Három esszétéma közül kell választania egyet (az alábbi az egyik). Fejtse ki másfél‑két oldal terjedelemben, összefüggő ismertetés formájában! Ügyeljen a szabatos, világos fogalmazásra, a logikus gondolatmenetre, a helyesírásra, mivel az értékelésbe ez is beleszámít! Mondanivalóját nem kell feltétlenül a megadott szempontok sorrendjében kifejtenie.
1. Söréttorony
Söréttornyok még a múlt század közepén is működtek. Itt állították elő a sörétet, kicsi ólomgömböcskéket, amelyeket lövedékként vagy más célra (például fizika kísérletekben is) használunk. Az ausztriai Arnoldstein söréttornya 25 méter magas. A torony tetején a megolvasztott ólmot egy rézszitára öntötték. Az olvadt ólom így cseppekre szakadt, és miközben a torony tetejéről az aljáig zuhant, gömbbé formálódott. A torony aljánál elég mély, vizes medencébe érkezett, ahol teljesen lehűlt. Miután kivették a vízből, enyhe lejtésű asztalon vizsgálták meg, hogy kellően gömb alakúra sikerült‑e a sörét. A szép gömbök készen is voltak, a selejteseket újra felolvasztották.
a) Ismertesse az olvadás és a fagyás folyamatát, mutassa be a jelenségeket energetikai szempontból is!
b) Mit nevezünk súlytalanságnak? Ismertessen olyan módszert, amely segítségével a Földön súlytalanság hozható létre!
c) Miért vesz fel zuhanás közben az ólomcsepp gömb alakot? Mutassa be a gömbforma kialakulásáért felelős erőt és annak hatását a folyadékok felületére!
d) Miért szükséges, hogy viszonylag magas toronyból ejtsék le a cseppeket?
e) Miért fontos, hogy a cseppek vízbe érjenek?
f) Hogyan állapítható meg a sörétszemek lejtőn való mozgásából, hogy melyek a selejtesek?
g) Mennyi idő alatt éri el az eső ólomcsepp az arnoldsteini torony lábát?
($g=9,8\ \mathrm{\displaystyle \frac{m}{\ s^2}}$, a közegellenállás szerepe elhanyagolható.)
a) Az olvadás és fagyás halmazállapot-változások bemutatása:
4 pont
A bemutatásban meg kell jelenjen, hogy:
- szilárd‑folyadék halmazállapot-változásról van szó (1 pont)
- ami egy (az adott az adott anyagra jellemző) hőmérsékleten megy végbe (1 pont)
- végbemeneteléhez energiafelvétel/energialeadás szükséges (olvadáshő) (1 pont)
- a folyamat során az anyag hőmérséklete állandó, a közölt/elvont hő a halmazállapotváltozást hozza létre (1 pont)
b) A súlytalanság fogalmának és földi létrehozásának ismertetése:
2 pont
c) A felületi feszültség (kohéziós erő) említése és szerepének ismertetése:
4 pont
A magyarázatban meg kell jelenjen, hogy:
- a gömbforma kialakulásáért a felületi feszültség (kohéziós erő) felelős (2 pont)
- ez az erő a szabadon eső csepp felületét csökkenti (1 pont)
- adott térfogat mellett a legkisebb felületű test a gömb (1 pont)
d) A magas torony szükségességének indoklása:
2 pont
A gömb alak létrejöttéhez megfelelő időtartamú zuhanásra van szükség.
e) A víz szerepének ismertetése:
2 pont
Ütközéskor a gömb nem deformálódik, gömb alakban gyorsan megfagy.
f) Egy lehetséges módszer leírása:
2 pont
Pl.: Az enyhe lejtőn leguruló sörétszemek közül a hibásakat mozgásuk szabálytalanságai alapján azonosítjuk.
g) A leérkezés idejének meghatározása:
2 pont
$t=\sqrt{\displaystyle \frac{2h}{g}}=2,26\ \mathrm{s}$
(képlet + számítás, 1 + 1 pont)
Összesen: 18 pont