Niektóre przedmioty codziennego użytku, np. styropianowy kubek do kawy czy aluminiowe felgi, określamy potocznie jako lekkie, a inne, np. biżuterię ze złota czy osłaniające pacjenta przed promieniowaniem fartuchy, zawierające ołów – jako ciężkie.
Mimo że jeden kilogram każdej substancji ma tę samą masę, to jednak może mieć różną objętość. Substancje różnią się więc gęstością. Dlaczego tak się dzieje? Czy większą gęstość ma ciało, które przy tej samej objętości ma większą masę, czy ciało, które przy tej samej masie zajmuje większą objętość?

Już wiesz

co to jest substancja;
jakie cechy substancji nazywamy właściwościami fizycznymi;
co oznacza pojęcie właściwości chemiczne;
w jaki sposób zbadać oraz opisać właściwości fizyczne i chemiczne substancji;
co oznaczają pojęcia: masa, objętość, gęstość.

Nauczysz się

wyjaśniać na podstawie budowy wewnętrznej, dlaczego gęstość ciał stałych jest większa niż gęstość gazów;
przeprowadzać obliczenia dotyczące masy, gęstości i objętości.

m1fd73e065fee3267_d5e216

1. Co to jest masa?

Jedną z konkurencji rozgrywanych podczas zawodów siłaczy jest podniesienie z podłoża kamiennej lub betonowej kuli (o wadze 110–190 kg) i umieszczenie jej w jak najkrótszym czasie na podeście. Czy wykonane ze styropianu kule o porównywalnej objętości mają podobną masę?

R1JDdMaH3iZe71

Za pomocą dwóch umieszczonych jedno nad drugim zdjęć porównano ze sobą da rodzaje kul. Na górnym znajdują się trzy kule styropianowe o zróżnicowanych rozmiarach, a na dolnym cztery kule kamienne wykorzystywane podczas zawodów siłaczy. — Źródło: Artur Andrzej (http://commons.wikimedia.org), licencja: CC0.

Materia to wszystko, co nas otacza, ma masę i określoną objętość.

MasamasaMasa to miara ilości materii wyznaczana za pomocą wagi. Jednostką masy w układzie SI* jest kilogram. Wzorcem kilograma jest walec wykonany ze stopu platyny (90%) i irydu (10%) przechowywany w Międzynarodowym Biurze Wag i Miar w Sѐvres pod Paryżem.

ROdUvBokAQGJg1

Zdjęcie przedstawia wzorzec kilograma przechowywany w biurze miar w Sèvres. Ma postać niewielkiego bloczku metalu trzymanego na specjalnej podstawce nakrytej dwoma szklanymi kloszami wyposażonymi w uchwyty. — Wzorzec kilograma w Sèvres – walec o wysokości i średnicy równych 39 mm

*SI (Système international d'unités) – Międzynarodowy Układ Jednostek Miar to układ jednostek fizycznych, takich jak np.: metr, kilogram, sekunda, oraz ich wielokrotności określonych przy użyciu przedrostów.

Przedrostki w uładzie SI
Przedrostek	Znaczenie	Symbol	Wartość
nano-	10Indeks górny –Indeks górny 9	n	0,000000001
mikro-	10Indeks górny –Indeks górny 6	mu	0,000001
mili-	10Indeks górny –3	m	0,001
centy-	10Indeks górny –Indeks górny 2	c	0,01
decy-	10Indeks górny –Indeks górny 1	d	0,1
kilo-	10Indeks górny 3	k	1000

Ciekawostka

Czy ciężar i masa oznaczają to samo?
Ciało o tej samej masie – w zależności od siły grawitacji i miejsca pomiaru – może mieć różny ciężar. Na Księżycu siła grawitacji jest mniejsza niż na Ziemi, dlatego astronauta ma mniejszy ciężar na Księżycu. Jednostką ciężaru (siły ciężkości) jest niuton (N).

