FIZIKA NÉMET NYELVEN

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1 ÉRETTSÉGI VIZSGA május 22. FIZIKA NÉMET NYELVEN EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA május 22. 8:00 Időtartam: 300 perc Pótlapok száma Tisztázati Piszkozati EMBERI ERŐFORRÁSOK MINISZTÉRIUMA írásbeli vizsga 1813

2 Wichtige Hinweise Lesen Sie die Anweisungen vor den Aufgaben gründlich durch und teilen Sie Ihre Zeit sorgfältig ein. Die Reihenfolge der Bearbeitung der Aufgaben ist beliebig. Zur Lösung der Aufgaben sind Taschenrechner und Tafelwerke zugelassen. Wenn Sie für die Lösung einer Aufgabe zu wenig Platz haben, dann bitten Sie um ein Extrablatt. Die Aufgabennummer sollten Sie auf dem Blatt unbedingt angeben írásbeli vizsga 2 / május 22.

3 ERSTER TEIL Von den unten angegebenen Antworten ist immer nur genau eine richtig. Tragen Sie den Buchstaben der richtigen Antwort in die weißen Kästchen an der rechten Seite ein! (Wenn Sie es für nötig halten, können Sie kleinere Rechnungen und Skizzen auf dem Aufgabenblatt anfertigen.) 1. In einem Luftballon mit elastischer Hülle und einem Behälter mit starren Wänden befindet sich Luft gleicher Masse bei einer Temperatur von jeweils 20 C. Man will die Luft in beiden Gefäßen auf 50 C erwärmen. In welchem Fall muss man dazu weniger Wärme zuführen? (Der Wärmeverlust und die Wärme, die von dem Stoff, aus dem der Behälter ist bzw. vom Stoff aus dem der Luftballon ist, aufgenommen wird, ist vernachlässigbar.) A) Wenn man die Wärme der Luft im Luftballon zuführt. B) Wenn man die Wärme der Luft im Behälter zuführt. C) In beiden Fällen muss die gleiche Wärmemenge zugeführt werden. D) Anhand der angegebenen Informationen kann man das nicht entscheiden. 2. Wie groß ist die Ruhemasse eines Photons? A) Die Ruhemassen von Photonen und Elektronen sind gleich groß. B) Die Ruhemasse von Photonen beträgt ein 1840-stel der Ruhemasse von Elektronen. C) Die Ruhemasse von Photonen ist nicht konstant, sondern sie hängt von seiner Wellenlänge ab. D) Die Ruhemasse von Photonen ist null. 3. Aus dem Rohr einer Betonpumpe strömt flüssiger Beton (Dichte 2500 kg/m 3 ) bei einem Druck von 60 bar ( Pa). Wie hoch wäre ungefähr die flüssige Betonsäule, deren Druck mit dem Druck der Betonpumpe im Gleichgewicht stehen würde? A) Ca. 2,4 Meter. B) Ca. 24 Meter. C) Ca. 240 Meter írásbeli vizsga 3 / május 22.

4 4. Man wickelt um ein ringförmiges Weicheisenstück einen mit isolierendem Überzug versehenen Leiter, gemäß der Abbildung. Die beiden Enden des Leiters werden in der Abbildung mit A und B markiert. Auf der Symmetrieachse des Ringes verläuft ein geradliniger Leiter, in dem Strom der Stärke I fließt. Wählen Sie die richtige Aussage. A) Man kann zwischen den Punkten A und B nur in dem Fall eine Spannung messen, wenn I Gleichstrom mit konstanter Stromstärke ist. B) Man kann zwischen den Punkten A und B nur in dem Fall eine Spannung messen, wenn sich die Stromstärke des Stromes I verändert. C) Man kann zwischen den Punkten A und B nie eine Spannung messen. 5. Ein punktförmiger Körper rutscht auf der abgebildeten, viertelkreisförmigen Bahn nach unten. Wie verändern sich die Geschwindigkeit des Körpers und seine tangential gerichtete Beschleunigung während der Bewegung? (Die Reibung und der Strömungswiderstand können vernachlässigt werden.) A) Die Geschwindigkeit und auch die tangential gerichtete Beschleunigung wachsen. B) Die Geschwindigkeit wächst, aber die tangential gerichtete Beschleunigung nimmt ab. C) Die Geschwindigkeit nimmt ab, aber die tangential gerichtete Beschleunigung wächst. D) Die Geschwindigkeit und auch die tangential gerichtete Beschleunigung nehmen ab. 6. Man stellt mit Hilfe einer Konvexlinse (Sammellinse) das umgekehrte, reelle Bild einer Kerze auf einem Schirm her. Man verändert die Position der Linse entlang der optischen Achse und versucht dabei, ein weiteres scharfes Bild von der Kerze auf dem Schirm herzustellen, ohne die Kerze oder den Schirm zu bewegen; aber umsonst, denn jeder Versuch scheitert. Wie groß ist der Abbildungsmaßstab des Bildes in der ursprünglichen Position? A) A < 1 B) A = 1 C) A > 1 D) Anhand der Angaben kann man das nicht entscheiden írásbeli vizsga 4 / május 22.

