KNOWLEDGE HYPERMARKET


Густина речовини. Кристалічні та аморфні тіла. Залежність лінійних розмірів твердих тіл від температури

Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 7 клас>> Фізика: Густина. Одиниці густини. Залежність розмірів тіл від температури



  § 10. ГУСТИНА. ОДИНИЦІ ГУСТИНИ
  ■ Ми часто вживаємо вирази «легкий, мов повітря» або «важкий, як свинець». Але чи знаєте ви, що повітря всередині, скажімо, супермаркету важить більш ніж 400 кг. А підняти таку масу не подужає й силач. Свинцеве ж грузило для вудки легко підніме навіть малюк. Отже, наведені вище вирази — неправильні? З'ясуймо, у чому тут річ.


 1. Проводимо деякі вимірювання й робимо розрахунки 
  На рис. 2.8 ви бачите два бруски, обидва виготовлені з тієї самої речовини — свинцю, але мають різні розміри. Наше завдання — знайти відношення маси кожного бруска до його об'єму.


Рис. 2.8. Два свинцеві бруски, що мають різний об'єм


Рис. 2.9. Вимірювання мас свинцевих брусків, які мають різний об'єм
  Для початку виміряйте довжину, ширину й висоту брусків і обчисліть їхні об'єми. (Якщо ви правильно виконаєте вимірювання й не помилитеся в розрахунках, то дістанете такі результати: об'єм меншого бруска дорівнює 4 см3, більшого бруска — 10 см3.)
  Визначивши об'єми брусків, зважимо їх. На ліву шальку терезів помістимо один із брусків, на праву — важки (рис. 2.9). Терези перебувають у рівновазі, ваше завдання — порахувати масу важків.
  Нам залишилося знайти відношення маси кожного бруска до його об'єму, тобто вирахувати, чому дорівнює маса свинцю об'ємом 1 см3 для меншого і для більшого брусків. Очевидно, що коли маса меншого бруска 45,2 г і він займає об'єм 4 см3, то маса свинцю об'ємом 1 см3 для цього бруска дорівнює 45,2 : 4 = 11,3 (г). Виконавши аналогічні розрахунки для більшого бруска, одержимо 113 : 10 = 11,3 (г). Таким чином, відношення маси свинцевого бруска до його об'єму (маса свинцю одиничного об'єму) однакове як для більшого, так і для меншого бруска.
  Якщо тепер узяти бруски, виготовлені з іншої речовини (наприклад алюмінію), і повторити ті ж дії, то відношення маси алюмінієвого бруска до його об'єму також не буде залежати від розмірів бруска. Ми знову одержимо постійне число, але вже інше, ніж у досліді зі свинцем.




  2. Даємо означення густини речовини
  Фізична величина, що характеризує певну речовину й чисельно дорівнює масі речовини одиничного об'єму, називається густиною речовини.
Густина позначається символом р і обчислюється за формулою


        m


p = -------  ,


        V
де V — об'єм, зайнятий речовиною масою m.
  Густинаце характеристика речовини, що не залежить від маси ре-човини та її об'єму. Якщо збільшити масу речовини, наприклад, у два рази, то об'єм, який вона займе, також зросте у два рази.
  Із визначення густини речовини дістанемо одиницю густини. Оскільки в СІ одиницею маси є кілограм, а одиницею об'єму — метр кубічний, то одиницею густин'ив СІ буде кілограм на метр кубічний (кг/м3).
  1 кг/м3це густина такої однорідної речовини, маса якої в об'ємі один кубічний метр дорівнює одному кілограму.
  На практиці також дуже часто застосовують одиницю густини грам на сантиметр кубічний (г/см3).
  Одиниці густини кілограм на метр кубічний (кг/м3) та грам на санти¬метр кубічний (г/см3) пов'язані між собою співвідношенням:


   г                      0,001 кг                             кг
1------ = ----------------------------------------- = 1000 -------