R1LT23XjhM6xb1

Grafika prezentująca kolejność planet w układzie słonecznym, od Słońca po prawej stronie po Neptuna po lewej. Napis nad obrazkiem brzmi Twoja waga będzie zależeć od grawitacji każdej z planet. Pod miniaturą każdej z planet znajduje się jej nazwa oraz mnożnik, jaki należałoby zastosować, aby poznać wagę danego obiektu na każdej planecie. Punktem odniesienia jest Ziemia, dla której mnożnik wynosi 1. Dla Merkurego wynosi on 0,4, dla Wenus 0,9, dla Marsa 0,4, dla Jowisza 2,5, dla Saturna 1,1, dla Urana 0,9, a dla Neptuna 1,1. — Każde ciało niebieskie ma inną siłę grawitacji, dlatego na różnych planetach ciężar człowieka byłby inny

m1fd73e065fee3267_d5e276

2. Co oznacza objętość?

objętość

jest wielkością określającą, jak dużo miejsca w przestrzeni zajmuje dane ciało; w układzie SI jednostką objętości jest metr sześcienny (mIndeks górny 3)

W życiu codziennym najczęściej stosujemy mniejszą jednostkę – litr (1 litr = 1 dmIndeks górny 3).
Sposoby określania objętości substancji zależą od jej stanu skupienia.

Objętość cieczy odmierza się, używając naczyń z podziałką. W laboratorium do tego celu służą cylindry miarowe i pipety, a stosowaną jednostką jest decymetr sześcienny (dmIndeks górny 3). W domu możemy korzystać ze szklanek lub łyżek. Poniżej podano przykładowe przybliżone przeliczniki objętości.

Jednostki objętości
	Objętość w ml/l	Objętość w cmIndeks górny 3/dmIndeks górny 3	Objętość w mIndeks górny 3
4 szklanki	1000 ml = 1 l	1000 cmIndeks górny 3 = 1 dmIndeks górny 3	0,001 m³
1 szklanka	250 ml = 0,25 l	250 cmIndeks górny 3 = 0,25 dmIndeks górny 3	0,00025 m³
1 łyżka	15 ml = 0,015 l	15 cmIndeks górny 3 = 0,015 dmIndeks górny 3	15 · 10Indeks górny -6 m³
1 łyżeczka	5 ml = 0,005 l	5 cmIndeks górny 3 = 0,005 dmIndeks górny 3	5 · 10Indeks górny -6 m³

W jaki sposób wyznacza się objętość gazów?

Objętość gazów zależy od rozmiaru ich „opakowania”, ponieważ gazy wypełniają całą dostępną dla nich przestrzeń. Na przykład podczas picia wody z butelki powietrze zajmuje miejsce po wodzie. Pusta litrowa butelka zawiera litr powietrza.

W jaki sposób wyznacza się objętość ciał stałych o regularnych kształtach?

Objętości ciał stałych o regularnych kształtach można obliczyć, znając ich wymiary.
Objętość sześcianu obliczamy, korzystając ze wzoru:
$V = a^{3}$ , a prostopadłościanu – według wzoru: $V = a \cdot b \cdot c$ .

W jaki sposób wyznacza się objętość ciał stałych o nieregularnych kształtach?

Objętość ciała stałego o nieregularnym kształtcie można wyznaczyć, zanurzając ten przedmiot w cylindrze z wodą. Jest to różnica pomiędzy objętością końcową (po zanurzeniu przedmiotu) a objętością początkową wody w cylindrze.

Polecenie 1

Doświadczenie do samodzielnego wykonania. W jaki sposób można wyznaczyć objętość cieczy?
POMIAR OBJĘTOŚCI CIECZY
MATERIAŁY I PRZYRZĄDY

cylinder miarowy,
woda.

INSTRUKCJA

Wlej 10 cmIndeks górny 3 wody do cylindra miarowego.
Odczytaj, jaką objętość zajmuje ciecz.
Pomyśl , co może być przyczyną tego zjawiska.

Zastanów się, czy woda wypełnia równomiernie przestrzeń w cylindrze i czy powierzchnia cieczy w pobliżu ścianek zakrzywia się w górę, czy w dół.
Poszukaj w dostępnych źródłach objaśnienia pojęcia menisk.

Ciekawostka

Paralaksa
Paralaksą nazywamy zjawisko błędnego odczytu wskazania przyrządu pomiarowego. Przyczyną jest nieodpowiedni kąt, pod jakim osoba patrzy. Linia wzroku, przechodząc przez element wskazujący, np. słupek cieczy w cylindrze miarowym, obejmuje w niewłaściwym miejscu znajdującą się za tym elementem skalę odczytu. Różnica pomiędzy odczytem rzeczywistym a wartością odczytu poprawnego jest nazywana błędem paralaksy.

