Density is a physical quantity which describes the body. To determine the density of the body, we need to measure its mass and volume and use the following formula:
If we know the density and the volume of the body, we can calculate its mass. For this purpose, the following formula should be used:
The body volume of a known mass and density is calculated using the formula:
Conclusion:
The density of the body can be determined only when we know its mass and its volume.
Look at the Slideshow „Determining the volume of irregularly shaped bodies”.
In the presented example the measurement accuracy of the measuring‑glass is 1 ml = 1 cmIndeks górny 33. This is the accuracy of determining the entire volume of water in the glass. However, our measurement is relative. We do not measure the volume of water but the difference between water volume with the key and after removing the key. Therefore, the measurement error is related only to the method of reading the water level and the meniscus height. Thus, the error of such measurement can be estimated as 0,2 ml = 0,2 cmIndeks górny 33.
Because the error of such measurement can be estimated as 0,2 cmIndeks górny 33, the final result of the experimental determination of the key volume can be written in the form:
Do the experiment according to the instructions provided below.
Experiment
Research problem:
Do items made of the same material, having a greater mass, have a greater density.
Research hypothesis:
The greater the volume of bodies made of the same material, the greater their mass. The mass‑to‑volume ratio, i.e. the density, is constant.
The following equipment will be required:
- 3 copper nails of various sizes,
- a measuring‑glass,
- water,
- laboratory scales.
Experimentation process:
1. Measure the volume of all nails using the measuring glass.
2. Determine the mass of the nails using the laboratory scales.
3. Write the results of measurements in the notebook, for example in the adequatly table.
4. Make a graph of the dependence between the mass of the body on its volume.
Conclusion:
The experiment shows that the mass of the body increases with the increase of its volume - the mass increases as many times as the volume increases. For the body of a given substance, the body‑volume ratio is constant. Bodies made of the same material have constant density, regardless of their mass and volume.
Task
Suggest the experiment in which you can determine the density of liquid.
Task
Familiarise yourself with the tables of body density. The bodies are in different physical states at the room temperature or below 0°C at atmospheric pressure of 1013 hPa.
[Table 1]
[Table 2]
[Table 3]
Task
Answer the following questions:
1. In what state of matter does the body have the lowest density?
2. In what state of matter does the body have the greatest density?
3. Does the change in the temperature affect the density of the body?
4. Does the molecular structure affect the density of bodies?
5. Why is ice density lower than water density?
Answers:
1. Bodies have the lowest density in the gas state.
2. Bodies in the solid state have usually the greatest density.
3. The change in the temperature affects the density of the body. The change in the temperature of the body is related to the change in average distances between the molecules or atoms that the tested body is made of.
4. The volume of the body depends on the average intermolecular distance. Therefore, the smaller the distance between the molecules of the body, the greater its density.
5. Ice density is lesser than water density, because the average distance of molecules in ice is greater than in water.
The quotient of the mass and the volume of a given body is called its density. Density is therefore a characteristic quantity of a given substance. Density is calculated with the formula . To determine the density of the body, its volume and its mass should be known. The basic unit of density is the kilogram per cubic meter. In practice, we often express the density of bodies in smaller units, e.g. . The density of the substance varies with the temperature and/or pressure changes. The density of solids and liquids is much higher than the density of gases.
Selected words and expressions used in the lesson plan
Objętość wody z zanurzonym kluczem wynosiła VIndeks dolny woda + klucz Indeks dolny koniecwoda + klucz = 26 cmIndeks górny 33. Objętość wody po wyjęciu z niej klucza wynosiła VIndeks dolny wodawoda = 25 cmIndeks górny 33. Oblicz objętość klucza.
I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.
mc9a0904219abfc08_1528449068082_0
45 minut
mc9a0904219abfc08_1528449523725_0
Rozpoznawanie różnic w gęstościach ciał.
mc9a0904219abfc08_1528449552113_0
1. Rozpoznawanie stanu skupienia ciał w oparciu o ich gęstości.
2. Obliczanie gęstości ciał w zależności od ich kształtu.
mc9a0904219abfc08_1528450430307_0
Uczeń:
- rozpoznaje zależność między stanem skupienia ciał a gęstością,
- określa od czego zależy gęstość.
mc9a0904219abfc08_1528449534267_0
1. Uczenie się przez obserwację.
mc9a0904219abfc08_1528449514617_0
1. Praca indywidualna.
2. Praca z całą klasą.
mc9a0904219abfc08_1528450127855_0
Gęstość jest to wielkość fizyczna opisująca dane ciało. Chcąc wyznaczyć gęstość ciała, musimy zmierzyć jego masę i objętość oraz skorzystać ze wzoru:
Jeśli znamy gęstość i objętość ciała, możemy obliczyć jego masę. W tym celu korzystamy ze wzoru:
Objętość ciała o znanej masie i gęstości obliczamy za pomocą wzoru:
Wniosek:
Gęstość ciała można wyznaczyć tylko wtedy, gdy znamy jego masę i jego objętość.
mc9a0904219abfc08_1528446435040_0
Polecenie
Pokaz slajdów - Wyznaczanie objętości ciał o nieregularnym kształcie.