  см3       0,01 м х 0,01 м х 0,01 м                м3



   3. Порівнюємо густини різних речовин
  Густини різних речовин і матеріалів можуть суттєво відрізнятись одна від одної (рис. 2.10). Розгляньмо кілька прикладів. Густина водню за температури 0 °С та тиску 760 мм рт. ст. становить 0,090 кг/м3 — це означає, що маса водню об'ємом 1 м3 дорівнює 0,090 кг, або 90 г. Густина свинцю становить 11 300 кг/м3. Це означає, що свинець об'ємом 1 м3 має масу 11 300 кг, або 11,3 т. Густина речовини нейтронної зорі сягає 1018 кг/м3. Маса такої речовини об'ємом 1 см3 дорівнює 1 млрд тонн. Далі в таблицях наведено густини деяких речовин.
                                                          Таблиця густин деяких речовин у твердому стані


                                                                                                


                                                          Таблиця густин деяких речовин у рідкому стані




                                                          Таблиця густин деяких речовин у газоподібному стані
                                                                      (за температури 0 °С та тиску 760 мм рт. ст.)




  4. Вчимося обчислювати густину, масу та об'єм фізичного тіла
  Одним зі способів визначення речовини, з якої складається фізичне тіло, є обчислення його густини, а потім порівняння одержаного значення із даними з таблиці густин. Щоб визначити густину тіла, досить виміряти масу та об'єм цього тіла, а потім знайти відношення маси тіла до його об'єму.
  Наприклад, якщо брила об'ємом 3 м3 має масу 2700 кг, то очевидно, що густина речовини, з якої вона складається (тобто маса речовини об'ємом 1 м3), дорівнює:
    2700 кг                кг


 = 900 ------

     3 м3                          м3
  За таблицею виявляємо, що брила складається з льоду.
  У наведених вище прикладах ми розглядали так звані однорідні тіла, тобто тіла, що не мають порожнин і складаються з однієї речовини (льодяна брила, свинцевий та алюмінієвий бруски). У таких випадках густина тіла дорівнює густині речовини, з якої воно складається (густина льодяної брили дорівнює густині льоду).
  Якщо в тілі є порожнини або воно складається з різних речовин (наприклад, корабель, футбольний м'яч, людина), то говорять про середню густину тіла, що також обчислюється за формулою

        m
 p = ------ 

        V
де V — об'єм, зайнятий речовиною масою m.

  Середня густина тіла людини, наприклад, становить 1036 кг/м3.                                                                                                                                                    m
  Знаючи густину речовини, з якої складається тіло (або середню густину тіла), і об'єм тіла, можна визначити масу даного тіла без зважування. Справді, якщо р = — , то m = рV . Відповідно, знаючи густину й масу тіла, можна знайти його об єм:                                                                                                                                                                     V

          m

V = ----------

         p


  ПІДБИВАЄМО ПІДСУМКИ
  Фізична величина, що характеризує певну речовину й чисельно дорівнює масі речовини одиничного об'єму, називається густиною речовини.

Густину речовини та густину тіла можна розрахувати за формулою


         m

p = ----------

         V




  У СІ густина вимірюється в кілограмах на метр кубічний (кг/м3). Часто також використовують одиницю густини грам на сантиметр кубічний (г/см3). Ці одиниці пов'язані між собою співвідношенням:
1
Знаючи масу тіла та його густину, можна знайти об'єм тіла: V -: — . Від-
повідно, за відомими об ємом тіла та його густиною можна знайти масу тіла: т = рУ .
Контрольні запитання
1. Чи залежить відношення маси речовини до об'єму, який займає ця речовина, від її маси? від об'єму? від роду речовини? 2. Що назива¬ють густиною речовини? 3. Густина платини дорівнює 21 500 кг/м3. Що це означає? 4. Що потрібно зробити, щоб визначити густину речовини? 5. Які одиниці густини ви знаєте? б. Як подати густи¬ну в грамах на сантиметр кубічний (г/см3), якщо її дано в кілограмах на метр кубічний (кг/м3)? *7. Як обчислити масу тіла за його густи¬ною та об'ємом? 8. Як визначити об'єм тіла, знаючи його густину та масу?
 
