Ассоциация Наставников Олимпиадного Движения
Войти Регистрация
Вернуться назад
№106644

Искусственные мышцы
(для решения требуется авторизация)

В лаборатории биоинженерии разрабатывают новый тип биогибридного робота-спасателя, способного работать в экстремальных условиях. Мышечные актюаторы (механизмы) робота созданы на основе лабораторно выращенной мышечной ткани, которая получает энергию за счет окисления глюкозы (C6H12O6).

Во время испытаний прототипа инженеры столкнулись с проблемой: при высоких нагрузках эффективность работы мышц резко падала. Химический анализ показал, что в системе накапливается молочная кислота (C3H6O3). Для оптимизации энергоснабжения системы необходимо проанализировать метаболические процессы.

В мышечной ткани в зависимости от условий и при комнатной температуре могут происходить два процесса:

1. Полное окисление глюкозы кислородом - аэробное окисление:

C6H12O6 + 6O2 → 6X↑ + 6Y + 2800 кДж

2. При недостатке кислорода происходит анаэробный гликолиз:

C6H12O6 → 2C3H6O3 + 120 кДж

Фактически же при работе мышц одновременно протекают оба этих процесса, но в разной степени.

При проведении эксперимента было выяснено, что за один цикл работы израсходовалось 90,0 г глюкозы, а для нейтрализации  всей образовавшейся молочной кислоты понадобилось 700,0 мл раствора гидроксида натрия с концентрацией 1,0 моль/л. Коэффициент полезного действия (КПД) преобразования химической энергии в механическую работу составил 25%.

 

  • Определите газ X и вещество Y. В качестве ответа укажите их химические формулы.


    Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти

    Решение

  • Рассчитайте массу молочной кислоты, образовавшейся в процессе работы. Учтите, что молочная кислота одноосновная! Ответ укажите в граммах, округлив до целых.


    Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти

    Решение

  • Рассчитайте долю глюкозы, подвергшуюся анаэробному гликолизу. Ответ укажите в процентах, округлив до целых.


    Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти

    Решение

  • Рассчитайте максимально возможную полезную работу мышц при полном аэробном окислении глюкозы при сохранении величины КПД. Ответ укажите в кДж, округлив до целых.


    Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти

    Решение

  • Рассчитайте фактическую полезную работу при наблюдаемом в эксперименте смешанном метаболизме с учетом КПД. Ответ укажите в кДж, округлив до целых.

    Во сколько раз снизилась эффективность использования глюкозы мышцами при смешанном метаболизме по сравнению с полным окислением? Ответ округлите до сотых.


    Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти

    Решение

  • Важным вопросом в разработке искусственных мышц является отвод образующегося газообразного вещества X. Рассчитайте объем, который может занять X при комнатных условиях (101,325 КПа, 25 oC) при полном аэробном окислении 10 г глюкозы. Для расчета используйте уравнение состояния идеального газа:

    pV = nRT, где:

    p - давление, кПа;

    V - объем, л;

    n - количество моль газа;

    R - универсальная газовая постоянная, 8,314 Дж/моль∙K;

    T - температура, K (0 oC = 273,15 K). Ответ укажите в литрах, округлив до сотых.

     


    Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти

    Решение

Продолжая использовать наш сайт, Вы даете согласие на обработку файлов cookie. Подробнее