Ποια είναι ο ορισμός της πυκνότητας της ύλης. Πώς μετριέται η πυκνότητα ενός υλικού; πυκνότητα διαφόρων υλικών. Ορισμός άλλων ποσοτήτων

Εικόνα 1. Πίνακας πυκνοτήτων ορισμένων ουσιών. Author24 - διαδικτυακή ανταλλαγή φοιτητικών εγγράφων

Όλα τα σώματα στον κόσμο γύρω μας έχουν διαφορετικά μεγέθη και όγκους. Αλλά ακόμη και με τα ίδια ογκομετρικά δεδομένα, η μάζα των ουσιών θα διαφέρει σημαντικά. Στη φυσική, αυτό το φαινόμενο ονομάζεται πυκνότητα της ύλης.

Η πυκνότητα είναι μια βασική φυσική έννοια που δίνει μια ιδέα για τα χαρακτηριστικά οποιασδήποτε γνωστής ουσίας.

Ορισμός 1

Η πυκνότητα μιας ουσίας είναι μια φυσική ποσότητα που δείχνει τη μάζα μιας συγκεκριμένης ουσίας ανά μονάδα όγκου.

Οι μονάδες όγκου ως προς την πυκνότητα μιας ουσίας είναι συνήθως ένα κυβικό μέτρο ή ένα κυβικό εκατοστό. Ο προσδιορισμός της πυκνότητας μιας ουσίας πραγματοποιείται με ειδικό εξοπλισμό και όργανα.

Για να προσδιοριστεί η πυκνότητα μιας ουσίας, είναι απαραίτητο να διαιρεθεί η μάζα της με τον δικό της όγκο. Κατά τον υπολογισμό της πυκνότητας μιας ουσίας, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες ποσότητες:

σωματικό βάρος ($m$); όγκος σώματος ($V$); πυκνότητα σώματος ($ρ$)

Παρατήρηση 1

Το $ρ$ είναι το γράμμα του ελληνικού αλφαβήτου "ro" και δεν πρέπει να συγχέεται με το παρόμοιο σύμβολο για την πίεση - $p$ ("pe").

Τύπος πυκνότητας ύλης

Ο υπολογισμός της πυκνότητας μιας ουσίας γίνεται με τη χρήση του συστήματος μέτρησης SI. Σε αυτό, οι μονάδες πυκνότητας εκφράζονται σε κιλά ανά κυβικό μέτρο ή γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε σύστημα μέτρησης.

Μια ουσία έχει διαφορετικούς βαθμούς πυκνότητας εάν βρίσκεται σε διαφορετικές καταστάσεις συσσωμάτωσης. Με άλλα λόγια, η πυκνότητα μιας ουσίας σε στερεή κατάσταση θα είναι διαφορετική από την πυκνότητα της ίδιας ουσίας σε υγρή ή αέρια κατάσταση. Για παράδειγμα, το νερό έχει πυκνότητα στην κανονική του υγρή κατάσταση 1.000 κιλά ανά κυβικό μέτρο. Στην παγωμένη κατάσταση, το νερό (πάγος) θα έχει ήδη πυκνότητα 900 κιλών ανά κυβικό μέτρο. Οι υδρατμοί σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασία κοντά στους μηδέν βαθμούς θα έχουν πυκνότητα 590 κιλά ανά κυβικό μέτρο.

Ο τυπικός τύπος για την πυκνότητα μιας ουσίας έχει ως εξής:

Εκτός από τον τυπικό τύπο, ο οποίος χρησιμοποιείται μόνο για στερεά, υπάρχει ένας τύπος για το αέριο υπό κανονικές συνθήκες:

$ρ = M / Vm$, όπου:

• $M$ - μοριακή μάζα αερίου,
• $Vm$ - μοριακός όγκος αερίου.

Υπάρχουν δύο τύποι στερεών:

• πορώδης;
• Χαλαρά.

Παρατήρηση 2

Τα φυσικά τους χαρακτηριστικά επηρεάζουν άμεσα την πυκνότητα της ουσίας.

Πυκνότητα ομοιογενών σωμάτων

Ορισμός 2

Η πυκνότητα των ομογενών σωμάτων είναι ο λόγος της μάζας ενός σώματος προς τον όγκο του.

Ο ορισμός της πυκνότητας ενός ομοιογενούς και ομοιόμορφα κατανεμημένου σώματος με ανομοιογενή δομή, που αποτελείται από αυτή την ουσία, περιλαμβάνεται στην έννοια της πυκνότητας μιας ουσίας. Αυτή είναι μια σταθερή τιμή και για την καλύτερη κατανόηση των πληροφοριών σχηματίζονται ειδικοί πίνακες, όπου συλλέγονται όλες οι κοινές ουσίες. Οι τιμές για κάθε ουσία χωρίζονται σε τρία συστατικά:

• πυκνότητα στερεάς κατάστασης?
• η πυκνότητα του σώματος σε υγρή κατάσταση·
• την πυκνότητα ενός σώματος σε αέρια κατάσταση.