RW5xwbWD5rXf61

Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Menisk
MeniskiemmeniskMeniskiem nazywamy miejsce zakrzywienia (przylegania) powierzchni cieczy w miejscu jej zetknięcia z ciałem stałym – cylindrem miarowym. Wyróżnia się menisk wklęsły (np. woda) i wypukły (np. rtęć) – w zależności od wartości sił przylegania między cząsteczkami cieczy a ściankami naczynia oraz sił oddziaływania między cząsteczkami cieczy.

R18S45fPHnmYn1

Rysunek prezentujący dwa rodzaje menisków tworzących się na powierzchniach wody i rtęci. Przedstawia dwie probówki oraz przecinającą je kropkowaną linię poziomą. W lewej probówce, w której znajdujący płyn podpisany jest Woda menisk wygina się na krawędziach w górę. Podpis obok głosi, że Siła przylegania jest większa, niż siła oddziaływania międzycząsteczkowego. W prawej probówce, w której znajdujący się płyn podpisany jest Rtęć, menisk wygina się na krawędziach w dół. Podpis obok głosi, że Siła przylegania jest mniejsza od siły oddziaływania międzycząsteczkowego. — Źródło: Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY 3.0.

m1fd73e065fee3267_d5e397

3. Czym jest gęstość?

GęstośćgęstośćGęstość to stosunek określonej masy substancji do zajmowanej przez nią objętości, właściwość fizyczna charakterystyczna dla danej substancji.

Polecenie 2

Obejrzyj rysunek oraz porównaj rozmiary i masę piłki do gry w siatkówkę oraz kuli do gry w kręgle. Zastanów się, jaka jest zależność między masą i objętością a budową wewnętrzną tych przedmiotów.

RSvwinxYTc0rI1

Obrazek przedstawia dwa umieszczone obok siebie kuliste przedmioty o zbliżonych wielkościach. Piłka z lewej strony to biało-niebieska piłka do gry w siatkówkę. Po prawej strony znajduje się niebieska kula do gry w kręgle. — Piłka do siatkówki, kula do gry w kręgle

Piłka do siatkówki i kula do gry w kręgle są tej samej wielkości, ale druga z nich ma większą masę, ponieważ jest wykonana z plastiku, który zawiera wiele ściśle upakowanych cząstek materii. Piłka siatkowa jest wypełniona powietrzem, zawierającym mniej cząstek materii, które są bardziej od siebie oddalone. Zazwyczaj największą gęstość mają ciała stałe, mniejszą – ciecze, a najmniejszą – gazy.

RDd0hASz8sbjD1

Ilustracja pojęcia gęstości odnosząca się do obrazka zamieszczonego wcześniej. Po lewej stronie znajduje się rysunek białej piłki siatkowej na którą naniesiono luźno rozmieszczone niewielkie kuleczki symbolizujące cząstki materii. Po prawej stronie kula do kręgli w kolorze zielonym zawiera identyczne kuleczki, ale w znacznie większej liczbie i znacznie ciaśniej upchnięte. — Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Gęstość danej substancji o stałym stanie skupienia wyznacza się modelowo, wykonując z niej kostkę sześcienną o krawędzi 1 m, a następnie ważąc ją. Masa takiej kostki wyrażona w kilogramach jest równa liczbowo gęstości substancji.

m1fd73e065fee3267_d5e443

W jaki sposób oblicza się gęstość?

GęstośćgęstośćGęstość ( $d$ ) to stosunek masy ( $m$ ) substancji do objętości ( $V$ ), jaką ta masa zajmuje. Wyraża się ją wzorem:

gęstość= \frac{masa [kg]}{objętość [m^{3}]} d = \frac{m [kg]}{V [m^{3}]}

Gęstość ciał stałych i cieczy podaje się najczęściej w $[\frac{g}{{cm}^{3}}]$ , a gęstość gazów – w $[\frac{g}{{dm}^{3}}]$ . Chemicy zwykle oznaczają gęstość symbolem $d$ (od ang. density), fizycy zaś – grecką literą $ρ$ (ro).

Gęstość substancji zależy od:

temperatury – na ogół maleje ze wzrostem jej wartości;
ciśnienia – w przypadku gazów, gdyż wpływ ciśnienia na ciecze i ciała stałe jest na tyle niewielki, że je pomijamy.

Polecenie 3

Gęstość substancji bywa często porównywana z gęstością wody. Ile waży litr wody?