5 7. Ein Auto hat plötzlich gebremst, seine Räder sind gerutscht und es hinterließ bis zum Anhalten eine Bremsspur der Länge 20 m (die Bremskraft war die ganze Zeit konstant). Hat der Fahrer die Geschwindigkeitsgrenze von 70 km/h überschritten? Man weiß, dass dasselbe Auto unter ähnlichen Umständen bei einer Geschwindigkeit von 35 km/h einen Bremsweg von 7 Meter hat. A) Nein, der Fahrer hat die Geschwindigkeitsgrenze nicht überschritten. B) Ja, der Fahrer hat die Geschwindigkeitsgrenze überschritten. C) Anhand der Länge der Bremsspur kann man das nicht entscheiden. 8. Ein wiederkehrender Komet umkreist die A Sonne auf einer langgestreckten elliptischen Bahn. Wo bewegt er sich auf seiner Bahn schneller? Im Punkt A oder im Punkt B? (Beide Punkte haben von der Sonne die gleiche Entfernung.) B A) Im Punkt A, weil er sich in diesem Punkt zur Sonne hin bewegt, deswegen wird er durch die Gravitationskraft der Sonne beschleunigt. B) Im Punkt B, weil der Körper dort noch die in der Nähe der Sonne erreichte maximale Geschwindigkeit größtenteils beibehält. C) Die Geschwindigkeiten sind in beiden Punkten gleich groß, weil die Punkte die gleiche Entfernung von der Sonne haben. D) Anhand der angegebenen Daten kann man das nicht entscheiden. 9. Eine ideale Spule wird gemäß der Abbildung in einen Stromkreis geschaltet. Welche physikalische Größe bleibt in der Spule konstant, wenn man den Schalter K öffnet? A) Nur die Größe der magnetischen Induktion im Inneren der Spule. B) Nur die in der Spule gespeicherte magnetische Energie. C) Sowohl die Größe der magnetischen Induktion im Inneren der Spule als auch die in der Spule gespeicherte magnetische Energie bleiben konstant. D) Keine von den beiden Größen bleibt konstant írásbeli vizsga 5 / május 22.

6 10. Die Frequenz des Kammertons a 1 beträgt 440 Hz. Wenn man diesen Ton an einer Gitarre, an einer Klarinette oder an einem Piano erklingen lässt, hört man trotzdem ganz andere, typische Töne. Aus welchem Grund hört man charakteristisch unterschiedlich die von den verschiedenen Musikinstrumenten erzeugten Kammertöne a 1? A) Obwohl die offizielle Frequenz des Kammertons a Hz beträgt, geben in der Wirklichkeit alle Musikinstrumente einen Ton mit einer etwas von der offiziellen Frequenz abweichenden Frequenz ab. Aus diesem Grund hört man unterschiedliche Töne. B) Jedes Musikinstrument lässt den Ton mit unterschiedlicher Tonstärke erklingen. Aus diesem Grund hört man die Töne auf andere Art. C) Die charakteristisch unterschiedlichen Kammertöne a 1 der Musikinstrumente können dadurch erklärt werden, dass die Töne auch weitere, von der Frequenz 440 Hz abweichende Frequenzen beinhalten, in unterschiedlichen Verhältnissen. 11. In dem p-v-diagramm in der Abbildung ist ein Kreisprozess zu sehen. Das Gas wird im Prozessschritt 1-2 adiabatisch zusammengedrückt und dehnt sich im Prozessschritt 3-4 adiabatisch aus. In welchem Prozessschritt des Kreisprozesses erfolgt eine Wärmeaufnahme? A) Im Prozessschritt 1-2. B) Im Prozessschritt 2-3. C) Im Prozessschritt 3-4. D) Im Prozessschritt Zwei Widerstände werden in Reihe geschaltet. Der resultierende Widerstand beträgt 10 Ω. Die folgenden Aussagen beziehen sich auf die Parallelschaltung dieser zwei Widerstände. Welche ist die falsche Aussage? A) Der resultierende Widerstand der Parallelschaltung ist garantiert nicht größer als 5 Ω. B) Der resultierende Widerstand der Parallelschaltung kann kleiner sein als 1 Ω. C) Wenn die zwei Widerstände unterschiedliche Werte haben, dann fällt der resultierende Widerstand der Parallelschaltung zwischen die Werte der zwei Widerstände írásbeli vizsga 6 / május 22.

