EUSO 2013: Test 1

11. Europäische
Science Olympiade
Test 1
Antwortbogen
Luxemburg, 19. März 2013
Land: LUXEMBURG
Team:
Namen und Unterschriften:
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
LUXEMBURG – Test 1 – Antwortbogen
Seite 2/8
____________________________________________________________
Aufgabe 1: Bestimmung von SiO2 in Wasser
Aufgabe 1.1: Erstellen der Kalibrierlösungen (8 Punkte)
SiO2-Konzentration in der gegebenen Stammlösug:
____________mg/L
Volumen der Stammlösung, das zum Herstellen
der 50-fachen Verdünnung in dem 10 mL-Falcon benötigt wird:
____________ mL
SiO2-Konzentration in den Kalibrierlösungen (gebt 3 signifikante Stellen an):
Lösung B (mL)
Wasser
(mL)
1
0
2
2
0,1
1,9
3
0,2
1,8
4
0,4
1,6
5
0,8
1,2
6
1,6
0,4
SiO2Konzentration[mg/L]
Aufgabe 1.2: Erstellen der Kalibrationskurve (17 Punkte)
1.2.1
Vervollständigt die folgende Tabelle:
SiO2Konzentration
[mg/L]
1
2
3
4
5
6
Unknown 1
Unknown 2
Unknown 3
Absorption bei
800 nm
LUXEMBURG – Test 1 – Antwortbogen
Seite 3/8
____________________________________________________________
1.2.2
Tragt die gemessene Absorption für jede Kalibrierlösung gegen die Konzentration auf einem Blatt
Millimeterpapier auf (absorption en fonction de la concentration).
1.2.3 Berechnet den Anstieg (pente) und die Geradengleichung (équation de la droite) der ermittelten
Kalibrierkurve (auf dem Diagrammblatt).
1.2.4
Fügt die gemessenen Absorptionen für die unbekannten Proben in euer Diagramm ein.
1.2.5
Bestimmt die SiO2-Konzentration der unbekannten Proben sowohl graphisch als auch rechnerisch.
Gebt das Ergebnis mit 3 signifikanten Stellen an.
SiO2 [mg/L] -
SiO2 [mg/L] -
graphisch
rechnerisch
Unknown 1
Unknown 2
Unknown 3
Aufgabe 1.3: Fehlerbetrachtung (5 Punkte)
1.3.1
Gebt an, ob die folgenden Sätze richtig oder falsch sind.
Richtig
Das vorgeschlagene Experiment wurde so angelegt, dass systematische
Fehler vermieden werden.
Eine Reduktion der statistischen (zufälligen) Fehler könnte erreicht werden,
indem die Versuchsdurchführung für die unbekannten Proben wiederholt und
der Mittelwert aus den Einzelwerten gebildet wird.
Für dieses Experiment gilt, sollten Proben in den nicht-linearen Bereich der
Kalibrierkurve fallen, würde eine Verdünnung der Proben präzisere
Ergebnisse für die SiO2-Konzentration liefern, als das Benutzen einer nichtlinearen Ausgleichskurve.
Das gesamte Experiment könnte in Glasküvetten durchgeführt werden, ohne
dass die Genauigkeit des Ergebnisses beeinflusst wird.
Eine Ein-Punkt-Kalibrierung, die durch den Koordinatenursprung
gezwungen wird, würde die gleiche Genauigkeit wie die hier vorgeschlagene
6-Punkt-Kalibrierung liefern.
Falsch
LUXEMBURG – Test 1 – Antwortbogen
Seite 4/8
____________________________________________________________
Aufgabe 2: Diatomeen – Leben in einer Kieselsäurebox
Aufgabe 2.1 Identifizierung von Diatomeenarten (4 P)
Identifiziere die Arten mit Hilfe des Fotografie-Bestimmungsschlüssel und bestimme deren
durchschnittliche Länge.
Mittlere Länge in μm
Diatomeenart
Navicula cryptotenella (NCTE)
Amphora pediculus (APED)
Mayamaea permitis (MPMI)
Nitzschia dissipata (NDIS)
Aufgabe 2.2 Bestimmung der Wasserqualität zweier Flüsse in Luxemburg (24 P)
Identifiziere die anwesenden Arten, trage für jede deren Namen, den entsprechenden Code und die
Gesamtanzahl (A = Häufigkeit) in die Tabelle ein. Berechne (S*V*A) und (V*A) für jede Art und