Το νερό είναι μια αρκετά ομοιογενής ουσία. Ορισμένες ουσίες δεν είναι τόσο ομοιογενείς, επομένως, η μέση πυκνότητα του σώματος καθορίζεται για αυτές. Για να εξαχθεί αυτή η τιμή, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε το αποτέλεσμα του ρ της ουσίας για κάθε συστατικό ξεχωριστά. Τα χαλαρά και πορώδη σώματα έχουν πραγματική πυκνότητα. Καθορίζεται χωρίς να λαμβάνονται υπόψη κενά στη δομή του. Το ειδικό βάρος μπορεί να υπολογιστεί διαιρώντας τη μάζα μιας ουσίας με τον συνολικό όγκο που καταλαμβάνει.

Παρόμοιες τιμές διασυνδέονται με τον συντελεστή πορώδους. Αντιπροσωπεύει την αναλογία του όγκου των κενών προς τον συνολικό όγκο του σώματος που εξετάζεται αυτή τη στιγμή.

Η πυκνότητα των ουσιών εξαρτάται από πολλούς πρόσθετους παράγοντες. Ορισμένοι από αυτούς αυξάνουν ταυτόχρονα αυτήν την τιμή για ορισμένες ουσίες και τη μειώνουν για τις υπόλοιπες. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, η πυκνότητα μιας ουσίας αυξάνεται. Ορισμένες ουσίες είναι σε θέση να ανταποκρίνονται στις αλλαγές θερμοκρασίας με διαφορετικούς τρόπους. Σε αυτήν την περίπτωση, συνηθίζεται να λέμε ότι η πυκνότητα σε ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασίας συμπεριφέρεται ανώμαλα. Τέτοιες ουσίες περιλαμβάνουν συχνά μπρούντζο, νερό, χυτοσίδηρο και ορισμένα άλλα κράματα. Η πυκνότητα του νερού είναι μεγαλύτερη στους 4 βαθμούς Κελσίου. Με περαιτέρω θέρμανση ή ψύξη, αυτός ο δείκτης μπορεί επίσης να αλλάξει σημαντικά.

Μεταμορφώσεις με την πυκνότητα του νερού συμβαίνουν κατά τη μετάβαση από τη μια κατάσταση συσσωμάτωσης στην άλλη. Ο δείκτης ρ σε αυτές τις περιπτώσεις αλλάζει τις τιμές του απότομα. Αυξάνεται προοδευτικά κατά τη μετάβαση σε υγρό από αέρια κατάσταση, καθώς και κατά τη στιγμή της υγρής κρυστάλλωσης.

Υπάρχουν, και πολλές, εξαιρετικές περιπτώσεις. Για παράδειγμα, το πυρίτιο έχει μικρές τιμές πυκνότητας κατά τη στερεοποίηση.

Μέτρηση της πυκνότητας μιας ουσίας

Για να μετρηθεί αποτελεσματικά η πυκνότητα μιας ουσίας, χρησιμοποιείται συνήθως ειδικός εξοπλισμός. Αποτελείται απο:

• Ζυγός;
• συσκευή μέτρησης με τη μορφή χάρακα.
• μεζούρα.

Εάν η υπό δοκιμή ουσία είναι σε στερεή κατάσταση, τότε ως συσκευή μέτρησης χρησιμοποιείται μια συσκευή μέτρησης σε μορφή εκατοστού. Εάν η υπό δοκιμή ουσία βρίσκεται σε υγρή κατάσταση συσσωμάτωσης, τότε χρησιμοποιείται ογκομετρική φιάλη για μετρήσεις.

Πρώτα πρέπει να μετρήσετε τον όγκο του σώματος με ένα εκατοστό ή ογκομετρική φιάλη. Ο ερευνητής παρατηρεί την κλίμακα μέτρησης και καταγράφει το αποτέλεσμα. Εάν εξετάζεται μια ξύλινη δοκός κυβικού σχήματος, τότε η πυκνότητα θα είναι ίση με την τιμή της πλευράς που ανυψώνεται στην τρίτη δύναμη. Κατά την εξέταση ενός υγρού, είναι απαραίτητο να ληφθεί επιπλέον υπόψη η μάζα του δοχείου με το οποίο λαμβάνονται οι μετρήσεις. Οι λαμβανόμενες τιμές πρέπει να αντικατασταθούν στον γενικό τύπο για την πυκνότητα της ουσίας και να υπολογιστεί ο δείκτης.

Για τα αέρια, ο υπολογισμός του δείκτη είναι πολύ δύσκολος, καθώς είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν διάφορα όργανα μέτρησης.

