Yritysvierailumalli Borealis Oy:n Kilpilahden tuotantolaitokselle 50095 Matematiikka ja luonnontieteet yhteiskunnassa Helsingin Yliopisto, Matemaattis Luonnontieteellinen tiedekunta 11.5.2016 Jannie Cordeiro, Pipsa Blomgren, Julia Halonen, Matti Pusa
Sisällys Yleistä Borealis yrityksenä Opettajan haastattelu Kiertotalous teemana Biologia Ennen vierailua Vierailun aikana Vierailun jälkeen Fysiikka Ennen vierailua Vierailun aikana Vierailun jälkeen Kemia Ennen vierailua Vierailun aikana Vierailun jälkeen Matematiikka Ennen vierailua Vierailun aikana Vierailun jälkeen Lähteet
Yleistä Borealis yrityksenä Borealis on alunperin itävaltalainen polyolefiinejä, kemikaaleja ja lannoitteita tuottava maailmanlaajuinen yritys. Yrityksellä on tehdastoimintaa Suomen lisäksi muun muassa Abu Dhabissa. Kilpilahdessa Borealis tuottaa fenolia, polyeteeniä, polypropeenia, Borstarpolyeteeniä sekä olefiinejä, joihin kuuluvat eteeni, propeeni ja butadieeni. Borealis pyrkii valmistamaan erityisesti laadukkaita ja kulutusta kestäviä muovilaatuja kertakäyttöisten sijaan, ja suurin osa yrityksen tuottamista muovipelleteistä käytetäänkin erilaisiin rakennusputkituotteisiin, pakkausmateriaaleihin ja kaapelituotteisiin. Borealiksen tuottamiin peruskemikaaleihin kuuluvat melamiini, fenoli, asetoni, etyleeni ja propyleeni. Lannoitteita ja teknisiä typpituotteita Borealis tuottaa ympäri Eurooppaa. [1] Tässä työssä esitellään neljä erilaista vierailumallia Kilpilahden Borealiksen tehtaalle. Jokainen malli on suunniteltu sopimaan kyseisen oppiaineen opetussuunnitelmaan, ja sisältää Ennen vierailua, Vierailun aikana, ja Vierailun jälkeen osion. Ilmakuva Kilpilahden Borealiksen tehdasalueelta [1]
Opettajan haastattelu Opintovierailun järjestämiseen liittyy usein paljon haasteita. Projektia varten haastateltiin Vasa Övningsskolanin lukion biologian opettajaa aiheesta, ja yritimme ottaa vierailumalleja suunnitellessamme huomioon opettajan mainitsemat asiat. Opettajan haastattelun kysymykset ja vastaukset: Mitä on hankalinta opintovierailun suunnittelussa? Usein yritykset sijaitsevat melko kaukana kouluista. Tilausbussin järjestäminen ei aina ole itsestäänselvyys. Rahoituksen ja ajan riittämättömyys Miten mielestäsi oppilaat saavat eniten irti vierailusta? Pakollisena tehtävänä kysymyksen suunnitteleminen vierailulle (ja kysymyksen esittäminen miinuspisteiden uhalla!) Oppilaille voi jakaa kysymyslomakkeen vierailun aikana tehtäväksi Jos vierailu liittyy suoraan kurssin sisältöön, voidaan luokassa tehdä etukäteen kokeellisia tai projektimaisia töitä vierailuun liittyen. Miten sinulla on tapana koota vierailun asiat vierailun jälkeen? Jos oppilaat ovat täyttäneet kysymyslomakkeen vierailun aikana, niin lomake voidaan käydä suullisesti läpi ja tarkistaa, että asiat on ymmärretty Jos vierailu ei ole liittynyt suoraan kurssilla käsiteltäviin aiheisiin, niin sitä ei välttämättä tarvitse koota ollenkaan. Varsinkin, jos vierailun aikana on syntynyt aiheesta riittävästi keskustelua. Onko sinulla yrityksen yhteydenottoon liittyviä keinoja, joita haluat jakaa? Tiedän, että työkaverini joka toimii kemian opettajana on mukana kemianliitossa, saadakseen verkostoa muun muassa yritysvierailuja varten. Liiton kautta hän on oppinut tuntemaan paljon erilaisia kemian teollisuudessa työskenteleviä henkilöitä. Itse soitan aina yritykseen, ja kokemukseni mukaan kaikki ovat olleet hyvin ystävällisiä ja avuliaita.