7 13. Man nimmt einen schmalen Doppelspalt und führt mit ihm zwei verschiedene Interferenzversuche aus. Die auf dem Schirm aufgefangenen Bilder sind in der Abbildung zu sehen. Was könnte der Unterschied bei den Umständen der zwei Versuche gewesen sein und wie konnten die zwei Muster entstehen? A) Die zwei Muster konnten nur entstehen, wenn man in den zwei Versuchen Licht mit verschiedener Wellenlänge benutzte, während der Abstand zwischen dem Spalt und dem Schirm beibehalten wurde. B) Die zwei Muster konnten nur entstehen, wenn man in den zwei Versuchen unterschiedliche Abstände zwischen dem Spalt und dem Schirm benutzte, während die Wellenlänge beibehalten wurde. C) Die zwei Muster konnten mit beiden vorigen Verfahren zustande kommen. 14. Nach dem Bohrschen Atommodell des Wasserstoffs strahlt das Elektron sichtbares Licht aus, wenn es aus höheren, erregten Zuständen in den Zustand mit der Hauptquantenzahl n = 2 springt. Was kann man über die ausgestrahlten Photonen behaupten, wenn die Elektronen auf dem Energieniveau mit der Hauptquantenzahl n = 1 ankommen? A) Diese Photonen sind ultraviolette Photonen und sie haben mehr Energie als das sichtbare Licht. B) Diese Photonen sind ultraviolette Photonen und sie haben weniger Energie als das sichtbare Licht. C) Diese Photonen sind infrarote Photonen und sie haben mehr Energie als das sichtbare Licht. D) Diese Photonen sind infrarote Photonen und sie haben weniger Energie als das sichtbare Licht. 15. An eine vertikale Metallfeder wird ein kleiner Körper gehängt und die Feder dehnt sich aus diesem Grund ein wenig aus. Dann wird die Feder stark erwärmt ( T = 200 C). Wie verändert sich wegen der Erwärmung die in der Feder wirkende Kraft? A) Die in der Feder wirkende Kraft verändert sich wegen der Erwärmung nicht. B) Die in der Feder wirkende Kraft nimmt wegen der Erwärmung ab. C) Die in der Feder wirkende Kraft nimmt wegen der Erwärmung zu írásbeli vizsga 7 / május 22.