Συνήθως, χρησιμοποιείται ένα υδρόμετρο για τον υπολογισμό της πυκνότητας των ουσιών. Έχει σχεδιαστεί για να έχει αποτελέσματα σε υγρά. Η πραγματική πυκνότητα μελετάται χρησιμοποιώντας λήκυθο. Τα εδάφη εξετάζονται με τη βοήθεια των γεωτρήσεων Kaczynski και Seidelman.

Εντολή

Έτσι, όλοι δεν γνωρίζουν εδώ και πολύ καιρό ότι η πυκνότητα μιας ουσίας, είτε υγρού είτε στερεού αδρανούς, μπορεί να υπολογιστεί ως μάζα διαιρούμενη με τον όγκο. Δηλαδή, για να προσδιορίσετε πειραματικά την πυκνότητα του συνηθισμένου υγρού νερού, πρέπει: 1) Να πάρετε έναν βαθμονομημένο κύλινδρο και να τον ζυγίσετε.
2) Ρίξτε νερό σε αυτό, διορθώστε τον όγκο που καταλαμβάνει.
3) Ζυγίστε τον κύλινδρο με νερό.
4) Υπολογίστε τη διαφορά μάζας, λαμβάνοντας έτσι τη μάζα του νερού.
5) Υπολογίστε την πυκνότητα χρησιμοποιώντας τον γνωστό τύπο

Ωστόσο, παρατηρήθηκε ότι οι τιμές πυκνότητας διαφέρουν σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Αλλά το πιο εκπληκτικό είναι με ποιον νόμο συμβαίνει η αλλαγή. Μέχρι τώρα, οι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο προβληματίζονται σχετικά με αυτό το φαινόμενο. Κανείς δεν μπορεί να λύσει το μυστήριο και να απαντήσει στην ερώτηση: "Γιατί η τιμή της πυκνότητας είναι όταν θερμαίνεται από 0 έως 3,98 και μετά από 3,98;" Πριν από μερικά χρόνια, ο Ιάπωνας φυσικός Masakazu Matsumoto πρότεινε ένα μοντέλο για τη δομή των μορίων του νερού. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, στο νερό σχηματίζονται μερικοί πολυγωνικοί μικροσχηματισμοί - υαλώδη άλατα, τα οποία με τη σειρά τους υπερισχύουν του φαινομένου της επιμήκυνσης των δεσμών υδρογόνου και συμπιέζουν τα μόρια του νερού. Ωστόσο, αυτή η θεωρία δεν έχει ακόμη επιβεβαιωθεί πειραματικά. Ένα διάγραμμα πυκνότητας σε σχέση με τη θερμοκρασία φαίνεται παρακάτω. Για να το χρησιμοποιήσετε, πρέπει: 1) Βρείτε την τιμή θερμοκρασίας που χρειάζεστε στον αντίστοιχο άξονα.
2) Χαμηλώστε την κάθετο στο διάγραμμα. Σημειώστε το σημείο τομής της ευθείας και της συνάρτησης.
3) Από το σημείο που προκύπτει, σχεδιάστε μια γραμμή παράλληλη προς τον άξονα θερμοκρασίας προς τον άξονα πυκνότητας. Το σημείο τομής είναι η επιθυμητή τιμή Παράδειγμα: Αφήστε τη θερμοκρασία του νερού να είναι 4 μοίρες, τότε η πυκνότητα, μετά την κατασκευή, είναι ίση με 1 g / cm ^ 3. Και οι δύο αυτές τιμές είναι κατά προσέγγιση.

Για να προσδιορίσετε μια πιο ακριβή τιμή πυκνότητας, πρέπει να χρησιμοποιήσετε τον πίνακα. Εάν δεν υπάρχουν δεδομένα στην επιθυμητή τιμή θερμοκρασίας, τότε: 1) Βρείτε τις τιμές μεταξύ των οποίων βρίσκεται η επιθυμητή τιμή. Για καλύτερη κατανόηση, ας ρίξουμε μια ματιά σε ένα παράδειγμα. Αφήστε που χρειάζεστε την πυκνότητα του νερού σε θερμοκρασία 65 βαθμών. Είναι μεταξύ 60 και 70 ετών.
2) Σχεδιάστε ένα επίπεδο συντεταγμένων. Καθορίστε την τετμημένη ως θερμοκρασία και τον άξονα y ως πυκνότητα. Σημειώστε τα σημεία που γνωρίζετε (Α και Β) στο γράφημα. Συνδέστε τα ευθεία.
3) Χαμηλώστε την κάθετο από την επιθυμητή τιμή θερμοκρασίας στο τμήμα που λήφθηκε παραπάνω, σημειώστε το ως σημείο C.
4) Σημειώστε τα σημεία D, E, F όπως φαίνεται στο γράφημα.
5) Τώρα φαίνεται ξεκάθαρα ότι τα τρίγωνα ADB και AFC είναι παρόμοια. Τότε η σχέση είναι αληθής:
AD/AF=DB/EF, επομένως:
(0,98318-0,97771)/(0,98318-x)=(70-60)/(65-60);
0,00547/(0,98318-x)=2
1,96636-2x=0,00547
x=0,980445
Κατά συνέπεια, η πυκνότητα του νερού στους 65 μοίρες είναι 0,980445 g / cm ^ 3
Αυτή η μέθοδος εύρεσης μιας τιμής ονομάζεται μέθοδος παρεμβολής.

