάνειας της θάλασσας και γιατί; Θέμα 2ο (20 μονάδες) Μια κυλινδρική κονσέρβα ακτίνας 5 cm και ύψους 10 cm τοποθετείται σε βραστό νερό θερμοκρασίας 120 C για να αποστειρωθεί. Τα τοιχώματα της κονσέρβας αποτελούνται από μέταλλο πάχους 1 mm και συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας 67 W/m K. Η θερμοκρασία του περιεχομένου της κονσέρβας είναι αρχικά ιση με 20 C. α) Μπορείτε να δώσετε κάποια εξήγηση για το με ποιο τρόπο το νερό για αποστείρωση μπορεί να έχει θερμοκρασία μεγαλύτερη από 100 C και να παραμένει σε υγρή κατάσταση;

6 β) Υπολογίστε τον ρυθμό μεταφοράς θερμικής ενέργειας στο εσωτερικό της κονσέρβας. Θέμα 3ο (20 μονάδες) Το πώμα ενός μπουκαλιού γεμάτου με αμμωνία (ΝΗ 3 ), που βρίσκεται σε απόσταση 5 m από εμάς, ανοίγεται και η μυρωδιά της φθάνει σε εμάς μετά από μερικά δευτερόλεπτα. α) Σχεδιάστε την μορφή της καμπύλης Maxwell κατανομής ταχυτήτων για τα μόρια αμμωνίας. Ποια μεγέθη είναι στους άξονες του διαγράμματος; Σχεδιάστε επίσης (με διακεκομμένη γραμμή), στο ίδιο διάγραμμα, μια καμπύλη σε μεγαλύτερη θερμοκρασία. β) Υπολογίστε την μέση ταχύτητα των μορίων αμμωνίας σε θερμοκρασία δωματίου (23 C). Υπενθυμίζεται ότι η ατομική μάζα αζώτου είναι 14. γ) Σύμφωνα με την τιμή της ταχύτητας που βρήκατε στο (β), θα έπρεπε να αισθανθούμε την μυρωδιά της αμμωνίας μέσα σε κλάσμα του δευτερόλεπτου αντί σε μερικά δευτερόλεπτα. Που οφείλεται αυτή η διαφορά; Θέμα 4ο (20 μονάδες) α) Τι είναι η περίθλαση φωτός; Περιγράψτε και σχεδιάστε το διαμόρφωμα περίθλασης φωτός από μια σχισμή.

7 β) Πως το φαινόμενο της περίθλασης χρησιμοποιείται για να προσδιορίσουμε την δομή βιολογικών μακρομορίων όπως οι πρωτεΐνες και το DNA; Θέμα 5ο (20 μονάδες) Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με φάσμα που φαίνεται στο σχήμα (1) περνά μέσα από δείγμα αερίου υδρογόνου. Το φάσμα ακτινοβολίας που εξέρχεται, φαίνεται στο σχήμα (2). Η καμπύλες εκφράζουν ένταση ακτινοβολίας Ι σε συνάρτηση με το μήκος κύματος λ. α) Το φάσμα 2 είναι : A) φάσμα απορρόφησης ορατού Β) φάσμα απορρόφησης υπερύθρου Γ) φάσμα εκπομπής υπεριώδους Δ) φάσμα εκπομπής μικροκυμάτων β) Οι γραμμές στο φάσμα οφείλονται σε : Α) διεγέρσεις ηλεκτρονίων σε ανώτερες στάθμες ενέργειας Β) αποδιεγέρσεις ηλεκτρονίων σε κατώτερες στάθμες ενέργειας Γ) διεγέρσεις δονητικών καταστάσεων μορίων σε ανώτερες στάθμες ενέργειας Δ) αποδιεγέρσεις δονητικών καταστάσεων μορίων σε κατώτερες στάθμες ενέργειας γ) Κάνετε ένα διάγραμμα ενεργειακών σταθμών και εξηγείστε πως παράγονται οι συγκεκριμένες 3 φασματικές γραμμές. δ) Τι χρώμα θα έχει η ορατή ακτινοβολία που εξέρχεται από το δείγμα;

8 g=10 m/s 2 1 Pa = 1 N/m 2 1 bar = 10 5 Pa 1 atm = 1,013 x 10 5 Pa = 1,013 bar 1 mm Hg = 1 torr = 133,3 Pa 1 cal = 4,186 J Σταθερά αερίων R = 8,314 J/mol K Αριθμός Avogadro N = 6,023 x μόρια/mol C p (ειδ. θερμότητα vερού) = 4190 J / Kg K =1 cal/ g K C p (ειδ. θερμότητα πάγου) = 2100 J / Kg K L f ( θερμότητα τήξης πάγου ) = 3,34 x 10 5 J / Kg L v ( θερμότητα εξαέρωσης νερού ) = 2,25 x 10 6 J / Kg Σταθερά Stefan-Boltzmann σ = 5.67 x 10-8 W/m 2 K Σταθερά Boltzmann k B = 1,380 x J/K Σταθερά Planck h = 6,626 x J. s Mαζα ηλεκτρονίου m e = 9,109 x Kg Mαζα πρωτονίου m p = 1,672 x Kg Mαζα νετρονίου m n = 1,673 x Kg Hλεκτρονιοβόλτ 1 ev = 1,602 x J Ενεργειακές στάθμες υδρογόνου Ε n = -13,6 ev/n 2 Ταχύτητα φωτός = 3 x 10 8 m/s Χρόνος υποδιπλασιασμού T 1/2 = ln2/ λ = 0,693 / λ 1 Ci = 3,7 x Bq (διασπάσεις/sec) 1 rad = 0,01 J /Kg =0,01 Gy Τ 1/2 =5730 χρόνια για τον 14 C