Bachelortest: Lösungen. 1) Um welchen Faktor ist ein Elektron leichter als ein Proton?

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1 Fakultät 13 WiSe 11/12 Bachelortest: Lösungen 15 Fragen 1) Um welchen Faktor ist ein Elektron leichter als ein Proton? Ein Elektron besitzt ca. der Masse eines Protons. 2) Wie lautet die stimmige Reaktionsgleichung zu Al + HCl AlCl 3 + H 2? 2Al + 6HCl 2AlCl 3 + 3H 2 3) Durch welchen subatomaren Vorgang entsteht ein Atomspektrum? Der Vorgang ist der Übergang von Elektronenzwischen Schalen. 4) Was versteht man unter der Oktettregel? Jedes Atom einer kovalenten Bindung strebt den Zustand einer vollbesetzten Valenzschale mit acht Elektronen an. (Edelgaszustand: s 2 p 6 ). 5) Was versteht man unter einer kovalenten Bindung? Die Art der chemischen Bindung, bei der sich Atome Elektronen teilen, heißt kovalente Bindung. 6) Was versteht man unter einer Aussage in der Aussagenlogik? Ein sprachliches Gebilde, das seinem Inhalt nach entweder wahr oder falsch ist, nennt man eine Aussage.

2 7) Wie lautet die Wahrheitswertetabelle der Konjunktion? A B A B w w w w f f f w f f f f 8) Was versteht man unter einem Term? Jede Zahl ist ein Term. Jede Variable ist ein Term. Summe, Produkt, Differenz und Quotient zweier Terme ist wieder ein Term. 9) Wie lautet die erweiterte Koeffizientenmatrix zu folgendem linearen Gleichungssystem: 10) Wie lauten drei der Rechenregeln für die Matrizenmultiplikation? 11) Wie lauten die Einheitensymbole der sieben SI-Einheiten? M, kg, s, A, K, mol, cd 12) Welches Wort steht sprachlich in einem Satz über die Beziehung zweier Größen für den Bruchstrich? In einem Satz steht das Wort pro zwischen zwei Größen für den mathematischen Bruchstrich.

3 13) In welche Richtung wird ein rotierender Körper beschleunigt, so dass er rotieren kann? Die für die Rotation notwendige Beschleunigung zeigt zum Rotationszentrum hin. 14) Wenn mehrere Kräfte an einem starren Körper angreifen, was wird an dann von außen nur beobachten können? Oft ist von allen an einem Körper angreifenden Kräften nur die resultierende erkennbar. 15) Angenommen die Geschwindigkeit eines Körpers verdoppelt sich unter konstanter Einwirkung einer Kraft, wie ändert sich dann a. Die kinetische Energie des Körpers? Die kinetische Energie des Körpers vervierfacht sich: b. Der zurückgelegte Weg des Körpers? Der zurückgelegte Weg vervierfacht sich.

4 Anwendungsaufgabe: Bei den Waschmaschinen der Firma Lieme findet sich in der Bedienungsanweisung der folgende Text: Energie- und Wasserverbrauch Nutzen Sie die maximale Beladungsmenge des jeweiligen Waschprogramms. Der Energieverbrauch und Wasserverbrauch sind dann, bezogen auf die Gesamtmenge, am niedrigsten. 1) Kritisieren Sie den Inhalt des Textes aus der Sicht eines Physikers. (maximal zwei Sätze) A: Anzukreiden wären hier streng genommen aus physikalischer Sicht, dass Wasser und Energie nicht verbraucht werden können. 2) Verhält sich die die Beladungsmenge direkt proportional zum Energie- und Wasserverbrauch? (maximal drei Sätze) A: Nach Aussage der Firma Lieme sind nicht der absolute Energie- und Wasserverbrauch am geringsten bei der maximalen Beladungsmenge, sondern der relative Energie- und Wasserverbrauch. Damit kann die Beladungsmenge direkt proportional zum Energie- und Wasserverbrauch sein. Eine konkretere Aussage ist nach Angabe des Herstellers allerdings nicht zu machen.

5 In der Bedienungsanleitung der Waschmaschine ist eine Tabelle der Umdrehungen pro Schleudergang angegeben: 1) Was ist unter dem Begriff Endschleuderdrehzahl zu verstehen? A: Unter der Endschleuderdrehzahl ist die Drehrequenz zu verstehen, welche nach der Beschleunigungsphase erreicht wird. 2) Welche konstante Kreisbeschleunigung ist notwendig, wenn die Maschine aus dem Schleuderprogramm Wolle in 5 Sekunden auf das Programm Express wechselt? Geg.:,, Ges.: A: Die Kreisbeschleunigung beträgt 3600 U/min 2 beim Wechsel vom Schleudergang Wolle in den Schleudergang Express.