Η μελέτη της πυκνότητας των ουσιών ξεκινά στο μάθημα της φυσικής του γυμνασίου. Η έννοια αυτή θεωρείται θεμελιώδης για την περαιτέρω παρουσίαση των θεμελίων της μοριακής κινητικής θεωρίας στα μαθήματα της φυσικής και της χημείας. Ο σκοπός της μελέτης της δομής της ύλης, οι μέθοδοι έρευνας μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι ο σχηματισμός επιστημονικών ιδεών για τον κόσμο.

Οι αρχικές ιδέες για μια ενιαία εικόνα του κόσμου δίνονται από τη φυσική. Η 7η τάξη μελετά την πυκνότητα της ύλης με βάση τις απλούστερες ιδέες για τις μεθόδους έρευνας, την πρακτική εφαρμογή φυσικών εννοιών και τύπων.

Μέθοδοι φυσικής έρευνας

Όπως γνωρίζετε, μεταξύ των μεθόδων μελέτης των φυσικών φαινομένων, διακρίνεται η παρατήρηση και το πείραμα. Οι παρατηρήσεις των φυσικών φαινομένων διδάσκονται στο δημοτικό σχολείο: γίνονται απλές μετρήσεις, συχνά κρατούν ένα «Ημερολόγιο της Φύσης». Αυτές οι μορφές μάθησης μπορούν να οδηγήσουν το παιδί στην ανάγκη να εξερευνήσει τον κόσμο, να συγκρίνει τα παρατηρούμενα φαινόμενα και να εντοπίσει σχέσεις αιτίας-αποτελέσματος.

Ωστόσο, μόνο ένα πλήρως διεξαγόμενο πείραμα θα δώσει στον νεαρό ερευνητή τα εργαλεία για να αποκαλύψει τα μυστικά της φύσης. Η ανάπτυξη πειραματικών, ερευνητικών δεξιοτήτων πραγματοποιείται σε πρακτικά μαθήματα και κατά τη διάρκεια εργαστηριακής εργασίας.

Η διεξαγωγή ενός πειράματος σε ένα μάθημα φυσικής ξεκινά με τους ορισμούς τέτοιων φυσικών μεγεθών όπως μήκος, εμβαδόν, όγκος. Ταυτόχρονα, δημιουργείται μια σύνδεση μεταξύ της μαθηματικής (αρκετά αφηρημένης για ένα παιδί) και της φυσικής γνώσης. Η έκκληση στην εμπειρία του παιδιού, η εξέταση γεγονότων που του είναι γνωστά για μεγάλο χρονικό διάστημα από επιστημονική άποψη συμβάλλει στη διαμόρφωση της απαραίτητης ικανότητας σε αυτό. Ο σκοπός της εκπαίδευσης σε αυτή την περίπτωση είναι η επιθυμία για ανεξάρτητη κατανόηση του νέου.

Μελέτη πυκνότητας

Σύμφωνα με την προβληματική μέθοδο διδασκαλίας, στην αρχή του μαθήματος, μπορείτε να ρωτήσετε έναν γνωστό γρίφο: "Ποιο είναι βαρύτερο: ένα κιλό πούπουλα ή ένα κιλό χυτοσίδηρο;" Φυσικά, τα παιδιά 11-12 ετών μπορούν εύκολα να απαντήσουν σε μια ερώτηση που γνωρίζουν. Όμως η έφεση στην ουσία του ζητήματος, η ευκαιρία να αποκαλυφθεί η ιδιαιτερότητά του, οδηγεί στην έννοια της πυκνότητας.

Η πυκνότητα μιας ουσίας είναι η μάζα μιας μονάδας του όγκου της. Ο πίνακας, που συνήθως δίνεται σε σχολικά βιβλία ή βιβλία αναφοράς, σας επιτρέπει να αξιολογήσετε τις διαφορές μεταξύ των ουσιών, καθώς και τις συγκεντρωτικές καταστάσεις μιας ουσίας. Μια ένδειξη της διαφοράς στις φυσικές ιδιότητες των στερεών, υγρών και αερίων, που συζητήθηκε προηγουμένως, μια εξήγηση αυτής της διαφοράς όχι μόνο στη δομή και την αμοιβαία διάταξη των σωματιδίων, αλλά και στη μαθηματική έκφραση των χαρακτηριστικών μιας ουσίας, λαμβάνει το μελέτη της φυσικής σε διαφορετικό επίπεδο.