Kiertotalous teemana Perusopetuksen opetussuunnitelmien perusteiden (POPS) mukaan kemian opetuksen kuuluu välittää kuvaa kemian merkityksestä kestävän tulevaisuuden rakentamisessa. POPSin mukaan kemiaa tarvitaan uusien ratkaisujen kehittämisessä sekä ympäristön ja ihmisten hyvinvoinnin turvaamisessa. Opetuksen tulee myös ohjata oppilaita ottamaan vastuuta ympäristöstään. [2] Kemian opetuksen lisäksi ainakin biologian opetukseen kiertotalous ja kestävä kehitys liittyvät olennaisesti. Muovit kontekstina soveltuvat erittäin hyvin näiden aiheiden käsittelyyn, sillä muoveihin liittyen voidaan helposti saada aikaan monenlaista keskustelua kestävän kehityksen näkökulmia ajatellen. Muovien käytön ajatellaan usein olevan ristiriidassa kestävän kehityksen ajatusmallin kanssa, ja yhteiskunnallinen keskustelu muovien hyvistä ja huonoista puolista kattaakin kaikki kestävän kehityksen osaalueet: ympäristön, taloudellisen ja sosiaalisen näkökulman. Eri muovien ominaisuudet ovat niin monipuolisia, että niille löytyy käyttökohteita lähes rajattomasti, mistä johtuen muovien käytöstä tuskin tullaan helposti luopumaan. Perinteisten muovilaatujen rinnalle onkin kehitetty ekologisia vaihtoehtoja, jotka vastaavat paremmin kestävän kehityksen periaatteita. Myös perinteisten muovilaatujen kierrätettävyyttä pyritään jatkuvasti parantamaan mutta prosessi etenee valitettavan hitaasti. [3] Muoviroskan kerääntymisen lisäksi muoviteollisuutta syytetään usein siitä, että muovien valmistus kuluttaa maailman kovaa vauhtia väheneviä öljyvaroja. Todellisuudessa muovin valmistukseen ei kuitenkaan kulu puhdasta raakaöljyä juuri lainkaan, sillä suurin osa muoveista valmistetaan polttoaineteollisuudelta saatavista ns. jätteistä, jotka ilman muoveja ohjattaisiin todennäköisesti öljynjalostamojen soihtuihin poltettaviksi [4] tai käytettäisiin pelkässä energiantuotantotarkoituksessa.
Biologia Biologian ryhmän vierailua muoviyritykseen ei välttämättä ole kovin helppoa perustella, sillä muovit yleensä liittyvät tiiviimmin kemian opintoihin. Borealis valmistaa kuitenkin myös lannoitteita ja lukion biologian kolmannen kurssin aihepiireihin kuuluvat esimerkiksi typen ja fosforin kierrot ja kasvien kasvuun liittyvät tekijät. [5] Tästä johtuen biologian vierailumalli perustuukin siihen, että vierailu tehdään Borealiksen lannoitepuolelle. Lannoitepuolen asiantuntijan paikalle saaminen saattaa olla haastavampaa kuin muovipuolen, mutta onnistunee kuitenkin, jos järjestelyt aloitetaan riittävän ajoissa. Borealis on mukana asiantuntijaverkoston (https://www.asiantuntijaverkosto.fi/) toiminnassa, joten sitä kautta voisi myös olla mahdollista saada lannoitepuolen asiantuntijaan yhteys. Vierailulla käsiteltäviin aiheisiin voisivat kuulua erityisesti lannoitteiden yleiset tehtävät ja se, mitä keinoja on lannoitteiden negatiivisten ympäristövaikutusten (kuten vesistöjen rehevöityminen) torjumiseen. Ennen vierailua Tutustutaan hiilen, typen ja fosforin kiertoihin tekemällä visuaaliset ryhmätyöt aiheista. o Vaihtoehtoja voi olla useita, esim. posteri, video, yms.
