Инженерный тур. 1 этап
Задания инженерного этапа по профилю Инженерные биологические системы посвящены погружению в прикладное применение знаний, относящихся к таким школьным предметам, как химия и биология. Большая часть заданий посвящена вопросам растениеводства, ботанике, методам интенсифицированного роста и развития растений. Кроме того, встречаются расчетные задачи по основам биотехнологии, а также простые инженерно-конструкторские задачки и задачи на циклы с ограничениями.
В качестве растительного сырья применяется многолетнее травянистое растение с красноватыми прямостоячими разветвляющимися стеблями, при густом опушении принимающими сероватый оттенок.
Стебли крепкие, имеют «грани» и могут быть прямоугольными в сечении.
Листья имеют в очертании заостренную, чуть вытянутую форму и частично разделены на пальчатые секции.
Какому растению соответствует данное описание?
- Пустырник.
- Борщевик.
- Солодка.
- Мята.
Пользуясь ботаническим описанием растения и данными задачи сделаем вывод, что речь идет о пустырнике.
1.
Известно, что растения поступают на производство целиком и поставляются с ситифермы, где используется способ выращивания, при котором питательный раствор поступает в виде аэрозоля непосредственно к корням растений.
Как называется такой способ выращивания растений?
- Гидропонный.
- Гидроскопический.
- Аквапонный.
- Аэропонный.
- Прикорневой.
- Микроклональный.
Пользуясь материалами образовательного курса и текстом задачи с описанием метода, сделаем вывод о том, что речь идет про аэропонику.
4.
Поступившие на производство растения промывают, разделяют на части, отделяют от общей массы части растения, в которых содержится целевое вещество, очищают при необходимости и измельчают.
В каких частях растения может находиться полезное — целевое вещество?
- Корневища.
- Плоды.
- Цветки.
- Стебель.
- Листья.
- В любых частях растения, в зависимости от вида и сорта растения.
Пользуясь материалами образовательного курса и текстом задачи, сделаем вывод о том, что речь может идти про любые части растений, в зависимости от вида.
6.
Для того чтобы выделить из измельченной смеси целевое вещество, приготавливают водный раствор и проводят извлечение этанолом 80%. На какие параметры процесса может повлиять природа вещества-растворителя?
- Разные растворители могут извлекать разные вещества из раствора.
- Все вещества одинаково извлекают вещества из растворов.
- Разные растворители по-разному влияют на сохранность извлекаемых веществ. Некоторые из них могут быть агрессивны.
- Ответы 1–3 верны.
- Ответы 1–3 ложны.
Пользуясь открытой информацией и текстом задачи, сделаем вывод о том, что речь может идти про все предложенные ответы 1–3.
4.
Запишите химические формулы этанола и этилового спирта, используя латинские буквы и цифры, а также пробел в качестве разделителя. Например: «ААА БББ».
Пользуясь открытой информацией узнаем, что формула этанола \(\ce{C_2H_5OH}\), а этиловый спирт — его второе название по номенклатуре.
C2H5OH C2H5OH.
Известно, что исходное сырье состояло из верхушек цветущего растения, стеблей, корней и корневищ, масса которых распределена в пропорции 3 : 2 : 3 соответственно. Общая масса сырья составляет 80 кг. Потери при обработке и разделении сырья составляют 10% (по массе).
Какая масса корней и корневищ была получена? Ответ запишите в килограммах с точностью до целого числа.
\[\begin{gather} \dfrac{80}{3+2+3} = 10 ~\text{кг};\\ 10 - 10\cdot 0,1 = 9 ~\text{кг};\\ 9\cdot 3 = 27 ~\text{кг}. \end{gather}\]
27.
Для приготовления водного раствора берут навеску измельченной части растения, содержащей набор целевых веществ, просеянных через мелкое сито, и заливают дистиллированной водой комнатной температуры. Затем полученный раствор выдерживают на водяной бане при кипении, охлаждают, под давлением пропускают через мелкие сита и отжимают сформировавшуюся твердую сырьевую массу.