Η ενοποίηση της γνώσης σχετικά με τη φυσική έννοια της υπό μελέτη έννοιας επιτρέπει τον πίνακα πυκνότητας των ουσιών. Το παιδί, απαντώντας στην ερώτηση: «Τι σημαίνει η τιμή της πυκνότητας μιας συγκεκριμένης ουσίας;», Καταλαβαίνει ότι αυτή είναι η μάζα του 1 cm 3 (ή 1 m 3) της ουσίας.

Το ζήτημα των μονάδων πυκνότητας μπορεί να τεθεί ήδη σε αυτό το στάδιο. Είναι απαραίτητο να εξεταστούν τρόποι μετατροπής μονάδων μέτρησης σε διαφορετικά συστήματα αναφοράς. Αυτό καθιστά δυνατό να απαλλαγούμε από τη στατική σκέψη, να αποδεχθούμε άλλα συστήματα λογισμού σε άλλα θέματα.

Προσδιορισμός πυκνότητας

Φυσικά, η μελέτη της φυσικής δεν μπορεί να είναι πλήρης χωρίς την επίλυση προβλημάτων. Σε αυτό το στάδιο, εισάγονται τύποι υπολογισμού. στη φυσική της 7ης τάξης, ίσως η πρώτη φυσική αναλογία ποσοτήτων για τα παιδιά. Δίνεται ιδιαίτερη προσοχή όχι μόνο λόγω της μελέτης των εννοιών της πυκνότητας, αλλά και λόγω του γεγονότος των μεθόδων διδασκαλίας για την επίλυση προβλημάτων.

Σε αυτό το στάδιο τίθεται ο αλγόριθμος για την επίλυση ενός φυσικού υπολογιστικού προβλήματος, η ιδεολογία της εφαρμογής των βασικών τύπων, ορισμών και προτύπων. Ο δάσκαλος προσπαθεί να διδάξει την ανάλυση του προβλήματος, τον τρόπο αναζήτησης του αγνώστου, τις ιδιαιτερότητες της χρήσης μονάδων μέτρησης χρησιμοποιώντας έναν τέτοιο λόγο όπως ο τύπος πυκνότητας στη φυσική.

Παράδειγμα επίλυσης προβλημάτων

Παράδειγμα 1

Προσδιορίστε από ποια ουσία αποτελείται ένας κύβος με μάζα 540 g και όγκο 0,2 dm 3.

ρ-; m \u003d 540 g, V \u003d 0,2 dm 3 \u003d 200 cm 3

Ανάλυση

Με βάση το ερώτημα του προβλήματος, καταλαβαίνουμε ότι ο πίνακας πυκνοτήτων στερεών θα μας βοηθήσει να προσδιορίσουμε το υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένος ο κύβος.

Επομένως, ορίζουμε την πυκνότητα της ύλης. Στους πίνακες, αυτή η τιμή δίνεται σε g / cm 3, επομένως ο όγκος από dm 3 μετατρέπεται σε cm 3.

Λύση

Εξ ορισμού: ρ = m: V.

Μας δίνονται: όγκος, μάζα. Η πυκνότητα μιας ουσίας μπορεί να υπολογιστεί:

ρ \u003d 540 g: 200 cm 3 \u003d 2,7 g / cm 3, που αντιστοιχεί σε αλουμίνιο.

Απάντηση: Ο κύβος είναι κατασκευασμένος από αλουμίνιο.

Ορισμός άλλων ποσοτήτων

Η χρήση του τύπου υπολογισμού πυκνότητας σάς επιτρέπει να προσδιορίσετε άλλα φυσικά μεγέθη. Η μάζα, ο όγκος, οι γραμμικές διαστάσεις των σωμάτων που σχετίζονται με τον όγκο υπολογίζονται εύκολα σε εργασίες. Η γνώση μαθηματικών τύπων για τον προσδιορισμό του εμβαδού και του όγκου των γεωμετρικών σχημάτων χρησιμοποιείται σε εργασίες, γεγονός που καθιστά δυνατή την εξήγηση της ανάγκης μελέτης των μαθηματικών.

Παράδειγμα 2

Προσδιορίστε το πάχος του στρώματος χαλκού που καλύπτει ένα τμήμα με επιφάνεια 500 cm 2, εάν είναι γνωστό ότι έχουν χρησιμοποιηθεί 5 g χαλκού για την επίστρωση.

η-? S \u003d 500 cm 2, m \u003d 5 g, ρ \u003d 8,92 g / cm 3.

Ανάλυση

Ο πίνακας πυκνότητας ουσιών σας επιτρέπει να προσδιορίσετε την πυκνότητα του χαλκού.

Ας χρησιμοποιήσουμε τον τύπο υπολογισμού της πυκνότητας. Σε αυτόν τον τύπο, υπάρχει ένας όγκος μιας ουσίας, βάσει του οποίου μπορούν να προσδιοριστούν γραμμικές διαστάσεις.