Kertaava tehtävä aiheesta: Seuraavissa kuudessa aineiden kiertoon liittyvässä väittämässä (af) on kussakin virhe tai virheitä. Etsi virheet ja perustele vastauksesi. a) Hernekasvien juurinystyröissä tapahtuvassa biologisessa typensidonnassa on kyse mutualistisesta suhteesta, jossa typensitojabakteerit käyttävät energianlähteenään ilmakehän typpikaasua ja kasvi saa käyttöönsä typpeä. b) Nitrifikaatiobakteerit tuottavat proteiineja, jotka ovat kasvien tärkein typen lähde. c) Lannoitteiden valmistuksessa sidotaan teollisesti ilmakehästä fosforia ja typpeä kasveilla käyttökelpoiseen muotoon. d) Rehevöityneessä järvessä pohjaan vajoava eloperäinen aines vapauttaa happea pohjaeliöiden käyttöön. e) Ulkoisella kuormituksella tarkoitetaan ravinteiden vapautumista liukoiseen muotoon pohjan hapettomissa oloissa, mikä edistää vesien rehevöitymistä. f) Järvessä tapahtuu syksyllä täyskierto, kun +1 asteen lämpötilaan jäähtynyt, happipitoinen ja runsaasti ravinteita sisältävä vesi painuu pohjaan. Vierailun aikana Oppilaat tekevät muistiinpanoja kysymyslomakkeeseen, jotta vierailun asiat jäävät paremmin mieleen. Lomakkeen kysymykset voivat olla esimerkiksi seuraavanlaisia: 1. Mitä alkuaineita lannoitteet yleensä sisältävät? Merkittävimmät alkuaineet lannoitteissa ovat typpi, fosfori ja kalium. 2. Mitä alkuaineita Borealiksen tuottamat lannoitteet pääasiassa sisältävät? Typpeä, fosforia ja kaliumia. 3. Mitkä ovat Borealiksen tavoitteet lannoitteiden tuotantoon liittyen? Pyrkivät laajentamaan tuotantoa ja kehittämään optimaalisen typpilannoitteen. Vierailun jälkeen Opettajalle palautettava esseetehtävä otsikolla: Pohdi vähintään neljän lannoitteissa käytettävän alkuaineen tehtäviä kasvin kasvuun liittyen.
Vinkkejä vastaukseen: Typpi (N) on rakenneosa nukleiinihapoissa, aminohapoissa, valkuaisaineissa ja lehtivihreässä. Typpi vaikuttaa voimakkaasti juurten ja versojen kasvuun, väriin, tiheyteen, elinvoimaisuuteen, taudinkestävyyteen ja stressin sietokykyyn. Fosforilla (P) on tärkeä rooli energiataloudessa, aineenvaihdunnassa ja solukalvoissa. Fosforia on runsaasti siemenissä (perimä) ja fosforia tarvitaan uuteen kasvuun kasvupisteissä, juurissa ja lehdissä. Kalium (K) säätelee kasvien vesitaloutta ja ionitasapainoa. Kalium toimii entsyyminä hiilihydraatti ja proteiiniaineenvaihdunnassa. Kalium auttaa kasvia kestämään kylmyyttä ja kuivuutta. Kalsiumia (Ca) tarvitaan soluseinien rakennusaineena ja se vahvistaa kasvin solukkoa. Kalsium toimii myös solukalvoissa ja nestejännityksen tasapainottajana. Kasvavat kasvit tarvitsevat kalsiumia jatkuvasti vahvan solukon rakentamiseksi. Kalsiumin puutos aiheuttaa huonoa juurten ja versojen kasvua, ja heikentää vastustuskykyä tauteja vastaan. Magnesium (Mg) on tärkein