1
2 Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia)Nazwa szkoły: Gimnazjum Nr 58 im. Jana Nowaka Jeziorańskiego ID grupy: 98/62_MF_G2 Kompetencja: ………Mat.-Fiz………………………………………….. Temat projektowy: …………Gęstość materii……………………………………….. Semestr/rok szkolny: semestr 2 ; 2009/2010
3 Definicje Masa to ilość materii w danym ciele. Oznaczamy ją jako m. Jednostką masy w SI jest kilogram, a inne jednostki to, np. funt, uncja. Ciężar to siła jaką ciało (np. Ziemia) przyciąga drugie ciało. Oznaczamy go jako F. Objętość to przestrzeń, którą zajmuje ciało. Oznaczamy ją jako V. Jednostką objętości jest m³ Materia to wszystko co posiada masę i objętość.
4 Gęstość Gęstość to stosunek masy ciała do jegoobjętości. Oznaczamy ją jako ρ. Jednostką gęstości w SI jest kg/m³, a inną często używaną jednostką jest g/cm³. Wzór na gęstość to
5 Pomiar objętości ciałaW przypadku cieczy postępuje się tak samo tylko wlewa się ją do pustej menzurki.
6 Przykładowe gęstości ciałUWAGA! Gęstość większości substancji jest zależna od panujących warunków, w szczególności od temperatury i ciśnienia. Gęstości ciał podaje się w warunkach standardowych (czyli T=20oC, p=1013hPa) Substancja g/cm³ Woda 1,00 Cukier 1,59 Lód (0C) 0,92 Ołów 11,40 Sól kamienna 2,16 Srebro 10,80 Złoto 19,30 Żelazo 7,90 Aluminium 2,70 Rtęć 13,50 Oliwa Wodór 0,09
7 Przeliczanie jednostekWażną rzeczą w poprawnym obliczaniu zadań jest zamiana jednostek. Jak je zamieniać pokażemy na poniższym zadaniu. 15g/cm³ zamień na kg/m³ 1cm3 = 0, m3 1g = 0,001 kg 4. Wykonujemy działanie i otrzymujemy wynik 34 x 0,001kg : 0,000001m3 = kg/m3 15 x 0,001kg : 0,000001m3 = kg/m3 7
8 Przeliczanie jednostekKolejne zadanie Jeśli gęstość złota wnosi g/cm3, to oblicz ile będzie ważył 1m3 tego kruszcu? Odpowiedź podaj w kg . SZUKANE: m=? DANE: ρ – 19.3 g/cm3 ROZWIĄZANIE: 1m3 = 100 cm x 100 cm x 100 cm = cm3 19.3 g/cm3 x cm3 = g g = kg
9 Zadania ρ złota 19.3 g/cm3 ρ platyny 21.4 g/cm3Jaką masę ma 1dm3 stopu złota ( 19.3 g/cm3 ) i platyny ( 21.4 g/cm3 ), jeśli proporcje składników wynoszą złoto 80%, a platyna 20%? SZUKANE: m = ? DANE: ρ złota 19.3 g/cm3 ρ platyny 21.4 g/cm3 złoto 80% platyna 20% ROZWIĄZANIE: 1dm3 = 10 cm x 10 cm x 10 cm =1000 cm3 1000 cm3 x 0.8 = 800 cm3 1000 cm3 x 0.2 = 200 cm3 800 cm3 x 19.3 g/cm3 = g = kg 200 cm3 x 21.4 g/cm3 = 4280 g = 4.28 kg Odp. 1 dm3 stopu ma masę kg .
10 Zadania Jakie wymiary ma sześcienny blok złota (19.3 g/cm3 ) o wadze 1 tony? SZUKANE: a = ? WZÓR: a = DANE: ρ – 19.3 g/cm3 ROZWIĄZANIE: 1 T = g a = Odp. Blok złota ma wymiary 37.3 cm x 37.3 cm x 37.3 cm .
11 Zadania Jak odmierzyć 23g oliwy, mając do dyspozycji tylko menzurkę?DANE: SZUKANE: WZÓR: m=23g, V = ? V = m/ρ ρ=0,92g/cm3 ROZWIĄZANIE: V=23g/0,92g/cm3 = 25cm3 Odp. Do menzurki należy wlać 25cm3 oliwy.
12 Początek Wszechświata – Wielki wybuchNa początku cała materia Wszechświata była skupiona w jednym punkcie. Podczas Wielkiego Wybuchu z energii kreowały się cząstki i antycząstki. Od tego momentu możemy mówić o przestrzeni, masie i objętości. Wszechświat zmienia się w każdej sekundzie i dlatego jest układem dynamicznym.
13 Ziemia Średnia - 5,515 g/cm³ Skorupa - 2,5 g/cm³ Płaszcz - 4,0 g/cm³Jądro – 12,5 g/cm³ W astronomii podaje się najczęściej gęstość średnią, ale można rozróżnić też gęstość poszczególnych warstw. Zilustrujemy to na przykładzie Ziemi. Jak widać gęstość rośnie wraz z głębokością znajdowania się warstw. Można wywnioskować, że gęstość warstw nie zależy tylko od składu, ale również od ciśnienia.