Dokładność pomiaru za pomocą użytej menzurki jest 1ml = 1 cmIndeks górny 33. Jest to dokładność wyznaczenia całej objętości wody w menzurce. Jednakże nasz pomiar jest pomiarem względnym w którym mierzymy, nie tyle objętość wody co różnicę objętości wody z kluczem i po wyjęciu klucza. Dlatego błąd pomiaru jest związany jedynie za sposobem odczytu poziomu wody i wysokością menisku. Stąd błąd takiego pomiaru można oszacować jako 0,2 ml = 0,2 cmIndeks górny 33.
Pytanie:
Objętość wody z zanurzonym kluczem wynosiła VIndeks dolny woda +klucz Indeks dolny koniecwoda +klucz = 26 cmIndeks górny 33. Objętość wody po wyjęciu z niej klucza wynosiła VIndeks dolny wodawoda = 25 cmIndeks górny 33. Oblicz objętość klucza.
Ponieważ błąd takiego pomiaru można oszacować jako 0,2 cmIndeks górny 33, stąd wynik ostateczny doświadczalnego wyznaczenia objętości klucza można zapisać w postaci:
Czy przedmioty wykonane z tego samego materiału, mające większą masę maja większą gęstość.
Hipoteza badawcza:
Im większa jest objętość ciał wykonanych z tego samego materiału, tym większa jest ich masa. Stosunek masy do objętości, czyli gęstość pozostaje stała.
Co będzie potrzebne:
- 3 gwoździe miedziane różnej wielkości,
- menzurka,
- woda,
- waga laboratoryjna.
Przebieg doświadczenia:
1. Za pomocą menzurki zmierz objętość wszystkich gwoździ.
2. Wyznacz masę gwoździ za pomocą wagi.
3. Wyniki pomiarów zapisz w zeszycie w odpowiedniej tabeli.
4. Wykonaj wykres zależności masy ciała od jego objętości.
Wniosek:
Z przeprowadzonego doświadczenia wynika, że masa ciała rośnie wraz ze wzrostem objętości – masa rośnie tyle razy, ile rośnie objętość. Dla danej substancji stosunek masy ciała do jego objętości jest stały. Ciała wykonane z tego samego materiału mają stałą gęstość bez względu na ich masę i objętość.
Polecenie
Zaproponuj przebieg doświadczenia za pomocą którego wyznaczysz gęstość cieczy.
Polecenie
Zapoznaj się z tabelami gęstości ciał o różnym stanie skupienia w temperaturach pokojowych lub poniżej 0°C pod ciśnieniem atmosferycznym 1013 hPa.
[Tabela 1]
[Tabela 2]
[Tabela 3]
Polecenie
Odpowiedz na pytania:
1. W jakim stanie skupienia ciała posiadają najmniejszą gęstość?
2. W jakim stanie skupienia ciała mają największą gęstość?
3. Czy zmiana temperatury ma wpływ na gęstość ciał?
4. Czy budowa cząsteczkowa ma wpływ na gęstość ciał?
5. Dlaczego gęstość lodu jest mniejsza od gęstości wody?
Odpowiedź:
1. Ciała posiadają najmniejszą gęstość w stanie gazowym.
2. Największą gęstość posiadają ciała w stanie stałym.
3. Zmiana temperatury ma wpływ na gęstość ciał. Zmiana temperatury ciała związana jest ze zmianą średnich odległości pomiędzy cząsteczkami lub atomami tworzącymi rozpatrywane ciało.
4. Objętość ciała jest zależna od średnich odległości międzycząsteczkowych. Dlatego też im mniejsza jest odległość między cząsteczkami ciała tym większa jest jego gęstość.
5. Gęstość lodu jest mniejsza od gęstości wody, gdyż średnia odległość cząsteczek w lodzie jest większa niż w wodzie.
Polecenie
Przelicz jednostki:
2500 na
7,2 na
Odpowiedź:
mc9a0904219abfc08_1528450119332_0
Iloraz masy i objętości danego ciała nazywamy jego gęstością. Gęstość jest więc wielkością charakterystyczną dla danej substancji. Gęstość obliczamy ze wzoru . Dla określenia gęstości ciała należy wyznaczyć jego objętość i jego masę. Podstawową jednostką gęstości jest kilogram na metr sześcienny. W praktyce, dość często wyrażamy gęstości ciał w mniejszych jednostkach, np. . Gęstość substancji zmienia się wraz ze zmianą temperatury i/lub ciśnienia. Gęstość ciał stałych i cieczy jest znacznie wyższa od gęstości gazów.