Konsentrasjon i kjemisk reaksjon

Del 2, alle hjelpemidler

Konsentrasjon i kjemisk reaksjon

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Tabellen nedenfor viser konsentrasjonen, i millimol per liter (mmol/L), av et stoff, t sekunder etter at en kjemisk reaksjon startet. Når det har gått lang tid, vil konsentrasjonen av stoffet stabilisere seg på 2,5 mmol/L.

Tid (s)0102030405060
Konsentrasjon (mmol/L)00,280,530,760,951,131,28
Konsentrasjon −2,5 (mmol/L)−2,5−2,22−1,97−1,74−1,55−1,37−1,22
Hjelpemiddelkrav: Krever PC

Bruk blant annet regresjon til å vise at funksjonen f gitt ved

f(t)=2,5−2,5⋅0,99t

er en god modell for konsentrasjonen av stoffet t sekunder etter at reaksjonen startet.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Hvor lang tid vil det ta før konsentrasjonen er 2,0 mmol/L?

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Hvor lang tid vil det ta før konsentrasjonen øker med mindre enn 0,001 mmol/L per sekund?

Fasit

Regresjon på de forskjøvede verdiene (t,c(t)−2,5) gir a≈−2,5 og b≈0,99, som bekrefter modellen f(t)=2,5−2,5⋅0,99t.

t≈160 sekunder

t≈321 sekunder

LøsningsforslagKI-generert

Tabellen i oppgaven inkluderer en rad med de forskjøvede verdiene c(t)−2,5. Siden f(t)→2,5 når t→∞, forventer vi at f(t)−2,5 følger en eksponentialfunksjon av typen g(t)=a⋅bt.

Vi logger de forskjøvede verdiene:

ln⁡|c(t)−2,5|=ln⁡|a|+t⋅ln⁡b

Dette er en lineær funksjon av t. Vi utfører lineær regresjon (eller eksponentialregresjon) på punktene

(t, c(t)−2,5)=(0, −2,5), (10, −2,22), (20, −1,97), …, (60, −1,22)

og får a≈−2,5 og b≈0,99. Dermed er

f(t)=2,5+g(t)=2,5−2,5⋅0,99t

Grafen nedenfor viser at modellkurven ligger svært nært datapunktene:

Datapunkter og modellkurve for konsentrasjonen

Vi løser f(t)=2,0 i GeoGebra CAS (se linje 2 i utklippet nedenfor):

2,5−2,5⋅0,99t=2,0
0,99t=0,52,5=0,2
t=ln⁡0,2ln⁡0,99≈160 sekunder

Det tar omtrent 160 sekunder før konsentrasjonen er 2,0 mmol/L.

Vi deriverer f(t)=2,5−2,5⋅0,99t og bruker at 0,99t=etln⁡0,99:

f′(t)=−2,5⋅ln⁡(0,99)⋅0,99t

Siden ln⁡(0,99)<0 er f′(t)>0, det vil si konsentrasjonen øker hele tiden (som forventet). Vi ønsker å finne når f′(t)<0,001, det vil si vi løser f′(t)=0,001 (se linje 5 i CAS-utklippet):

−2,5⋅ln⁡(0,99)⋅0,99t=0,001
0,99t=0,001−2,5⋅ln⁡(0,99)≈0,0398
t=ln⁡(0,0398)ln⁡(0,99)≈321 sekunder

Etter omtrent 321 sekunder øker konsentrasjonen med mindre enn 0,001 mmol/L per sekund.

GeoGebra CAS: definisjon av f, løsning av b) og c)

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 6 poeng

2 poeng

For å få full uttelling må kandidaten argumentere for bruk av differansen. Riktig regresjon som er godt kommunisert, kan gi 1 poeng.

2 poeng

En riktig strategi, men med feil svar, kan gi 1 poeng.

2 poeng

En riktig strategi, men med feil svar, kan gi 1 poeng.

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Tastatursnarveier

Navigasjon

⌘K / Ctrl+K
Åpne søk
G F
Gå til Fag
G E
Gå til Eksamener
G T
Gå til Temaer
G K
Gå til Kompetansemål
G H
Hjem
?
Vis snarveier

I oppgave

←/→ · J/K
Forrige / neste oppgave
0
Marker som ikke prøvd
1
Marker som prøvd
2
Marker som trenger hjelp
3
Marker som ferdig
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
N
Skriv notat
Esc
Tilbake / avslutt