14 Gęstości planet w układzie SłonecznymGazowe olbrzymy jak sama nazwa wskazuje składają się głównie z gazów więc mają mniejszą gęstość od planet ziemiopodobnych, których powierzchnia jest skalista. Potwierdza to tabela poniżej. Gazowe olbrzymy Jowisz – 1,33 g/cm³ Saturn – 0,71 g/cm³ Uran – 1,16 g/cm³ Neptun – 1,77 g/cm³ Planety ziemiopodobne Merkury – 5,50 g/cm³ Wenus – 5,11 g/cm³ Ziemia – 5,52 g/cm³ Mars – 3,94 g/cm³
15 Średnia gęstość we WszechświecieCały Wszechświat składa się z ogromnej liczby gwiazd, planet i innych obiektów. Mają one różne gęstości. Od ekstremalnie dużych do bardzo małych. Wielkie odległości między nimi powodują, że średnia gęstość Wszechświata jest bardzo mała. Wynosi ona 9,24 x kg/m³.To tak, jakby w jednym metrze sześciennym znajdowałoby się 5 neutronów.
16 Słońce Jedną z gwiazd która teraz jest w ciągugłównym jest gwiazda najbliższa Ziemi czyli Słońce. Jej obecna średnia gęstość to 1,41 g/cm³, ale podczas dalszej ewolucji gęstość będzie się zmieniać. Stopniowo Słońce będzie rosło (gęstość będzie malała). Potem odrzuci zewnętrzne warstwy, zapadnie się pod własnym ciężarem i stanie się białym karłem (gęstość ok g/cm³).
17 Dlaczego statki o dużej masie nie toną?Sprawa jest prosta. W statku są puste przestrzenie które wypełnia powietrze więc średnia gęstość statku jest mniejsza od gęstości wody.
18 Prawo Archimedesa (Siła wyporu)Na każde ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu skierowana ku górze i równa jest ciężarowi cieczy, wypartej przez to Ciało. Fw Fc
19 V statku=V wypartej wody Fc statku
20 Gazy Prawo Archimedesa tyczy się takżegazów, co jest wykorzystywane przez ludzi w np. sterowcach, balonach dmuchanych „normalnie” i helem oraz w balonach do latania. Omówimy to w następnych slajdach.
21 Balony (do latania) Dlaczego, gdy w koszu od balonu umieszczony jestdziałający palnik, balon leci do góry? Zwiększając temperaturę powietrza zwiększamy jego objętość więc gęstość powietrza się zmniejsza, a ρ całego balonu ma mniejszą wartość od ρ powietrza.
22 Balony (do dmuchania) Hel ma mniejszą gęstość od normalnego powietrzawięc balon z helem unosi się. Normalnie dmuchane balony nie unoszą się, ponieważ gaz jakim są wypełnione, ma większą gęstość od powietrza – jest to dwutlenek węgla wydychany z płuc.
23 Sterowce Sterowce były wpierw wypełniane wodoremktóry jest gazem o najmniejszej gęstości więc mogły ze spokojem latać, jednak wodór jest zbyt wybuchowy więc zmieniono go na hel który jest niepalny.
24 Podsumowanie siły wyporuJeśli mamy ciało i chcemy sprawdzić czy będzie pływać możemy porównać gęstości. Jeśli chodzi o gazy trzeba pamiętać o wysokości na jakiej dane ciało ma latać, a poza tym trzeba jeszcze pamiętać o wietrze i o temperaturze na danej wysokości.
25 Doświadczenie Zaistniała sytuacjaPrzed włożeniem do cieczy kule były w równowadze. Dlaczego teraz nie są?
26 Doświadczenie Całość wygląda tak:Fw1
27 Dyfuzja Dyfuzja jest to zjawisko samorzutnego mieszania sięróżnych substancji. Dyfuzja świadczy o cząsteczkowej budowie materii i nieustannym ruchu cząstek. Szybkość dyfuzji zależy od szybkości cząsteczek, czyli od temperatury substancji.
28 Doświadczenie To doświadczenie udowadnia, że w cieplejszej wodzie dyfuzja zachodzi szybciej. Zimna woda Ciepła woda
29 Doświadczenie Uzasadniamy hipotezę cząsteczkowejbudowy ciał. Do słoika wsypujemy kaszę gryczaną, wiejską i kuskus.
30 Doświadczenie
31 Doświadczenie Obserwacje: Poziom mieszaniny obniżył się. Puste miejsca między większymi ziarnami kaszy gryczanej zajęły mniejsze ziarenka kaszy wiejskiej i kuskus. Wniosek: Zjawisko dyfuzji potwierdza hipotezę o cząsteczkowej/ziarnistej budowie ciał.
32