Λύση

Εξ ορισμού: ρ = m: V, αλλά αυτός ο τύπος δεν περιέχει την επιθυμητή τιμή, επομένως χρησιμοποιούμε:

Αντικαθιστώντας τον κύριο τύπο, παίρνουμε: ρ = m: Sh, από όπου:

Ας υπολογίσουμε: h \u003d 5 g: (500 cm 2 x 8,92 g / cm 3) \u003d 0,0011 cm \u003d 11 μικρά.

Απάντηση: Το πάχος του στρώματος χαλκού είναι 11 μm.

Πειραματικός προσδιορισμός της πυκνότητας

Η πειραματική φύση της φυσικής επιστήμης αποδεικνύεται κατά τη διάρκεια εργαστηριακών πειραμάτων. Σε αυτό το στάδιο αποκτώνται οι δεξιότητες διεξαγωγής ενός πειράματος, επεξήγησης των αποτελεσμάτων του.

Μια πρακτική εργασία για τον προσδιορισμό της πυκνότητας μιας ουσίας περιλαμβάνει:

• Προσδιορισμός της πυκνότητας ενός υγρού. Σε αυτό το στάδιο, τα παιδιά που έχουν ήδη χρησιμοποιήσει έναν κύλινδρο μέτρησης στο παρελθόν μπορούν εύκολα να προσδιορίσουν την πυκνότητα ενός υγρού χρησιμοποιώντας έναν τύπο.
• Προσδιορισμός της πυκνότητας της ουσίας ενός στερεού σώματος κανονικού σχήματος. Αυτή η εργασία είναι επίσης αναμφισβήτητη, καθώς παρόμοια υπολογιστικά προβλήματα έχουν ήδη εξεταστεί και έχει αποκτηθεί εμπειρία στη μέτρηση όγκων με τις γραμμικές διαστάσεις των σωμάτων.
• Προσδιορισμός της πυκνότητας ενός ακανόνιστου σχήματος στερεού σώματος. Κατά την εκτέλεση αυτής της εργασίας, χρησιμοποιούμε τη μέθοδο προσδιορισμού του όγκου ενός ακανόνιστου σχήματος σώματος χρησιμοποιώντας ένα ποτήρι ζέσεως. Είναι χρήσιμο να υπενθυμίσουμε για άλλη μια φορά τα χαρακτηριστικά αυτής της μεθόδου: την ικανότητα ενός στερεού σώματος να εκτοπίζει ένα υγρό του οποίου ο όγκος είναι ίσος με τον όγκο του σώματος. Επιπλέον, η εργασία επιλύεται με τον τυπικό τρόπο.

Καθήκοντα αυξημένης πολυπλοκότητας

Μπορείτε να περιπλέκετε την εργασία προσκαλώντας τα παιδιά να προσδιορίσουν την ουσία από την οποία είναι φτιαγμένο το σώμα. Ο πίνακας πυκνότητας των ουσιών που χρησιμοποιούνται σε αυτήν την περίπτωση σάς επιτρέπει να δώσετε προσοχή στην ανάγκη να μπορείτε να εργαστείτε με πληροφορίες αναφοράς.

Κατά την επίλυση πειραματικών προβλημάτων, οι μαθητές καλούνται να έχουν την απαραίτητη ποσότητα γνώσεων στον τομέα της χρήσης και μετατροπής μονάδων μέτρησης. Συχνά αυτό είναι που προκαλεί τον μεγαλύτερο αριθμό σφαλμάτων και ελλείψεων. Ίσως σε αυτό το στάδιο της μελέτης της φυσικής θα πρέπει να δοθεί περισσότερος χρόνος, σας επιτρέπει να συγκρίνετε τη γνώση και την εμπειρία της μελέτης.

Χύδην πυκνότητα

Η μελέτη μιας καθαρής ουσίας είναι, φυσικά, ενδιαφέρουσα, αλλά πόσο συχνά βρίσκονται καθαρές ουσίες; Στην καθημερινή ζωή, συναντάμε μείγματα και κράματα. Πώς να είσαι σε αυτή την περίπτωση; Η έννοια της χύδην πυκνότητας δεν θα επιτρέψει στους μαθητές να κάνουν ένα τυπικό λάθος και να χρησιμοποιήσουν τις μέσες τιμές της πυκνότητας των ουσιών.

Είναι εξαιρετικά απαραίτητο να διευκρινιστεί αυτό το ζήτημα, να δοθεί η ευκαιρία να δούμε, να αισθανθούμε ότι η διαφορά μεταξύ της πυκνότητας μιας ουσίας και της χύδην πυκνότητας βρίσκεται σε πρώιμο στάδιο. Η κατανόηση αυτής της διαφοράς είναι απαραίτητη στην περαιτέρω μελέτη της φυσικής.

Αυτή η διαφορά είναι εξαιρετικά ενδιαφέρουσα στην περίπτωση.Είναι δυνατό να επιτραπεί στο παιδί να μελετήσει τη χύδην πυκνότητα ανάλογα με τη συμπύκνωση του υλικού, το μέγεθος των μεμονωμένων σωματιδίων (χαλίκι, άμμος κ.λπ.) κατά την αρχική ερευνητική δραστηριότητα.