8 ZWEITER TEIL Wählen Sie von den nachfolgenden drei Themen eins aus und arbeiten Sie es in anderthalb bis zwei Seiten, in Form eines zusammenhängenden Essays aus! Achten sie auf die genaue, klare Formulierung des Konzeptes, auf den logischen Gedankengang und auf die Rechtschreibung, denn auch das zählt bei der Bewertung mit! Ihre Erklärung muss nicht unbedingt der Reihenfolge der angegebenen Anhaltspunkte folgen. Die Lösung schreiben Sie auf die nachfolgenden Seiten. 1. Radioaktiver Abfall Man versteht unter radioaktivem Abfall den Abfall, der während Tätigkeiten entsteht, bei denen radioaktive Stoffe verwendet werden und der eine Radioaktivität irgendeiner Größenordnung aufweist. Gemäß seiner Art kann der radioaktive Abfall schwachradioaktiv (Aktivität unter kbq/kg), mittelradioaktiv (Aktivität zwischen kbq/kg und kbq/kg) oder hochradioaktiv (Aktivität über kbq/kg) sein. Entsprechend seiner Halbwertszeit gibt es Abfall mit kurzer Lebensdauer, der sich in weniger als 30 Tagen halbiert, Abfall mit mittlerer Lebensdauer, der sich in einem Zeitraum zwischen 30 Tagen und 30 Jahren halbiert und Abfall mit langer Lebensdauer, der eine Halbwertszeit von mehr als 30 Jahren besitzt. Unter den radioaktiven Abfällen ist der hochaktive Abfall am gefährlichsten und am schwierigsten zu handhaben, der in den Kernkraftwerken entsteht, da er außer den Spaltprodukten des Urans auch die im Reaktorkern entstandenen Transurane beinhaltet. Die Halbwertszeit von mehreren solchen Isotopen übersteigt Jahre. Dieser Abfall erzeugt außerdem Wärme in großer Menge, weshalb man für eine Weile nicht nur den entsprechenden Strahlenschutz, sondern auch das Abkühlen sicherstellen muss. Dieser Typ von Abfall wird zuerst in Abklingbecken gelagert, wobei er gekühlt wird. Später kann er in tiefen geologischen Formationen endgelagert werden. Dies sind Höhlen, die in Gesteinen, die tief unter der Erdoberfläche liegen, geformt wurden. Hier werden wahrscheinlich weder Erdbeben oder Gesteinsbewegungen die Intaktheit des Lagers gefährden noch sind die Abfallbehälter strömenden Bodengewässern ausgesetzt. (Quelle: atomenergiainfo.hu. Bild: publicdomainpictures.net) Zählen Sie die bekannten radioaktiven Zerfallstypen auf und charakterisieren Sie sie. Was ist die Halbwertszeit? Was wird Aktivität genannt? Was bedeutet die Einheit kbq/kg? Erklären Sie, warum die Aktivität des Abfalls bei seiner Einordnung wichtig ist. Aus welchem Grund ist die Länge der Halbwertszeit des Abfalls im Hinblick auf Abfallbehandlung wichtig? Aus welchem Grund können die Abfälle mit der höchsten Aktivität nicht sofort nach ihrer Entstehung in großer Tiefe begraben werden? Was ist der erste Schritt bei ihrer Behandlung? Nach circa welcher Zeitspanne vermindert sich die Aktivität von Abfall auf das niedrige Niveau, wenn er 99 Tc -Isotope mit einer Halbwertszeit von Jahren beinhaltet und am Anfang eine Aktivität von 7, kbq/kg besitzt? 1813 írásbeli vizsga 8 / május 22.

9 2. Der Eisbär Der Eisbär lebt in der Polarregion um den Nordpol, unter sehr strengen Wetterverhältnissen, in einem Gebiet, wo die Sonne im Oktober untergeht und dann bis Februar nicht wieder aufgeht. Im Winter können die Temperaturen sogar bis 45 C sinken. Als die Wissenschaftler den Eisbären aus der Luft folgen wollten, konnten sie keine traditionellen Kameras benutzen, da die Tiere mit der weißen Eiswüste vollkommen verschmelzen. Die Wissenschaftler haben die Verfolgung der Tiere sogar mit Hilfe von Infrarotkameras versucht, aber auch diese Methode scheiterte, weil Eisbären wegen ihres wärmeisolierenden Felles nicht wärmer als ihre Umgebung erscheinen. Das Fell des Eisbären hat eine komplizierte Struktur. Es besteht aus sehr dichten Fellhaaren mit zweierlei Längen. Das Unterfell besteht aus kurzen, wolligen Fellhaaren und die äußeren Fellhaare sind hohl und lang, wobei die Hohlräume mit Luft gefüllt sind. Dieses spezielle Fell verhält sich wie eine Wärmefalle, deren Funktionsweise man noch immer erforscht. Unter der Haut befindet sich eine dicke Fettschicht, die den Körper des Bären einhüllt. Die Fellhaare sind mit Talg bedeckt, daher wird das Fell auch unter Wasser nicht nass und kann Luft speichern. Außerdem sind die Fußsohlen dicht behaart was einen guten Wärmeschutz sichert. Vor dem Ausrutschen auf dem Eis sind die Tatzen durch kleine Lederpolster geschützt. Beim Jagen kann das mehrere Zentner schwere Tier schnell seine Bewegungsrichtung ändern. Trotz seines riesigen Körpers ist der Eisbär nicht langsam, er schwimmt im Wasser mit einer Geschwindigkeit von ca. 10 km/h und kann mit einer Geschwindigkeit von ca. 40 km/h laufen. Bilder: fedőszőr üreges, hosszú, átlátszó szőrszálak sűrű aljszőrzet gyapjas, jó hőszigetelő bőr érdekesség: színe fekete zsírréteg akár 10 cm vastag is lehet Deckhaar hohle, lange, durchsichtige Fellhaare dichtes Unterfell wollig, gut wärmeisolierend Haut interessant: ihre Farbe ist schwarz Fettschicht kann sogar bis 10 cm dick sein 1813 írásbeli vizsga 9 / május 22.