anschließend die Summe (Ʃ). Die Werte für (S) & (V) für jede Art findest du in Tabelle 1.
Fluss “Syre”:
(A)
Art - CODE
Diatomeen-Artname
Summe (Ʃ)
IPS (1 - 20)
Biologische Qualität von “Syre”
Anzahl der
Schalen
(S)
(V)
----------
(S*V*A)
(V*A)
LUXEMBURG – Test 1 – Antwortbogen
Seite 5/8
____________________________________________________________
Fluß “Gander”:
(A)
Art - CODE
Diatomeen-Artname
Anzahl der
Schalen
(S)
(V)
(S*V*A)
----------
Summe (Ʃ)
IPS (1 - 20)
Biologische Qualität von “Gander”
Frage 2A: Diatomeen & Technologie (1 P)
Alfred Bernhard Nobel (1833-1896) war ein
berühmter schwedischer Chemiker, Ingenieur und
Erfinder. Er verwendete sein Vermögen, um posthum
den berühmten Nobelpreis ins Leben zu rufen. Er
benutzte Kieselgur (fossilierte Diatomeenreste), ein
silikathaltiges Sedimentgestein für seine berühmteste
Erfindung. Welche der folgenden Entdeckungen
machte ihn berühmt und reich?
Crackverfahren für Benzin
Solarzellen (photovoltaische Zellen)
Dynamit
Fensterglas
Quarz-Oszillatoren in Uhren
(V*A)
LUXEMBURG – Test 1 – Antwortbogen
Seite 6/8
____________________________________________________________
AUFGABE 3: SiO2 IN SOLARZELLEN
Frage 3A (5 Punkte)
Welcher der folgenden Faktoren wird zu einer Reduzierung des Wirkungsgrades dieses Solarmoduls
führen?
Kreuze bei jedem Faktor die richtige Antwort ("Ja" oder "Nein") an!
Parameter
Ja
Nein
Eine Reduzierung von N
Eine Vergrößerung der Fläche des Kontaktgitters
Die Reflektion eines Teils des einfallenden Lichtes
Die Wahl eines Zellenmaterials mit einer geringeren Quantenausbeute
Eine Erhöhung der Photonenenergie (nehmt eine gleichbleibende Quantenausbeute an)
Eine stärkere Verschmutzung der Glasschicht
Eine dickere n-dotierte Halbleiterschicht
Eine dickere p-dotierte Halbleiterschicht
Die Verwendung eines Lastwiderstandes mit sehr hohem Widerstandswert
Die Verwendung eines Lastwiderstandes mit sehr niedrigem Widerstandswert
Aufgabe 3.1: Leerlauf-Spannung Uoc (force électro-motrice) und Kurzschlussstromstärke Isc (intensité de courant court-circuit) (2 Punkte)
Nummer der Lichtquelle
Nummer der Solarzelle
Leerlaufspannung Uoc
Kurzschlussstromstärke Isc
LUXEMBURG – Test 1 – Antwortbogen
Seite 7/8
____________________________________________________________
Aufgabe 3.2: Strom-Spannung- und Leistung-Spannung-Charakteristik (14 Punkte)
I
Punkt der höchsten
Leistung
U
P
Im
Um
Pm
LUXEMBURG – Test 1 – Antwortbogen
Seite 8/8
____________________________________________________________
Frage 3B (2 Punkte)
Der Wirkungsgrad Eurer Solarzelle (vgl. Formel 1) beträgt an dem Punkt der höchsten Leistung etwa 8%.
Wie groß ist damit die pro Flächeneinheit (par unité de surface) auf die Solarzelle einfallende
Strahlungsleistung in Eurem Experiment?
Leistung des einfallenden
Flächeneinheit (W/m2)
Lichts
pro
Aufgabe 3.3: Zusammenschaltung von Solarzellen (6 Punkte)
Nummer der
Solarzelle
Reihenschaltung
I (mA)
Erste Zelle
40
Zweite Zelle
40
Zellen
Reihenschaltung
in
40
Nummer der
Solarzelle
Parallelschaltung
U
I
U (V)
Erste Zelle
0,40
Zweite Zelle
0,40
Zellen
Parallelschaltung
in
Frage 3C (4 Punkte)

Wie viele Zellen müssen dazu in Reihe geschaltet werden?

Wie viele dieser Reihenelementen müssen dazu parallel geschaltet werden?
Anzahl an Zellen in Reihenschaltung
Anzahl an Reihenelementen in Parallelschaltung
0,40