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Physik für Studierende der Fachrichtungen Biologie / Biochemie / Pharmazie Aufgaben_10: Woche vom 14.12.-18.12.2015 91. In einer Pfefferschen Zelle erreicht eine Zuckerlösung eine Höhe von h = 150 cm. Welchen osmotischen Druck erzeugt diese Zuckerlösung (ρ = 103 kg/m3) bei einer Temperatur von T = 300 K? 92. Mit physiologischer Kochsalzlösung (0,9 g / 100 ml) gefüllte Zellen werden in eine 0,1 molare Kochsalzlösung gebracht. Zusätzlich wird Saccharose gelöst. Welche Konzentration an Saccharose ist erforderlich, damit das System Zelle/Medium isotonisch wird? 93. Im Cytoplasma einer Zelle beträgt die Konzentration von K+ 140 mM. Welche Konzentration an K+ liegt im äußeren Medium vor, wenn bei einer Temperatur von 20 ºC ein Ruhepotenzial von U = –72,2 mV gemessen wird? 94. Welcher prozentuale Anteil an K+-Ionen (Konzentration an K+ in der Zelle: 150 mM) diffundiert aus einer kugelförmigen Zelle mit dem Durchmesser d = 12 µm und einer Membrankapazität C = 4 pF nach außen, wenn sich an der Zellmembran ein Ruhepotenzial von U = -70 mV ausbildet und die Zelle im Ruhezustand nur für K+-Ionen permeabel ist? 95. Welche Aussagen über Ionen an einer erregbaren Nervenzelle treffen zu? (1) hydratisierte Na+-Ionen permeieren besser als hydratisierte K+-Ionen durch eine nicht erregte Membran (2) hydratisierte Na+-Ionen sind etwas größer als hydratisierte K+-Ionen (3) das Ruhepotenzial einer erregbaren Zelle wird wesentlich durch die Konzentrationen an K+ innerhalb und außerhalb der Zelle bestimmt (A) (B) (C) (D) (E)
1-3: alle sind richtig nur 1 und 3 sind richtig nur 2 und 3 sind richtig nur 1 ist richtig nur 2 ist richtig
96. Welche Aussage zum Aktionspotenzial einer erregbaren Zelle trifft nicht zu? (A) das Aktionspotenzial wird durch das Öffnen von Na+-Kanälen ausgelöst (B) das Aktionspotenzial dauert etwa 1 ms (C) das Aktionspotenzial kann mit Mikroelektroden gemessen werden (D) das Aktionspotenzial wird wie das Ruhepotenzial mit Hilfe der Nernst’schen Gleichung berechnet (E) das Aktionspotenzial einer Nervenzelle beträgt etwa 20 – 40 mV 97. Welche Frequenz hat Licht der Wellenlänge λ = 600 nm bei Ausbreitung im Vakuum? 98. Welche Energie hat ein Photon des Lichts aus Aufgabe 97? 99. Wie lange braucht Licht im Weltraum, um eine Strecke von 3 · 1011 m zu durchlaufen?
100. Ordnet man die folgenden Strahlenarten sichtbares Licht (VIS), infrarote Strahlung (IR),
ultraviolettes Licht (UV) und Röntgenstrahlen (X), die alle zum elektromagnetischen Spektrum gehören, nach zunehmender Frequenz dann ergibt sich folgende Reihenfolge: (A) (B) (C) (D) (E)
IR, VIS, UV, X UV, VIS, IR, X X, IR, VIS, UV IR, VIS, X, UV IR, X, VIS, UV
Lösungen_9: 81. 82. 83.
84. 85. 86. 87. 88. 89. 90.
(B) 1800 s bzw. 30 min Die Wärmeleistung P der abgegebenen Wärmestrahlung ist proportional T4. Daraus folgt, dass bei 309 K (36 ºC) 104,0% der Strahlenleistung bei 306 K (33 ºC) abgegeben wird. Die Wärmeleistung der entzündeten Hautstelle steigt um 4,0%. die Gesamtenergie bleibt konstant, die Gesamtentropie steigt (A) mit D = kT/(6 π η r) wird r = 5,4 nm. (B) (D) (B) (B)