Σχετική πυκνότητα ουσιών

Η σύγκριση των ιδιοτήτων διαφόρων ουσιών είναι αρκετά ενδιαφέρουσα με βάση τη σχετική πυκνότητα μιας ουσίας - μιας από αυτές τις ποσότητες.

Συνήθως η σχετική πυκνότητα μιας ουσίας προσδιορίζεται σε σχέση με το απεσταγμένο νερό. Ως ο λόγος της πυκνότητας μιας δεδομένης ουσίας προς την πυκνότητα ενός προτύπου, αυτή η τιμή προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας ένα λήκυθο. Αλλά αυτές οι πληροφορίες δεν χρησιμοποιούνται στο σχολικό μάθημα των φυσικών επιστημών, είναι ενδιαφέρουσες για βαθιά μελέτη (τις περισσότερες φορές προαιρετικές).

Το επίπεδο της Ολυμπιάδας της μελέτης φυσικής και χημείας μπορεί επίσης να επηρεαστεί από την έννοια της «σχετικής πυκνότητας μιας ουσίας σε σχέση με το υδρογόνο». Συνήθως εφαρμόζεται σε αέρια. Για τον προσδιορισμό της σχετικής πυκνότητας ενός αερίου, δεν αποκλείεται η αναλογία της μοριακής μάζας του δοκιμαστικού αερίου προς τη χρήση.

Τα σώματα γύρω μας αποτελούνται από διάφορες ουσίες: σίδηρο, ξύλο, καουτσούκ κ.λπ. Η μάζα κάθε σώματος εξαρτάται όχι μόνο από το μέγεθός του, αλλά και από την ουσία από την οποία αποτελείται. Τα σώματα του ίδιου όγκου, που αποτελούνται από διαφορετικές ουσίες, έχουν διαφορετικές μάζες. Για παράδειγμα, ζυγίζοντας δύο κυλίνδρους διαφορετικών ουσιών - αλουμίνιο και μόλυβδο, θα δούμε ότι η μάζα του αλουμινίου είναι μικρότερη από τη μάζα ενός κυλίνδρου μολύβδου.

Ταυτόχρονα, τα σώματα με τις ίδιες μάζες, που αποτελούνται από διαφορετικές ουσίες, έχουν διαφορετικούς όγκους. Έτσι, μια ράβδος σιδήρου με μάζα 1 t καταλαμβάνει όγκο 0,13 m 3 και πάγος με μάζα 1 t - όγκο 1,1 m 3. Ο όγκος του πάγου είναι σχεδόν 9 φορές μεγαλύτερος από τον όγκο μιας ράβδου σιδήρου. Δηλαδή, διαφορετικές ουσίες μπορεί να έχουν διαφορετική πυκνότητα.

Από αυτό προκύπτει ότι τα σώματα με τον ίδιο όγκο, που αποτελούνται από διαφορετικές ουσίες, έχουν διαφορετικές μάζες.

Η πυκνότητα δείχνει ποια είναι η μάζα μιας ουσίας που λαμβάνεται σε έναν ορισμένο όγκο. Δηλαδή, αν είναι γνωστή η μάζα του σώματος και ο όγκος του, μπορεί να προσδιοριστεί η πυκνότητα. Για να βρείτε την πυκνότητα μιας ουσίας, είναι απαραίτητο να διαιρέσετε τη μάζα του σώματος με τον όγκο της.

Η πυκνότητα της ίδιας ουσίας σε στερεά, υγρή και αέρια κατάσταση είναι διαφορετική.

Η πυκνότητα ορισμένων στερεών, υγρών και αερίων δίνεται στους πίνακες.

Πυκνότητες ορισμένων στερεών (σε κανονική ατ. πίεση, t = 20 ° C).

Πυκνότητες ορισμένων υγρών (σε νόρμα. atm. πίεση t =20 ° C).

Τα πάντα γύρω μας αποτελούνται από διαφορετικές ουσίες. Τα πλοία και τα λουτρά είναι κατασκευασμένα από ξύλο, τα σίδερα και τα πτυσσόμενα κρεβάτια είναι φτιαγμένα από σίδερο, τα ελαστικά σε τροχούς και οι γόμες στα μολύβια είναι από καουτσούκ. Και διαφορετικά είδη έχουν διαφορετικά βάρη - οποιοσδήποτε από εμάς θα φέρει εύκολα ένα ζουμερό ώριμο πεπόνι από την αγορά, αλλά θα πρέπει να ιδρώσετε πάνω από ένα βάρος του ίδιου μεγέθους.