Выберите блок-схему или технологическую схему процесса, описанного выше.
Сопоставим описание из условия задачи и блок-схемы.
Вариант 2.
В процессе обработки сырья был получен водный раствор, в 0,1 л которого содержится 40 г целевого вещества. Для дальнейшей реализации технологии необходимо провести процесс извлечения вещества этанолом.
Вычислите коэффициент распределения вещества между водой и растворителем, если их распределение в растворе и растворителе равно 0,05 моль/л и 0,09 моль/л соответственно. Ответ запишите с точностью до сотых.
Вычислим коэффициент распределения вещества между водой и экстрагентом, если их распределение в растворе и экстрагенте равно 0,05 моль/л и 0,09 моль/л соответственно. \[K = \dfrac{C_1}{C_2} = \dfrac{0{,}05}{0{,}09} = 0{,}556.\]
0,56.
Известно, что в 50 растениях может содержаться до 0,5 г целевого вещества. Сколько растений, без учета потерь при обработке сырья, нужно вырастить в ситиферме, чтобы получить количество целевого вещества, достаточное для производства одной партии лекарственного средства объемом 100 пачек по 50 г, каждая из которых имеет следующую упаковку: 150 мг целевого (действующего) вещества на 100 г средства?
\(100~\text{пачек} \cdot 50~\text{г} = 5000\) г лекарственного средства;
\(\dfrac{5000~\text{г}}{100~\text{г}}\cdot 150~\text{мг} = 7500~\text{мг целевого вещества} = 7{,}5 ~\text{г}.\)
В одном растении содержится \(\dfrac {0{,}5}{50} = 0{,}01\) г целевого вещества.
\(\dfrac{7{,}5}{0{,}01} = 750\) штук.
750.
Для организации процесса выращивания лекарственного растения на новой площадке планируется провести исследование традиционных методов выращивания в почве с применением умной теплицы с капельным поливом и дополнительным обогревом.
Новая площадка для выращивания представляет собой крытую теплицу, имеющую в плане размеры \(50 \times 20\) м.
Известно, что для комфортного роста одного растения требуется 20 \(\text{см}^2\) площади поверхности.
Вычислите, сколько растений можно разместить в теплице, если известно, что для обеспечения безопасности нужно отступить по 0,5 м от стенок заданного периметра поверхности в обе стороны вдоль всех направлений, а по середине теплицы вдоль длинной стороны между зонами безопасности проложена сквозная дорожка шириной 1 м.
Вычислим площадь теплицы. Для этого с каждой из сторон вычтем по 1 м — зона обеспечения безопасности. \[49\cdot 19 = 931 ~\text{м}^2.\]
Площадь дорожек составляет \(49~\text{м} \cdot 1~\text{м} = 49~\text{м}^2\).
Полезная площадь поверхности теплицы: \[\begin{gather} 931 - 49 = 882~\text{м}^2;\\ \dfrac{882 ~\text{м}^2} {20~\text{см}^2} = \dfrac{8820 000}{20} = 441 000 ~\text{шт}. \end{gather}\]
441000.
В теплице установили систему капельного полива, которая должна срабатывать каждый час и подавать из бака воду в течение 5 мин. Воду подают до тех пор, пока в баке остается не менее 10 л воды. В баке изначально было 20 л воды, а каждый час система расходует 1 л. Определите, сколько часов система может работать, прежде чем в баке закончится вода.
Всего до остановки подачи воды можно потратить 10 л.
Если система работает непрерывно, то \(10:1 = 10\) ч.
10.
В теплице установили систему обогрева, которая включается, когда температура падает ниже 15 °C, и выключается, когда она поднимается выше 22 °C. Температура в теплице на данный момент составляет 10 °C и каждый час она увеличивается на 2 °C, если обогреватель включен. Определите, через сколько часов температура станет выше 2 °C.
Вычислим максимальный перепад температуры: \(22 - 10 = 12~°\text{C}\).
Если каждый час температура меняется на 2 °C, то: \(12: 2 = 6\) ч.
6.