ReV1cqTBB5opm1

Ilustracja przedstawia rysunek wagi z pustą zlewką. Podpis pod rysunkiem: masa pustej zlewki 30 gramów. — Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

R15IDHS5dye221

Ilustracja przedstawia rysunek wagi ze zlewką napełnioną wodą. Podpis pod rysunkiem: masa zlewki z wodą 130 gramów. — Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

R8TgYNLHWpxzQ1

Ilustracja prezentuje równanie wyrażone rysunkami. Wymieniając od lewej: rysunek zlewki z wodą, znak minus, rysunek pustej zlewki, znak równości, rysunek przedstawiający samą wodę bez naczynia. Pod rysunkiem równanie 130 gramów minus 30 gramów równa się 100 gramów. — Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Rn4xAYKml2aYz1

Ilustracja przedstawia rysunek zlewki z wodą. Strzałka wskazuje linię powierzchni płynu, obok napis: Objętość 100 centymetrów sześciennych. — Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

RyoZR7BZrRoNW1

Ilustracja prezentuje równanie wyrażone rysunkami. Gęstość równa się waga wody w zlewce minus waga zlewki podzielone przez objętość. Obie wagi przedstawione są w postaci rysunków pełnego i pustego naczynia na wagach. — Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

RnuWGtV4NWHok1

Ilustracja prezentuje równanie wyrażone rysunkami, będące nieco zmienioną formą równania poprzedniego. Tym razem w liczniku równania widoczne jest dodatkowe równanie: naczynie z wodą minus puste naczynie równa się waga wody. Pełniące rolę podpisów liczby również tworzą równanie: 130 gramów minus 30 gramów równa się 100 gramów. — Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

R1bZvJLyZe0Fa1

Ilustracja ponownie prezentuje równanie wyrażone rysunkami, będące zmienioną formą równania poprzedniego. Gęstość równa się 100 gramów podzielone przez rysunek zlewki z wodą i podpisem Objętość 100 centymetrów sześciennych. — Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

RLhsY23YPVWRa1

Ostateczna postać równania. Gęstość równa się 100 gramów dzielone przez 100 centymetrów sześciennych. To z kolei po skróceniu równa się 1 gram na centymetr sześcienny. — Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Wpływ gęstości na wielkość zanurzenia.

RUrycJrAnsgKu1

Ilustracja przedstawia rysunki trzech identycznych naczyń z wodą, w której zanurzone są trzy różnokolorowe przedmioty w kształcie prostokątów. Przedmiot z lewej strony ma kolor zielony i jest zanurzony w bardzo niewielkim stopniu. Podpis pod nim głosi: gęstość 0,1 grama na centymetr sześcienny, zanurzenie 10 procent. Przedmiot w środkowym naczyniu ma kolor żółty i jest zanurzony do połowy. Podpis pod nim głosi: gęstość 0,5 grama na centymetr sześcienny, zanurzenie 50 procent. Poziom wody jest nieco wyższy niż w przypadku naczynia z lewej. Przedmiot z prawej strony ma kolor pomarańczowy i jest zanurzony prawie w całości. Podpis pod nim głosi: gęstość 0,9 grama na centymetr sześcienny, zanurzenie 90 procent. Poziom wody jest wyższy niż w przypadku naczyń lewego i środkowego. — Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Wodna tęcza

Doświadczenie 1

W warunkach laboratoryjnych kolejne warstwy cieczy można nanosić na siebie w wąskim cylindrze lub probówce za pomocą pipetki, począwszy od tej o największej gęstości.

Problem badawczy

Jak zachowują się ciecze o różnej gęstości?

Hipoteza

Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie zweryfikuj ją.

Ciecze o większej gęstości unoszą się na powierzchni.
Ciecze o większej gęstości opadają na dno.

Co będzie potrzebne

sól kamienna,
woda,
łyżeczka lub miarka,
barwnik spożywczy lub farbki,
przezroczysta słomka,
6 zlewek lub wysokich szklanek (mogą być plastikowe kubki).

Instrukcja

Do sześciu zlewek lub szklanek dodaj odpowiednio od 1 do 6 łyżeczek soli.
R1Y9QAlfzxAFT1
Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY 3.0.
Do każdego z tych naczyń wlej po ok. 125 cmIndeks górny 3 wody (pół szklanki) ciepłej wody i wymieszaj, aż do całkowitego rozpuszczenia soli.
Rozpuść barwniki w wodzie, tak aby w każdej szklance uzyskać inny kolor roztworu.
Weź przezroczystą słomkę do ręki i kciukiem zatkaj jej koniec.
Trzymając zamkniętą kciukiem słomkę, zanurz jej drugi koniec w szklance wody z jedną łyżeczką soli. Na chwilę odsuń kciuk od wylotu słomki, nabierz trochę wody i szybko zatkaj słomkę ponownie.
Postępuj podobnie z pozostałymi próbkami, nabierając kolejno roztwory do słomki, aż do uzyskania sześciu warstw.