10 Geben Sie die drei Typen der Wärmeausbreitung an und charakterisieren Sie sie. Die Temperatur der Muskeln von Raubtieren liegt bei etwa 37 C, was ihre schnelle Bewegung ermöglicht. Wie groß ist die äußere Temperatur des Fells eines Eisbären? Welche Konsequenzen hat dies in Hinsicht auf das Verfolgen der Tiere? Das Fell des Eisbären wird nicht einmal unter Wasser nass und speichert Luft. Wie hilft diese Tatsache bei der Erhaltung der Körpertemperatur im Wasser? Welche weitere günstige Konsequenz kann die Luftspeicherung in Hinsicht auf die Bewegung im Wasser haben? Welche Oberflächeneigenschaften begünstigen die Luftspeicherung durch die Fellhaare? Wie helfen die Lederpolster auf den Tatzen bei der sicheren Bewegung und der schnellen Richtungsänderung? Welche Durchschnittsgeschwindigkeit kann der Eisbär erreichen, wenn er auf seinem Weg die halbe Entfernung schwimmend und die andere Hälfte laufend zurücklegt? 1813 írásbeli vizsga 10 / május 22.

11 3. Die Gesetze von Newton Wenn auf einen Körper oder auf einen Punkt dieses Körpers nur eine Kraft einwirkt, mit einer Wirkung und in eine Richtung, ruft dies eine einfache Bewegung hervor. Dazu braucht man sich weiter nichts zu merken, nur dass: nachdem die Kraft auf den Körper gewirkt hat, bezeichnet man sie ab dem Zeitpunkt, zu dem sie aufhört zu wirken, als tote Kraft und der Körper verfällt wegen seiner Trägheit mit der gewonnenen Geschwindigkeit und Richtung in eine geradlinige und bei Abwesenheit von Hindernissen gleichförmige Bewegung. Moricz Schirkhuber: Grundrisse der theoretischen und erfahrungsbasierten Naturkunde. Pest, 1851 Erklären Sie das 1. Gesetz von Newton. Zeigen Sie die Gültigkeit des Gesetzes an einem Beispiel aus dem Alltagsleben. Was nennt man Inertialsystem? Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Inertialsystem und den Gesetzen von Newton? Was sagt das 2. Gesetz von Newton über die Beschleunigung der Körper? Stellen Sie es mit Hilfe eines Alltagsbeispiels dar. Was bezeichnet man als Impuls? Deuten Sie das Gesetz auch mit Hilfe des Begriffes Impuls. Erläutern Sie das 3. Gesetz von Newton. Stellen Sie die Gültigkeit des Gesetzes mit Hilfe eines Alltagsbeispiels dar. Erklären Sie den Impulserhaltungssatz. Bestätigen Sie den Impulserhaltungssatz für zwei wechselwirkende Körper mit Hilfe der Gesetze von Newton. Erklären Sie das Unabhängigkeitsprinzip der Kraftwirkungen (Superpositionsprinzip), das oft auch als das 4. Gesetz von Newton bezeichnet wird. Erklären Sie das Unabhängigkeitsprinzip der Kraftwirkungen (Superpositionsprinzip), das oft auch als das 4. Gesetz von Newton bezeichnet wird írásbeli vizsga 11 / május 22.