Όλοι θυμούνται το περίφημο αστείο: «Τι είναι πιο δύσκολο; Ένα κιλό καρφιά ή ένα κιλό χνούδι; Δεν θα πέφτουμε πλέον σε αυτό το παιδικό κόλπο, ξέρουμε ότι το βάρος και των δύο θα είναι το ίδιο, αλλά ο όγκος θα είναι σημαντικά διαφορετικός. Γιατί λοιπόν συμβαίνει αυτό; Γιατί διαφορετικά σώματα και ουσίες έχουν διαφορετικά βάρη για το ίδιο μέγεθος; Ή το αντίστροφο, το ίδιο βάρος για διαφορετικά μεγέθη; Προφανώς, υπάρχει κάποιο χαρακτηριστικό που κάνει τις ουσίες τόσο διαφορετικές μεταξύ τους. Στη φυσική αυτό το χαρακτηριστικό ονομάζεται πυκνότητα ύλης και περνάει στην έβδομη τάξη.

Πυκνότητα ύλης: ορισμός και τύπος

Ο ορισμός της πυκνότητας μιας ουσίας είναι ο ακόλουθος: η πυκνότητα δείχνει πόσο ίση με τη μάζα μιας ουσίας σε μονάδα όγκου, για παράδειγμα, σε ένα κυβικό μέτρο. Έτσι, η πυκνότητα του νερού είναι 1000 kg / m3 και ο πάγος - 900 kg / m3, γι 'αυτό ο πάγος είναι ελαφρύτερος και βρίσκεται στην κορυφή το χειμώνα στις δεξαμενές. Δηλαδή τι μας δείχνει η πυκνότητα της ύλης σε αυτή την περίπτωση; Η πυκνότητα του πάγου ίση με 900 kg/m3 σημαίνει ότι ένας κύβος πάγου με πλευρές 1 μέτρο ζυγίζει 900 kg. Και ο τύπος για τον προσδιορισμό της πυκνότητας μιας ουσίας είναι ο εξής: πυκνότητα \u003d μάζα / όγκος. Οι ποσότητες που περιλαμβάνονται σε αυτή την έκφραση συμβολίζονται ως εξής: μάζα - m, όγκος σώματος -V, και η πυκνότητα συμβολίζεται με το γράμμα ρ (ελληνικό γράμμα "ro"). Και ο τύπος μπορεί να γραφτεί ως εξής:

Πώς να βρείτε την πυκνότητα μιας ουσίας

Πώς να βρείτε ή να υπολογίσετε την πυκνότητα μιας ουσίας; Για να γίνει αυτό, πρέπει να γνωρίζετε τον όγκο του σώματος και το σωματικό βάρος. Δηλαδή, μετράμε την ουσία, τη ζυγίζουμε και, στη συνέχεια, απλώς αντικαθιστούμε τα δεδομένα που λαμβάνονται στον τύπο και βρίσκουμε την τιμή που χρειαζόμαστε. Και πώς μετριέται η πυκνότητα μιας ουσίας είναι ξεκάθαρο από τον τύπο. Μετριέται σε κιλά ανά κυβικό μέτρο. Μερικές φορές χρησιμοποιούν επίσης μια τέτοια τιμή ως γραμμάριο ανά κυβικό εκατοστό. Η μετατροπή μιας τιμής σε άλλη είναι πολύ απλή. 1 g = 0,001 kg και 1 cm3 = 0,000001 m3. Αντίστοιχα, 1 g / (cm) ^ 3 \u003d 1000 kg / m ^ 3. Θα πρέπει επίσης να θυμόμαστε ότι η πυκνότητα μιας ουσίας είναι διαφορετική σε διαφορετικές καταστάσεις συσσωμάτωσης. Δηλαδή στερεό, υγρό ή αέριο. Η πυκνότητα των στερεών, τις περισσότερες φορές, είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα των υγρών και πολύ μεγαλύτερη από την πυκνότητα των αερίων. Ίσως μια πολύ χρήσιμη εξαίρεση για εμάς είναι το νερό, το οποίο, όπως έχουμε ήδη σκεφτεί, ζυγίζει λιγότερο στη στερεή κατάσταση από ότι στην υγρή. Εξαιτίας αυτού του παράξενου χαρακτηριστικού του νερού είναι δυνατή η ζωή στη Γη. Η ζωή στον πλανήτη μας, όπως γνωρίζετε, προήλθε από τους ωκεανούς. Και αν το νερό συμπεριφερόταν όπως όλες οι άλλες ουσίες, τότε το νερό στις θάλασσες και τους ωκεανούς θα παγώσει, ο πάγος, όντας βαρύτερος από το νερό, θα βυθιζόταν στον πυθμένα και θα κείτονταν εκεί χωρίς να λιώσει. Και μόνο στον ισημερινό σε μια μικρή στήλη νερού θα υπήρχε ζωή με τη μορφή πολλών τύπων βακτηρίων. Μπορούμε λοιπόν να πούμε ευχαριστώ στο νερό για το γεγονός ότι υπάρχουμε.