lehtivihreän ainesosa ja se toimii entsyymien aktivoijana. Rikki (S) on valkuaisaineiden, aminohappojen ja vitamiinien osa. Boori (B) tärkeää soluseinän rakenteen syntymiselle ja lujuudelle. Booria tarvitaan kasvupisteissä ja se liittyy myös sokerien kulkeutumiseen ja varastointiin. Kupari (Cu) toimii entsyyminä ja osallistuu magnesiumin tavoin yhteyttämiseen. Kuparia tarvitaan siementen tuottamisessa. Rautaa (Fe) tarvitaan yhteyttämisessä (viherhiukkasissa) ja typensidonnassa. Rauta on monien entsyymien osana ja rauta vaikuttaa voimakkaasti vihreään väriin. Mangaani (Mn) toimii useiden entsyymien aktivoijana ja se vaikuttaa yhteyttämiseen. Lisäksi mangaania tarvitaan useissa aineenvaihduntatehtävissä. Mangaani voi parantaa taudinkestävyyttä. Molybdeeni (Mo) on tärkeä valkuaisaineiden muodostumisessa, typensidonnassa ja nitraattitypen pelkistyksessä ammoniumtypeksi. Sinkkiä (Zn) tarvitaan useiden entsyymien aktivoijana. Sinkkiä tarvitaan myös nukleiinihappojen ja auksiinin (kasvihormoni) valmistuksessa. Klooria (Cl) tarvitaan yhteyttämisessä veden pilkkomisessa vedyksi ja hapeksi. [6]
Fysiikka Ennen vierailua 1. Mainitse jokin energiaperiaatteen mukaan mahdollinen tapahtuma, jonka lämpöopin toinen pääsääntö kuitenkin kieltää. Yleensä sellaiset tapahtumat, joissa lämpöä siirtyisi itsestään kylmemmästä lämpötilasta kuumempaan, tai lämpöenergia muuttuisi kokonaisuudessaan työksi, ovat energiaperiaatteen mukaan mahdollisia, mutta toisen pääsäännön 2. Mieti vähintään kolme esimerkkiä toista pääsääntöä noudattavista luonnollisista prosesseista ja niiden käänteisprosesseista, joiden aikaansaamiseksi tarvitaan työtä. Sokerin liukeneminen ja kiteyttäminen, huoneiston jäähtyminen ja lämmittäminen, jäätelön sulaminen ja jäähdyttäminen ja niin edespäin. Yleensä luonnostaan entropia kasvaa, mutta sen vähentäminen vaatii työtä. 3. Kilpilahden alueella on monissa ulkoalueella kulkevissa pitkissä putkissa mutkia paikoissa, joissa niitä ei näyttäisi sillä kohdalla tarvittavan. Asia liittyy ainakin lämpöoppiin. Keksitkö syyn mutkien lisäämiseen? Tärkein syy on putkien pituussuuntainen lämpölaajeneminen. Putkessa kulkevan aineen lämpötila voi vuodenajan ja valmistusprosessin muutosten johdosta muuttua paljonkin. Jos putki on kiinnitetty kaukana toisistaan olevista kohdista, se ei pääse pitenemään tai kutistumaan kiinnityspisteiden välisen suunnan suuntaisesti niin paljon kuin haluaisi. Laajeneminen pakottaisi silloin putken joko vääntämään sen kiinnityspisteitä tai kaartumaan kiinnityspisteiden väliseltä alueelta sivulle. Tämä voisi hajottaa putken tai sen ulkopuoliset rakenteet. Hankalat muodonmuutokset voidaan ehkäistä putkimutkilla, jotka muodostavat joustavan kohdan. Myös kaukolämpöputkissa (esim. Turun