Podsumowanie

W doświadczeniu do tej samej objętości wody dodano różne ilości soli, otrzymując roztwory o różnej gęstości. Im więcej soli rozpuszczono w wodzie, tym gęstość roztworu była większa. Różnica gęstości cieczy spowodowała, że przez pewien czas barwy wewnątrz słomki nie mieszały się.

R1A1Dp7To8T9L1

Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl

Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Na ekranie pokazywane są przygotowane przedmioty: sól kamienna, woda, łyżeczka lub miarka, barwnik spożywczy lub farbki, przezroczysta słomka, 6 wysokich szklanek. Do sześciu szklanek zostaje dodane odpowiednio od 1 do 6 łyżeczek soli, a następnie do każdej szklanki zostaje wlane około 125 cm³, czyli pół szklanki wody ciepłej wody. Następuje wymieszanie, aż do całkowitego rozpuszczenia soli. W wodzie rozpuszczone zostają barwniki, tak aby w każdej szklance był inny kolor. Przeprowadzający eksperyment bierze przezroczystą słomkę do ręki i zatyka kciukiem jej koniec, a następnie trzymając zamkniętą kciukiem słomkę zanurza jej drugi koniec w szklance wody z jedną łyżeczką soli. Na chwilę odsuwa kciuk od wylotu słomki, aby pozwolić odrobinie wody nalać się do środka i zatyka słomkę ponownie. Przenosi słomkę do drugiej szklanki i powtarza proces. Podobnie postępuje z pozostałymi próbkami aż do uzyskania sześciu warstw. W doświadczeniu do tej samej objętości wody dodano różne ilości soli, otrzymując roztwory o różnej gęstości. W efekcie tej różnicy barwy wody w słomce nie mieszają się i powstaje różnokolorowy słupek cieczy.

Polecenie 4

Zastanów się:

Co się stanie, jeśli do doświadczenia użyjesz cukru zamiast soli?
Co się stanie, jeśli zanurzysz słomkę w roztworach w innej kolejności?

Gęstość napojów

Doświadczenie 2

Problem badawczy

W jaki sposób możemy porównać gęstość napojów?

Hipoteza

Znając masę i objętość, można obliczyć gęstość napoju.
Umieszczając puszki z napojem w pojemniku z wodą, można porównać gęstość napojów.

Co będzie potrzebne

napój typu cola classic,
napój typu cola light,
akwarium lub wysokie naczynie,
woda,
cukier,
waga.

Instrukcja

Zanurz napoje classic i light w naczyniu napełnionym wodą.
Zważ puszki z napojami typu cola classic i light. Pamiętaj, aby od masy napoju w puszce odjąć masę pustej puszki.
Sprawdź objętość podaną na puszce lub odczytaj ją po przelaniu zawartości puszki do cylindra miarowego.
$V = 350 ml = 350 {cm}^{3}$
Oblicz gęstość napoju, korzystając ze wzoru:
$gęstość = \frac{masa [g]}{objętość [c m^{3}]}$
Wniosek:
Jeśli gęstość < 1, to przedmiot (puszka z napojem) pływa,
Jeśli gęstość > 1, to przedmiot tonie.
Porównaj zawartość cukru w obu napojach.

Podsumowanie

Jeżeli gęstość puszki z napojem jest mniejsza od 1, to puszka pływa na powierzchni wody, natomiast jeśli przedmiot (puszka z napojem) ma gęstość większą od 1 – wówczas tonie. Gęstość wody równa jest 1 $\frac{[g]}{[c m^{3}]}$ . Różnica w gęstości napojów może być spowodowana zawartością cukru.