6 Beim Beladen der Maschine mit der Maximalmenge an Baumwollwäsche soll diese Wäsche bei 95 C für 2Std und 9Min gewaschen werden. Die Gesamtenge an Wasser, welches sich dabei in der Maschine befindet beträgt 47l. 1) Berechnen Sie die Energiemenge, welche notwendig ist, um den Inhalt der Waschtrommel in 15min von 20 C auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Geg.:,,,, Ges.: A: Um den Inhalt der Waschmaschine auf eine Temperatur von95 C zu erhitzen, ist eine Energie von 8200kJ notwendig. 2) Welche Leistung wird von der Maschine beim Aufheizen des Inhalts der Trommel erbracht? Geg.: siehe 1), Ges.: A: Beim Aufheizen erbringt die Maschine eine Leistung von 9,11kW.

7 3) Bei einer konstanten Netzspannung von 230V wird für das Aufheizen welche Stromstärke benötigt? Geg.: siehe 2), Ges.: A: Die Maschine benötigt eine Stromstärke von 39,6A.

8 Die Waschmaschinen der Firma Lieme sind unter anderem mit einer PIN-Code Funktion ausgestattet, welche über die Eingabe eines dreistelligen Pin-Codes vor Fremdnutzung schützen soll. Summe aus Einer- und Zehnerziffer. Sie haben sich auf einem Zettel notiert gehabt, dass die Summe der Ziffern Ihres Codes gerade 11 ergibt und dass Achtmal die Hunderterziffer plus sechsmal die Zehnerziffer ist gerade um Eins größer als siebzehnmal die Einerziffer, wobei das Hundertfache der Hunderterziffer den gleichen Wert hat wie das Zehnfache der 1) Stellen Sie das Gleichungssystem auf. E: Einerzahl; Z: Zehnerzahl; H: Hunderterzahl

9 2) Lösen Sie das Gleichungssystem mit dem Gaußverfahren,, 3) Wie lautet der Code? Da der Code aus ganzen Zahlen bestehen muss und deren Summe 11 sein soll, muss man den Wert für Einer- und Zehnerzahl runden:,, A: Die gesuchte Zahl lautet : 173

10 Waschmaschinen sind anfällig für die Erdalkaliionenkonzentration im Wasser, welche in Grad deutscher Härte angegeben wird. In München beträgt die Wasserhärte im Durchschnitt 16 dh (Grad deutscher Härte), was einer Menge von entspricht. 1) Was ist an der Aussage zur Wasserhärte in München falsch? A: Die Angabe einer Menge besitzt hier die falsche Einheit. Korrekt wäre hier die Bezeichnung Konzentration 2) In Großbritannien wird als Maß für die Wasserhärte die sogenannte englische Härte verwendet. Dabei gilt, dass 1 e (ein Grad englischer Härte ) einer Konzentration von entspricht. Wieviel dh entsprechen 1 e? Geg.:, Ges.: in A: Ein Grad englischer Härte entsprechen 0,055 Grad deutscher Härte. Der überwiegende Teil der sogenannten Härtebildner sind gelöste Kalziumionen, welche durch das Lösen von Kalk (Kalziumkarbonat) in Wasser entstehen. Bei diesem Lösungsvorgang reagiert der Kalk unter Bindung von Kohlendioxid zu löslichem Kalziumhydrogencarbonat. 1) Stellen sie eine stimmige Reaktionsgleichung auf. 2) Welche Rolle spielt bei der Reaktion das Lösungsmittel? A: Das Lösungsmittel ist Teil der Reaktanden.

11 3) Wenn 10g Kalziumcarbonat mit 1,7g Kohlendioxid in Wasser zu Kalziumhydroxid reagieren, welcher ist dann der begrenzende Reaktand und wie viel Gramm Kalziumhydroxid können maximal bei der Reaktion entstehen. Geg.:, Ges.: Der begrenzende Reaktand, Da die Reaktanden im Verhältnis 1 zu 1 miteinander reagieren, ist das Kohlendioxid der begrenzende Reaktand. A: Bei der Reaktion würden 6,25g Kalziumhydrogencarbonat entstehen. 4) Zeichnen Sie die Lewis-Formel des Hydroxidions