ja Naantalin välisen tien varressa) on samasta syystä mutkia. Tiedelehdessä on lyhyt artikkeli aiheesta. [7] 4. Seuraavassa sekalaisia tehtävätyyppejä ideatasolla. (a) Paine ja ideaalikaasulaskut. Borealiksen muovinvalmistusprosessissa paine reaktorissa voi olla välillä n. 2060 bar. Lasketaan ensin, miten suuren voiman normaali ilmanpaine kohdistaa esim. pöydän pintaan. (Tämä saadaan suoraan yhtälöstä p=f/a, 1 Pa=1 N/m^2.) Verrataan sitten tätä reaktorin sisällön sen seinämiin kohdistamaan voimaan (per neliömetri, tai esim. per koko 57 m^3
reaktori). Muovinvalmistuksen kaasufaasireaktorissa paine on 2030 bar. Oletetaan, että reaktorin tilavuus on luokkahuoneen kokoinen, ja lasketaan reaktorin sisältämän kaasun tilavuus ko. paineessa (esim. 3*7*7m (k*l*p) antaa tilavuudeksi 150 000 l). Samoin lasketaan, miten suuri on tilavuus, jos kaasu vapautuu normaalipaineeseen, ja verrataan tätä koko koulun siiven kokoon. Vierailun aikana voi selvittää, olivatko arviot tilavuuksista likimain oikeansuuntaisia, eli kuinka isoja reaktorit ovat. (b) Jousilaskut. Borealiksella tiedettiin, että Japanin maanjäristyksen aikana muoviputkia ei juuri hajonnut, mutta metalliputkia hajosi paljon (kyseessä ovat mm. yhdyskuntarakentamisessa käytetyt vesi jne. putket). Muovi on joustavampaa kuin teräs. Luetellaan suunnat, joissa putki voi joustaa? (Pituussuunta z, poikittaissuunnat x ja y, lisäksi kiertyminen.) Tehtävässä voi vertailla muovi ja teräsputken venymistä: Päät ovat kiinni, muoviputkella on tietty jousivakio, t.p.:lla omansa (suurempi) ja F=kx. Molempiin esim. kohdistuu sama voima keskeltä: Jos taivuttavaa voimaa kasvatetaan, kumpi hajoaa ensin? (Muovi.) Jos taipumislaajuutta kasvatetaan, riippumatta voimasta, joka taivutukseen tarvitaan, kumpi hajoaa ensin? (Teräs.) Mitkä muut seikat vaikuttavat kestävyyteen? Minkälaisella kokeella varmistaisit edellisen päättelyn pätevyyden (venymän, voiman ja kestämisen/hajoamisen yhteyden)? Vierailun aikana 1. Selvitä, miten Borealis hyödyntää lähellä olevaa merta. 2. Kysykää, onko/ovatko keksimänne syy/syyt pitkien putkien mutkiin Borealiksen edustajien mielestä oikein. Vierailun jälkeen 1. (Yo K 93): Tehtaan kokonaishyötysuhde on 33 %. Prosessissa hyödyntämättä jäänyt lämpö siirretään ympäristöön jäähdyttämällä lauhdutinta merivedellä. Yhden voimalayksikön hyötyteho on noin 450 MW, ja sen turbiinipiirin lauhduttimen läpi pumpataan merivettä 25 kuutiometriä sekunnissa. Kuinka paljon lauhduttimen läpi virtaavan veden lämpötila kohoaa? Ratkaisu: Voidaan ajatella, että vettä lämmitetään voimalan hukkaan menevää teho- osuutta vastaavalla teholla P yhden sekunnin ajan. Lasketaan tämä teho, sekä lämmitystä vastaava lämpötilan muutos. Veden massa ja ominaislämpökapasiteetti.