Фізика та техніка в Україні
 
Донецький фізико-технічний інститут НАН України
У 60-ті роки минулого століття у Донбасі — важливому промисловому регіоні України — ви-никла нагальна потреба в організації наукових досліджень, максимально зорієнтованих на за-доволення потреб регіону. Для цього в 1965 році й було створено Донецький науковий центр Ака¬демії наук УРСР, одним із ключових інститутів якого став Донецький фізико-технічний інститут (ДонФТІ).
Результати досліджень працівників інституту здобули визнання наукової громадськості України та інших держав. ДонФТІ підтримує ши¬рокі науково-виробничі зв'язки з десятками зарубіжних інститутів і промислових підпри¬ємств Швейцарії, США, Німеччини, Іспанії.
 

Вправи
 

 
Знайдіть у таблиці значення густини повітря та густини свинцю. Що вони означають? Які величини ми насправді порівнюємо, коли говоримо: «легкий, мов повітря», «важкий, як свинець»? У якому випадку маси тіл однакового об'єму будуть рівними?
Одна з двох однакових посудин наповнена ме-дом, друга — олією. Маса якої рідини більша і в скільки разів?
Два кубики — з оргскла та дуба — мають од-накову масу. Об'єм якого кубика є меншим і в скільки разів?
5. У циліндрі під поршнем міститься кисень (рисунок а). Поршень починають просувати в циліндр (рисунок б). Як при цьому змінюють¬ся: а) маса газу; б) об'єм газу; в) густина газу?
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7
 

 
Гема, Визначення густини твердого тіла й рі-дини.
Мета: визначити густину твердих тіл і ріди¬ни.
іаднання: терези з важками; мірний циліндр; лінійка; досліджувані тверді тіла (дерев'яний брусок і металевий циліндр із нит¬кою); склянка з досліджуваною рідиною.
ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ Готування до експерименту
Перш ніж розпочинати вимірювання, згадайте:
а) формулу, за якою обчислюють густину;
б) за допомогою яких приладів можна визначити об'єм твердого тіла;
в) як визначають ціну поділки шкали вимірювального приладу;
г) як правильно знімати показання мірного циліндра;
д) правила роботи з важільними терезами;
є) яких запобіжних заходів необхідно дотримуватися під час роботи з мір-ним циліндром.
Визначте й запишіть ціну поділки шкали лінійки та ціну поділки шкали мірного циліндра.

Експеримент
Результати вимірювань і обчислень слід одразу заносити до таблиці! Визначте об'єм бруска за допомогою лінійки. Виміряйте масу бруска за допомогою терезів. 3. Обчисліть густину речовини, з якої виготовлено брусок.
Визначте об'єм металевого тіла за допомогою мірного циліндра. Виміряйте масу металевого тіла за допомогою терезів.
6. Обчисліть густину металу, з якого виготовлено тіло.
7. Виміряйте масу склянки з досліджуваною рідиною.
8. Перелийте рідину в мірний циліндр і визначте її об'єм.
Зважте порожню склянку та обчисліть масу досліджуваної рідини. 10. Обчисліть густину досліджуваної рідини.

Аналіз результатів експерименту
Користуючись таблицями густин, визначте назву досліджуваної рідини, а також речовини, з яких виготовлені досліджувані тіла.
Зробіть висновок, у якому не забудьте зазначити чинники, що могли вплинути на точність результатів.
 
 
Додаткове завдання
Визначте об'єм власного тіла, знаючи його сере-дню густину, зазначену в § 10.
Запропонуйте способи — теоретичний та ек-спериментальний, — скориставшись якими, можна знайти масу води, що виллється з від-ливної посудини (див. рисунок), якщо в неї повільно занурити пластиліновий кубик зі стороною 3 см.
 



Планування з фізики, підручники та книги онлайн, курси та завдання з фізики 7 класу



Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам



Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум