Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły: ZESPÓŁ SZKÓŁ MIEJSKICH NR 1 WAŁCZU ID grupy: 98/82 Opiekun: MARTA KAŁAMAJA Kompetencja: MATEMATYCZNO - FIZYCZNE Temat projektowy: GĘSTOŚC MATERII Semestr/rok szkolny: II/2009/2010

Wstęp Bogactwo zjawisk przyrody tworzy różne postacie materii, która jest w ciągłym ruchu i ulega ciągłym przemianom. Żywa komórka, obłoki, światło, woda są różnymi formami materii. Właściwie każdą substancję można podzielić na mniejsze części, a te z kolei na jeszcze mniejsze. Na jak małe części moglibyśmy podzieli materię, gdybyśmy mieli odpowiednie narzędzia? Takie pytania stawiali sobie starożytni filozofowie. Jedni uważali, że materia ma budowę ciągłą i może by dzielona bez końca, inni uważali, że istnieje kres podziału. Tak miedzy innymi uważał Demokryt, który wprowadził pojęcie atomu, czyli najmniejszej porcji materii, której nie można już dzielic.

Wstęp cd. Uważał on, że między atomami istnieją wolne przestrzenie. Materia przypomina, więc ogromną piaskownicę, wypełnioną ziarenkami piasku. Obecnie wiemy, że materia ma budowę ziarnistą. Składa się ona z różnych substancji, zbudowanych z cząsteczek i atomów. W XX wieku chemicy i fizycy poznali dokładnie budowę atomu. Okazało się, że składa się on z mniejszych elementów: jądra atomowego i otaczających je elektronów. Jądro atomowe zawiera w sobie protony i neutrony. Lata osiemdziesiąte XX wieku przyniosły nową hipotezę, że protony i neutrony składają się z jeszcze mniejszych elementów tzw. kwarków.

atom jądro proton neutron elektron kwark

Stany skupienia materii Materia występuję w różnych stanach skupienia: Stan stały Stan ciekły Stan gazowy

Stany skupienia materii Przykładami ciał które mogą przyjmować każdy z trzech stanu są: Woda stan stały- lód stan ciekły – woda np. zbiorniki wodne takie jak: jeziora, morza, itp. stan gazowy - para

Stany skupienia materii Żelazo stan stały - to taki w jakim najczęściej widzimy stan ciekły – żelazo występuję w tym stanie gdy ogrzejemy je do temperatury 1538°C Rtęć stan stały – występuje gdy oziębimy rtęć do temperatury -39°C stan ciekły – występuje w warunkach normalnych np. w termometrach rtęciowych

Gęstość Wszystkie ciała mają pewną masę i zajmują pewną objętość. Bardzo często obserwujemy zjawisko takie że ciała mają taką samą masę ale ich objętości się różnią lub też tak że ciała mają różne masy a takie same objętości. Dzieje się tak z bardzo prostego powodu każde ciał zbudowane jest z różnych substancji.

Gęstość Gęstość jest jedną z najbardziej podstawowych wielkości charakteryzujących materię. Gęstość jest wielkością fizyczną, która określa stopień koncentracji materii. Gęstość jest równa stosunkowi masy do jego objętości i wyraża się wzorem: d = m/V m – masa ciała (kg) V – objętość ciała (m³) d – gęstość (kg/m³)

kg/m³ g/cm³ Jednostka gęstości Jednostką gęstości jest w międzynarodowym układzie SI wielkości mechanicznych: kg/m³ Inne jednostki to np.: g/cm³

Gęstość Dla większości substancji, w miarę wzrostu temperatury, a także przy zmianie stanu skupienia z ciała stałego w ciecz i gaz, gęstość maleje. Te same substancje w stanie gazowym maja zdecydowanie mniejszą gęstość, niż w stanie ciekłym i stałym. Dzieje się tak, gdyż odległość między cząsteczkami w ciałach stałych są małe, w cieczach trochę większe, a w gazach jeszcze większe. Przykładem może tu być powietrze, które w temperaturze 20°C ma gęstość 1,2 kg/m³, a skroplone ma gęstość 960 kg/m³.

Tabele gęstości niektórych substancji (przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym) 1.GĘSTOŚC CIAŁ STAŁYCH Ciało w kg/m³ Aluminium (glin) 2720 Arsen 5776 Azbest 2000-2800 Bar 3600 Beryl 2690-2700 Bor 3300 Beton 1800-2400 Bizmut 9807 Brąz 8800-8900

Gęstość ciał stałych (CIĄG DALSZY) Ciało w kg/m³ Chrom 6920 Cegła 1400-2200 Cyna (biała) 7200-7400 Cynk 7130-7200 Drewno – dąb 600-900 – lipa 400-600 Fosfor biały 1830 Gips 2310-2330

Gęstość ciał stałych (CIĄG DALSZY) Ciało w kg/m³ Glina (sucha) 1500-1800 Grafit         2300-2720         Guma (wyroby) 1100-1190 Inwar 8000 Iryd 22400 Kadm 8640 Korek 220-260 Kreda        1800-2600         Krzem 2329,6

Gęstość ciał stałych (CIĄG DALSZY) Ciało w kg/m³ Kwarc          2500-2800         Lód przy 0 °C 880-920 Magnez 1740 Marmur 2670 Mosiądz         8400-8700         Ołów 11300-11400 Parafina 870-910 Piasek (suchy) 1550-1800 Platyna 21450

GĘSTOŚC CIAŁ STAŁYCH (CIĄG DALSZY) Ciało w kg/m³ Porcelana           2300-2500         Potas 870 Srebro 10500 Śnieg 125 Szkło zwykłe   2400-2800 Tłuszcze 920-940 Węgiel drzewny 300-600 Wosk 950-980 Złoto 19282

Gęstość ciał ciekłych Ciało w kg/m³ alkohol etylowy 790 alkohol metylowy benzyna 700 krew ludzka 1050 mleko 1030 nafta 810 oliwa 920 olej rycynowy 950 rtęć 13546 woda 998

Gęstość ciał gazowych Ciało w kg/m³ acetylen 1,16 amoniak 0,76 argon 1,780 azot 1,25 butan 2,703 chlor 3,21 chlorowodór 1,64 dwutlenek azotu 2,05 dwutlenek siarki 2,83

Gęstość ciał gazowych (CIĄG DALSZY) Ciało w kg/m³ dwutlenek węgla 1,96 etan 1,32 fluor 1,69 hel 0,178 metan 0,71 powietrze 1,29 siarkowodór 1,529 tlen 1,43 tlenek węgla 1,25 wodór 0,08989

Zadanie 1 Porównaj masy sześcianów o takich samych objętościach, ale zbudowanych z różnego materiału. Obliczmy objętość sześcianu: V=a³ V= (3cm)³ V=27cm³ a=3cm a=3cm a- długość krawędzi sześcianu Sześcian zbudowany z aluminium. Sześcian zbudowany ze srebra

Zadanie 1 cd. Zamieniamy jednostki: 1cm = 0,01m 1cm³ = 0,000001m³ A więc objętość sześcianu jest równa: 27* 0,000001m³=0,000027 m³ Wyszukujemy w tabelach gęstość aluminium i złota. Gęstość aluminium= 2720 kg/m³ Gęstość złota= 19282 kg/m³

Zadanie 1 cd. Korzystamy ze wzoru na gęstość: d=m/V Przekształcamy powyższy wzór tak aby móc obliczyć masę sześcianów. d=m/V /*V d*V=m m=V*d

Zadanie 1 cd. Podstawiamy wartości liczbowe do wzoru. Najpierw obliczamy masę sześcianu zbudowanego z aluminium (m1): m1= 0,000027 * 2720 m1= 0,07344 kg Teraz obliczamy masę sześcianu zbudowanego ze złota (m2): m2= 0,000027 * 19282 m2= 0,520614 kg

Zadanie 1 cd. Sprawdzenie jednostki: m=d*V kg = kg/m³ * m³ = kg Porównujemy masy sześcianów: m1= 0,07344 kg m2= 0,520614 kg m1<m2 Odp. Masa sześcianu zbudowanego ze złota jest większa od masy sześcianu z aluminium.

Zadanie 2 Naczynie napełniono całkowicie, wlewając 16 kg nafty. Jaką masę będzie miała rtęć, która wypełni to samo naczynie? Dane: Szukane: m1 = 16kg – masa nafty m2 = ? d1= 810 kg/m³ - gęstość nafty d2 = 13546 kg/m³ - gęstość rtęci

Zadanie 2 cd. ROZWIĄZANIE: Objętość w obu przypadkach jest jednakowa (V1=V2), więc porównujemy je: d1=m1/V1 => V1=m1/d1 oraz V2=m2/d2 Z faktu, że V1=V2 otrzymujmy: m1/d1=m2/d2 Przekształcamy wzór, korzystając z proporcji m1/d1=m2/d2 m1*d2= m2*d1 /: d1 m2= (m1*d2):d1

Zadanie 2 cd. Podstawiamy wartości liczbowe: m2 = (16kg* 13546 kg/m³):810 kg/m³ m2 = 216736kg²/m³:810 kg/m³ m2 = 267,58kg Odp. Masa rtęci wynosi 267,58 kg.

Zadanie 3 Wyraź gęstość poniższych planet w kg/m³: Ziemia – 5,43 g/cm³ Mars – 3,94 g/cm³ Saturn – 0,71 g/cm³

Zadanie 3 cd. Rozwiązanie: Zamieniamy jednostki: 1g=0,001kg 1cm³=0,000001m³ g/cm³=0,001kg/0,000001m³=1000kg/m³ 5,43*1000kg/m³=5430kg/m³=5,43*10³kg/m³ b) 3,94*1000kg/m³=3940kg/m³=3,94*10³kg/m³ c) 0,71*1000kg/m³=710kg/m³=7,1*10²kg/m³