2019 - Vejledende opgavesæt 2



Varighed: 5 timer

Vejledning

Om disse vejledende opgaver

Nærværende opgaver er udarbejdet af en arbejdsgruppe for Undervisningsministeriet i foråret 2019. Opgaverne tjener som vejledning for undervisere i nye opgavetyper, som efter 2017-reformen kan forekomme ved de skriftlige prøver i geovidenskab A. Opgavesættet er tænkt som et muligt eksamenssæt efter 2017-reformen.

Første gang, der stilles opgavesæt efter læreplanerne i geovidenskab A ved 2017-reformen, er ved sommerterminen 2020.

Eksamenssættene vil som i nærværende sæt indeholde et mindre antal opgaver med særlige krav til digitale kompetencer. Hovedparten af opgaverne i eksamenssættene vil være opgaver, som også kunne stilles i opgavesæt før 2017-reformen. Vejledning heri fås ved at se de første vejledende sæt og hidtil stillede prøvesæt i geovidenskab A. Flere eksempler på digitale opgavetyper findes i det Vejledende sæt nr. 1 fra 2018. Undervisere kan hente disse sæt på materialeplatform.emu.dk.


Hjælpemidler der kræver internet er ikke tilladt. Alle øvrige hjælpemidler er tilladt.
Følgende hjælpemidler forudsættes:
Databog fysik kemi (F&K Forlaget), 11. udgave (2007) eller senere udgave.
Atlas til anvendelse på gymnasialt niveau.

Specifikke softwarekrav til opgaven (anbefalet minimum):
Program der kan håndtere PDF-filer
Program der kan håndtere Excel 2007-filer
Q-GIS 2.8 eller nyere
Program der kan lave videoanalyse (eks. Logger Pro, Capstone eller PhysMo)
Program der kan opmåle arealer i fotos (eks. Logger Pro, Capstone eller ImageJ)
Generelt anbefales det at benytte nyeste software.

Opgaver

Dette vejledende opgavesæt består af 5 opgaver med tilsammen 15 spørgsmål.
Svarene på de stillede spørgsmål indgår med samme vægt i vurderingen.
Der er fire elektroniske bilag.


Opgaverne

Opgave 1: Månen og Apollomissionerne

Opgave 2: Vulkanen Sinabung

Opgave 3: Med fly fra Keflavik, Island

Opgave 4: Grusgrav og beton

Opgave 5: Elektricitetsproduktion og energilagring

1: Månen og Apollomissionerne

Amerikanerne gennemførte i alt 5 bemandede månelandinger for omkring 50 år siden. Missionerne havde en række videnskabelige formål, hvoraf det vigtigste var at bestemme Månens alder.

På figur 1 ses et foto af Månen med flere kratere efter meteornedslag. Tre af disse (alle større end 5 km i diameter) er navngivet med A, B og C.

a)

Identificer det ældste af de tre meteorkratere. Begrund dit svar.

Apollo 12 missionen indsamlede en række månebjergarter til aldersdatering. Disse er efterfølgende blevet analyseret for deres indhold af isotoperne ⁸⁷Rb, ⁸⁷Sr og ⁸⁶Sr.

På figur 2 ses resultaterne af analysen sammen med tendenslinjen, som også kaldes en isokron.
Denne kan benyttes til at bestemme alderen af de undersøgte bjergarter.

b)

Bestem alderen af de indsamlede bjergarter fra Månen.

Opgave 2: Vulkanen Sinabung

Vulkanen Sinabung i Indonesien gik i udbrud i 2010 efter 400 års pause. Der har siden været gentagne udbrud, som har været eksplosive og med meget aske.

a)

Klassificer den vulkanske aske på figur 2.

I forbindelse med et udbrud kan der opstå en lavine af varme gasser og tefra som hurtigt bevæger sig ned ad vulkansiden - en såkaldt pyroklastisk strøm.

På figur 3 ses et stilbillede af en videooptagelse af en pyroklastisk strøm på Sinabung. Videooptagelsen er vedlagt som bilag A.

b)

Estimer den konstante hastighed af den pyroklastiske strøm. Gør rede for dine antagelser.

I bilag B findes en GIS-pakke med kortdata om Sydøstasiens relief, vulkaner og jordskælv.

c)

Fremstil et kort der fremhæver det pladetektoniske miljø ved vulkanen Sinabung og redegør for årsagen til vulkanens eksplosive udbrudsform.

Opgave 3: Med fly fra Keflavik, Island

Et fly letter fra Keflavik, Island. Flyet er 18 min. om at opnå flyhøjden 10 km.

a)

Beregn flyets gennemsnitlige vertikale hastighed.

Fra lufthavnen opsendes en vejrsonde. I tabel A vises målinger fra vejrsonden (data vedlagt som bilag C).

b)

Vurder tykkelsen af skydækket over Keflavik.

Højde (m)	Temperatur (°C)	Dugpunktstemperatur (°C)
54	10	7,9
94	9,7	7,7
135	9,3	7,5
500	6,3	5,7
654	5	4,9
716	4,6	4,6
1340	0,4	0,4
2554	-7,9	-7,9
2640	-8,1	-11,1
2662	-8,1	-11,2
2694	-7,7	-15,7
2815	-7,8	-14,5
2870	-7,9	-13,9
3372	-11,7	-15,6

Fly letter bedst i modvind. På figur 1 ses vejrsituationen omkring Island på tidspunktet for flyvningen.


Den geostrofiske vindhastighed kan beregnes ud fra figur 1 ved følgende formel:

angiver ændringen i atmosfærisk lufttryk over en given strækning.

B er breddegraden hvor vinden beregnes.

c)

Angiv på kortet i hvilken retning flyet skal lette fra Keflavik lufthavn på figur 1. Beregn størrelsen af den geostrofiske vind ved lufthavnen.

Opgave 4: Grusgrav og beton

En grusgrav indeholder forskellige kornstørrelser, fra fint sand til store blokke.
På figur 1 ses en stor blok i en grusgrav.

a)

Vurdér vægten af blokken på figur 1

Materialerne fra grusgraven sorteres og bruges blandt andet til at støbe produkter i beton. For at sikre kvaliteten af produkterne testes den statiske trykstyrke, P_max af betonen. Det sker ved at udsætte en betonprøve for et stort tryk og måle trykkraften F_max, når betonen knuses i en hydraulisk presse (se figur 2).

En betoncylinder har en statisk trykstyrke P_max= 25 MPa.

b)

Beregn ud fra figur 2 størrelsen af trykkraften Fmax.

På figur 3 ses et profil i en grusgrav.

c)

Lav en skitse af profilet på figur 3 og opstil en geologisk tilblivelseshistorie.

5: Elektricitetsproduktion og energilagring

På figur 1 er vist udviklingen i energikilder til produktion af elektricitet i Danmark (data vedlagt i bilag D).

a)

Beregn den fossile andel af det danske elforbrug i 2018.

Et problem med produktion af elektricitet fra vedvarende energikilder er mangel på effektiv lagring.
Derfor stoppes vindmøller i Danmark ind i mellem for at undgå overproduktion.
En mulig løsning er at lagre denne overproduktion i batteriparker som vist på figur 2.


Batteriparken Hornsdale vist på figur 2 oplades ved spændingen U = 6000 V og strømstyrken I = 16000 A.

I løbet af 6 timer, med meget vind i Danmark, overproducerer vindmøller 2000 MWh elektrisk energi.

b)

Beregn antallet af tilsvarende batteriparker, der skal opstilles i Danmark, for at opsamle denne overproduktion.

En anden løsning er at gemme overskydende energi som varme i et underjordisk reservoir af små sten af basalt (figur 3). Energien lagres ved at blæse varm luft gennem reservoiret, som derved opvarmes med 600 °C.

c)

Estimer volumen af et reservoir, der kan lagre 2000 MWh. Gør rede for dine antagelser.

Bilag

Bilag A til spørgsmål 2b (video). Pakkes ud.

Bilag B til spørgsmål 2c (GIS-pakke). Pakkes ud og der klikkes på filen: Opgave2_GIS.qgs

Bilag C til spørgsmål 3b (regneark)

Bilag D til spørgsmål 5a (regneark)

Kildehenvisninger

Opgave 1:
Figur 1: Google Earth (NASA, USGS, JAXA, SELENE)
Figur 3: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/08/Apollo_11_Lunar_Laser_Ranging_Experiment.jpg

Opgave 2:
Figur 1: http://losyziemi.pl/sumatra-indonezja-erupcja-wulkanu-sinabung-przyczynila-sie-do-smierci-trzech-osob
Figur 2: https://www.cbc.ca/news/world/indonesia-mount-sinabung-1.4543303
Figur 3: https://www.earthuncut.tv/sinabung

Opgave 3:
Figur 1: Deutscher Wetterdienst.

Opgave 4:
Figur 1: https://images.sn.dk/93/94693_950_1200_48_0_1503_1039_3.jpg
Figur 2: modificeret fra: https://www.aalborgportland.dk/media/pdf_filer/cement_og_beton.pdf
Figur 3: privatfoto, Christian B. Skipper

Opgave 5:
Figur 1: Energinet.dk
Figur 2: https://www.inverse.com/article/51515-tesla-s-battery-has-already-saved-south-australia-a-huge-amount-of-money
Figur 3: https://www.dr.dk/nyheder/indland/kan-600-grader-varme-sten-vaere-loesningen-paa-lagre-vedvarende-energi