Hukkaan menevä tehoosuus: Aika t = 1 s. Vesi vastaanottaa lämmitystyötä vastaavan lämpömäärän. Muodostetaan tämän tiedon perusteella yhtälö ja ratkaistaan siitä lämpötilan muutos. Vastaus: Veden lämpötila kohoaa 8,7 C. 2. Kalorimetrissä on 200 g asetonia lämpötilassa 20 C. Sinne tuodaan 100 g 20 C jäätä ja 50 g 100 C vesihöyryä. Kalorimetrin lämpökapasiteetti on 80 J / K. Millainen on syntyvä tasapainotila? Ratkaisu: Asetonin ominaislämpökapasiteetti ja massa. Asetonin ominaishöyrystymislämpö. Asetonin höyrystymispiste on 56,5 C. Jään ominaislämpökapasiteetti ja massa. Veden ominaissulamislämpö. Vesihöyryn massa. Veden ominaishöyrystymislämpö. Veden ominaislämpökapasiteetti. 1 Jää lämpenee ja sulaa. Lasketaan lämpenemiseen ja sulamiseen tarvittava lämpömäärä. 2 Jäästä sulanut vesi lämpenee samaan lämpötilaan kuin kalorimetrissä oleva asetoni. Lasketaan lämpenemiseen tarvittava lämpömäärä.
3 Vesi, asetoni ja kalorimetri lämpenevät asetonin höyrystymispisteeseen 56,5 C. Lasketaan lämpenemiseen tarvittava lämpömäärä. Lämpötilan muutos. 4 Höyry tiivistyy vedeksi. Koska höyryn tiivistymisestä ja siitä tiivistyneen veden jäähtymisestä vapautuva lämpö ei riitä höyrystämään kaikkea asetonia, höyrystä tiivistynyt vesi jäähtyy 56,5 celsiusasteeseen ja samalla osa asetonista höyrystyy. Lasketaan höyrystyvän asetonin massa.
Asetonia jää siten höyrystymättä (200 77) g = 123 g. Vastaus: Saavutetussa tasapainotilassa kalorimetrissä on:150 g vettä lämpötilassa 56,5 C, 123 g nestemäistä asetonia lämpötilassa 56,5 C ja 77 g höyrystynyttä asetonia lämpötilassa 56,5 C. [8] Kemia Ennen vierailua 1. Mitä muovituotteita kotoasi löytyy? Anna esimerkkejä. Onko muovien kovuudessa eroja? Kotoa löytyy monenlaisia muoveja. Kesto ja kertamuoveja. Muoveja löytyy ruokapakkauksista, leluista, kertakäyttöastioista, muovipusseista ja vaikka vesiputkista. Muovien ominaisuudet kuten kovuus eroavat paljon toisistaan, riippuen mihin käyttötarkoitukseen muovi on valmistettu. Tarkemmin siihen, miten muoveista saadaan erilaisia voit perehtyä vierailulla. 2. Kuvassa on reaktiota erään muovin valmistuksessa. Päättele rakennekaavasta mikä muovi voisi olla kyseessä. Tehtävä helpottuu, kun nimeät ensin mikä yhdiste on lähtöaineena. lähtöaineena propeeni ja muoviksi valmistuu polypropeenia (PP) Kuvassa on 3. Käykää yhdessä läpi yleisimmät muovilaadut, niiden ominaisuudet ja kierrätysohjeet.
Vierailun aikana 1. Selvitä mistä muoveja valmistetaan. Muoveja valmistetaan mm. eteenikaasusta, jota saadaan öljynjalostuksessa krakkauksessa sekä maakaasua puhdistettaessa. Lisäksi maisseista saadaan muun muassa biohajoavia muoveja. 2. Selvitä vierailulla ja anna muutama esimerkki siitä, millaisia erilaisia ominaisuuksia muovilla voi olla. Värit, kiiltävyys, tarrautuvuus, valon kestävyys, kuumankestävyys ym. 3. Miten muovit saavat näitä ominaisuuksia? Erilaisilla lisäaineilla, myös eri muovilaadut ovat ominaisuuksiltaan erilaisia. Vierailun jälkeen 1. Kertaa samalla kun katsot videota, mitä uutta opit vierailulla. Video: Älä viskaa muoveja mäkeen: https://www.youtube.com/watch?v=3kjyvpfwtfq 2. Vastaa videon ja vierailun perusteella, mitä hyötyä muoveista on mikä vaikuttaa omaan arkeesi? Voit tehdä tämän vertailemalla muovia ja muovin ominaisuuksia esimerkiksi lasiin, metalliin, puuhun ja pahviin. Voit käyttää myös vierailulla saatuja tietoja, miksi muovi on hyvä raakaaine.