12 Inhalt Stil Insgesamt 18 Punkte 5 Punkte 23 Punkte 1813 írásbeli vizsga 12 / május 22.

13 DRITTER TEIL Lösen Sie die folgenden Aufgaben! Begründen Sie Ihre Behauptungen abhängig von der Aufgabe mit Text, Zeichnung oder Rechnung! Achten Sie darauf, dass die Bezeichnungen eindeutig sind. 1. Man gießt 20 cm hoch Wasser in ein auf einer Waage stehendes Gefäß, dessen Querschnittsfläche A = 150 cm 2 und Masse 0,5 kg beträgt. Ins Wasser wird ein an einer Federwaage hängendes Eisenstück der Masse 7,9 kg so eingetaucht, dass das Eisenstück vollständig mit Wasser bedeckt ist, aber den Gefäßboden nicht berührt. Was zeigt dabei die Waage bzw. die Federwaage an? m kg kg g, Wasser 1, Eisen 7,9 ) s l l ( 9, írásbeli vizsga 13 / május 22.

14 Insgesamt írásbeli vizsga 14 / május 22.

15 2. Man möchte zwei Widerstände in Reihe schalten, die einzeln je eine Leistung von 40 W besitzen. Der eine Widerstand wurde für eine Spannung von 110 V, der andere für 230 V geplant. Wenn man einen von beiden bei einer Spannung betreibt, die um 10% höher als seine jeweilige Nennspannung ist, geht er kaputt. An welche maximale Spannung darf man die zwei in Reihe geschalteten Widerstände anschließen, ohne dass die Gefahr besteht, dass einer kaputtgeht? Insgesamt írásbeli vizsga 15 / május 22.

16 3. Eine künstliche Raumsonde positionierte sich auf einer Kreisbahn mit einem Radius von km um einen unbekannten Planeten. Ihre Umlaufzeit beträgt 8 Tage. Wie groß ist die Masse des unbekannten Planeten? (Der angegebene Bahnradius bedeutet den vom Mittelpunkt des Planeten gemessenen Wert.) 2 11 N m ( 6,67 10 ) 2 kg 1813 írásbeli vizsga 16 / május 22.

17 Insgesamt 10 Punkte 1813 írásbeli vizsga 17 / május 22.

18 4. In der Abbildung ist ein Behälter mit einem Volumen von 10 Litern zu sehen. Oben ist der Behälter offen. Die Öffnung hat eine Fläche von 100 cm 2. Man legt darauf einen Deckel mit der Masse 10 kg. Damit wird die sich gerade im Behälter befindliche Luftmenge luftdicht im Behälter eingeschlossen. Danach fängt man an, die in den Behälter eingebaute Heizspierale zu betreiben, die eine Leistung von 6 W hat. Man kann beobachten, dass die Lauft den Deckel nach 3 Minuten hebt. Der äußere Luftdruck beträgt 10 5 Pa, die äußere Temperatur beträgt 20 C. Der Behälter und der Deckel sind keine guten Wärmeisolatoren, daher tritt während des Vorgangs Wärmeverlust auf. a) Wie groß ist die Temperatur der eingeschlossenen Luftmenge, in dem Moment, wenn sich der Deckel gerade hebt? b) Wie groß ist die Wärmemenge, die zur Erwärmung der Luft nötig ist? c) Wie viel Prozent der von der Heizspirale abgegebenen Wärmemenge hat die Temperatur der Luft erhöht? kg Die Dichte der Luft beträgt 1,29, ihre spezifische Wärmekapazität bei konstantem 3 m J m Volumen beträgt c v 712, g 9,8 2 kg K s 1813 írásbeli vizsga 18 / május 22.

19 a) b) c) Insgesamt 6 Punkte 3 Punkte 4 Punkte 13 Punkte 1813 írásbeli vizsga 19 / május 22.

20 Achtung! Diese Tabelle füllt der Korrektor aus! Punktzahl maximale erreichte I. Testfragen 30 II. Essay: Inhalt 18 II. Essay: Stil 5 III. Zusammengesetzte Aufgaben 47 Punktzahl des schriftlichen Teils 100 Datum Korrektor I. Feleletválasztós kérdéssor II. Témakifejtés: tartalom II. Témakifejtés: kifejtés módja III. Összetett feladatok pontszáma egész számra kerekítve programba elért beírt dátum dátum javító tanár jegyző 1813 írásbeli vizsga 20 / május 22.