Vinkkejä vastaukseen: Lasiin: Muovi on kevyttä > suuret juomapullotoimitukset huomattavasti kevyempiä muovipulloissa > kuluttaa vähemmän polttoainetta. Juomapakkauksissa PETmuovin käyttö voi vähentää kuljetuksen energiankulutuksen jopa puoleen. Myös mukavampi kantaa vaikka repussa. Se ei mene haitallisiksi sirpaleiksi, valmistusenergia astiaan kohden suurempi, kuin muovilla. Muovi kestää kolhuja muun muassa paremmin kuin lasi, joten esimerkiksi limpparia menee vähemmän hukkaan. Metalliin (alumiinitölkkeihin): Metallitölkit pystytään kierrättämään erittäin tehokkaasti, uuden alumiinitölkin valmistus malmista vie kuitenkin paljon energiaa. Muovipullon voi sulkea uudelleen. http://www.palpa.fi/juomapakkaustenkierratys/erijuomapakkaustyypit/ Puuhun ja pahviin: Puun ja pahvin valmistuksessa kaadettava puita, jotka puolestaan kuluttavat hiilidioksidia. Puu ja pahvi maatuvat muovia paremmin. Paperitölkin valmistus vie myös enemmän energiaa. Kangaskassi vs. muovikassi vertailua löytyy esim. täältä: http://www.co2 raportti.fi/?page=search Oppilaat voi etsiä tietoa itse internetistä ja voitte sen jälkeen keskustella asiasta yhdessä. Koulussa tai kotona tehtävänä: muovin valmistus. Ohje: https://www.youtube.com/watch?v=olrzdhd2ylc http://www.kemianluokka.fi/tyoohjeet ja tuolta työohje Muovia maidosta. Matematiikka Ennen vierailua 1. Kuinka pitkä matka on koulultasi Borealiksen tuotantolaitokselle Kilpilahteen? Käytä tähän Googlemapsia. Kuinka kauan matka kestäisi minuuteissa jos puolet matkasta ajetaan 45 km/h ja puolet 100 km/h? Vastaus: 44 min Esimerkkinä käytetty Tiistilän koulua Espoon Matinkylässä
Matkaa on 55 km. Aikaa kuluu [(55 km x 0,5) / 60 km/h + (55 km x 0,5) / 100 km/h] x 60 min/h = 44 min 2. Polyeteenilaitoksen vuosikapasiteetti on 395 000 (tonnia) ja polypropeenilaitoksen vuosikapasiteetti 220 000 (tonnia). Kuinka monta prosenttia suurempi on polyeteenilaitoksen vuosikapasitetti? Vastaus: (395000220000)/220000 x 100% = 79,5454... 79,5 % Vierailun aikana 1. Selvitä paljonko Borealiksella on Suomessa (Porvoossa) henkilöstöä. Vastaus: 920 2. Selvitä kuinka korkea korkein turvasoihtu on. Vastaus: liki 110 m 3. Kysy kuinka monta metriä putkea Borealiksen Kilpilahden alueella on. Vastaus: tilanne 2016 n. 400 km Vierailun jälkeen 1. Henkilöstöstä työntekijöitä on 48%, toimihenkilöitä 20%, ylempiä toimihenkilöitä 28% ja 4% johtoa. Kuinka monta henkilöä kussakin ammattiryhmässä on? Esitä tulos myös graafisesti. Vastaus: Henkilöstöä on yhteensä 920. Työntekijöitä 48% eli 0,48 x 920 henkilöä = 442 henkilöä Toimihenkilöitä 20% eli 0,20 x 920 henkilöä = 184 henkilöä Ylempiä toimihenkilöitä 28% eli 0,28 x 920 henkilöä = 258 henkilöä Johtoa 4% eli 0,04 x 920 henkilöä = 36 henkilöä
2. Tiedetään, että a) työntekijöistä 3% naisia ja 97% miehiä, b) toimihenkilöistä 30% naisia ja 70% miehiä, ja c) ylemmissä toimihenkilöissä 37% naisia ja 63% miehiä. Laske näistä ryhmistä henkilömäärät ja esitä graafisesti. Vastaus: a) 13 naista ja 429 miestä b) 55 naista ja 129 miestä c) 95 naista ja 162 miestä Lasketaan ylläolevia tuloksia hyödyntäen. a. Työntekijöitä 442 henkilöä, naisia 3% eli 442 x 0,03 = 13 naista ja miehiä 97% eli 442 x 0,97 = 429 miestä. b. Toimihenkilöitä 184 henkilöä, naisia 30% eli 184 x 0,3 = 55 naista ja miehiä 70% eli 184 x 0,7 = 129 miestä. c. Ylempiä toimihenkilöitä 258 henkilöä, naisia 37% eli 258 x 0,37 = 95 naista ja miehiä 63% eli 258 x 0,63 = 163 miestä.
3. Muovipelletin halkaisija on 4 mm. Pelletin ympärille tehdään tiukka kuutio. Kuutioon kaadetaan vettä, kun pelletti on sisällä. Kuinka paljon vettä mahtuu kuutioon? Vastaus: 30,5 mm 3 Pallon tilavuus lasketaan kaavalla V = 4πr 3 /3 o Muovipelletin tilavuuus V1 = 4π(2 mm) 3 /3 = 33,5 mm 3 o Kuution tilavuus V2 = 4mm x 4mm x 4mm = 64 mm 3 o Kuution sisään jää tilaa: V = V2 V1 = 64 mm 3 33,5 mm 3 = 30,5 mm 3
4. Jos aurinko paistaa 30 asteen kulmasta, niin kuinka pitkä varjo pisimmästä turvasoihdusta tulee? Vastaus: 191 m tan 30 = 110 / x x tan 30 = 110 x = 110 / tan 30 = 190,5 m 191 m 5. Borealis on rakentamassa kalliosäiliötä nestekaasun varastointiin. Luolasta tulee 300 m pitkä, 20 m leveä ja 30 m korkea. Mikä on tulevan luolan tilavuus? Vastaus: 300m x 20 m x 30 m = 180 000 m 3
Lähteet 1. Borealiksen internetsivut: http://www.borealisgroup.com/ 2. Opetushallitus. (2014). Perusopetuksen opetussuunnitelman perusteet 2014. Tampere: Juvenes Print Suomen Yliopistopaino Oy 3. Wolf M.A., Baitz M. and Kreissig J., (2010), Assessing the sustainability of polymer products. In P. Eyerer (ed.), Polymers Opportunities and risks II: Sustainability, product design and processing (pp. 1 55). Dordrecht: Springer 4. Muoviteollisuus ry:n internetsivut: http://www.plastics.fi/fin/muovitieto/kysy_muovista/?cat=5&qst=33 5. Biologian lukiokirja: Bios 3 Ympäristöekologia, Päivi Happonen, Mervi Holopainen, Panu Sotkas, Antero Tenhunen, Marja TihtarinenUlmanen, Juha Venäläinen. Sanoma Pro OY 6. http://www.tiede.fi/artikkeli/kysy/miksi_oljyputkistoihin_rakennetaan_mutkia 7. http://greencarepro.berner.fi/ohjeet/ravinteet 8. Fysiikan tehtävät: http://www02.oph.fi/etalukio/opiskelumodulit/fysiikka/fysiikka4/6/6.harj.html 9. Kuvat: https://pixabay.com/