Ciekawostka

Gęstość wokół nas

R14cvttkjaHmf1

Zdjęcie przedstawiające górę lodową z szerszej perspektywy. Dzięki dużej przezroczystości morza wyraźnie rozpoznawalna jest znacznie większa ilość lodu pod wodą, niż część wynurzająca się nad powierzchnie. — Gęstość lodu jest mniejsza niż wody

R1e2Ut6m3zOhf1

Rysunek przedstawia wykres wskaźnika T-score opisującego stosunek gęstości mineralnej kości badanego do średniej gęstości kości osoby młodej. Wykres ma postać linii ukośnej, którego wysokość, czyli wartość jest najwyższa z prawej strony gdzie argumenty (liczby na osi poziomej) wynoszą +1 lub więcej, a najniższa jest z lewej strony dla argumentów mniejszych od -4. Obszar dla wskaźnika od -1 wzwyż zaznaczony jest na zielono i oznacza stan prawidłowy, dla zakresu od -2,5 do -1 na żółto i oznacza osteopenię, a poniżej -2,5 na czerwono i wskazuje osteoporozę. — Gęstość mineralna kości

R159LmWjIvbXs1

Mapa gęstości zaludnienia na świecie według danych dotyczących średniej gęstości zaludnienia państw. Barwna legenda opisuje liczbę mieszkańców na kilometr kwadratowy. Przykładowo dla Polski jest to około 100-150 osób, dla Stanów Zjednoczonych 25-50 osób, a dla Indii od 300 do 1000 osób na kilometr kwadratowy. — Gęstość zaludnienia

Gęstość ciała stałego i cieczy

Doświadczenie 3

Problem badawczy

Co ma większą gęstość: lód (ciało stałe) czy woda (ciecz)?

Hipoteza

Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie zweryfikuj ją.

Lód (ciało stałe) ma gęstość większą od wody (cieczy).
Lód (ciało stałe) ma gęstość mniejszą od wody (cieczy).

Co będzie potrzebne

kostka lodu,
linijka,
cylinder miarowy,
waga,
woda.

Instrukcja

Zmierz linijką bok kostki lodu.
Zważ kostkę lodu.
Oblicz gęstość lodu.
Odczytaj gęstość wody (lodu) z tablic chemicznych i porównaj z wyznaczoną.

Podsumowanie

Zazwyczaj największą gęstość mają ciała stałe, mniejszą – ciecze, a najmniejszą – gazy. Inaczej jest w przypadku lodu, którego gęstość jest mniejsza od gęstości wody. Dlatego kostki lodu wrzucone do napoju abo kra na jedziorze unoszą się na powierzchni wody.

Ćwiczenie 1

Jaka jest gęstość płynu o objętości 60 ml i masie 0,6 kg?

Ćwiczenie 2

Gęstość pewnego materiału wynosi 3000 kg/mIndeks górny 3. Oblicz masę wykonanej z tego materiału kostki o krawędziach równych 3 cm. Wynik podaj w gramach.

m1fd73e065fee3267_d5e770

Podsumowanie

Jedną z właściwości fizycznych substancji jest gęstość.
Gęstość to wielkość charakteryzująca substancję równa ilorazowi masy i objętości danej substancji.
Wyznaczając doświadczalnie gęstość przedmiotu, możemy określić, z jakiej substancji został on wykonany.
Gęstość substancji zależy od temperatury – na ogół maleje ze wzrostem temperatury.

Praca domowa

Polecenie 5.1

Do szklanki wlej powoli po ściance: miód, wodę zabarwioną niebieskim atramentem, olej i denaturat. Zrób zdjęcie, a następnie określ, która z cieczy ma najmniejszą, a która – największą gęstość. Korzystając z dowolnego programu graficznego, zaznacz na zdjęciu strzałką wzrost gęstości cieczy.

Polecenie 5.2

Odszukaj w tablicach chemicznych gęstości wybranych substancji i porównaj je z wartościami podanymi w zadaniu 4. Zastanów się, co może być przyczyną rozbieżności.

Polecenie 5.3

Korzystając z różnych źródeł, przygotuj referat na temat wzorca kilograma. Wyjaśnij, dlaczego postanowiono go zmienić.

m1fd73e065fee3267_d5e884

Słowniczek

masa

miara ilości substancji, w układzie SI (Międzynarodowy Układ Jednostek Miar) określa się ją w kilogramach

gęstość

właściwość fizyczna określająca masę 1 mIndeks górny 3 lub 1 cmIndeks górny 3 substancji, wyraża się w jednostkach $[\frac{kg}{m^{3}}]$ lub $[\frac{g}{{cm}^{3}}]$

menisk

zakrzywienie powierzchni cieczy (np. wody) w miejscu jej zetknięcia z ciałem stałym (np. szkłem cylindra miarowego)

m1fd73e065fee3267_d5e957

Zadania

Ćwiczenie 3

Rdyq2RlUUwcSj1

Zaznacz w odpowiednich polach obok podanych zdań, czy zdania te są prawdziwe czy fałszywe.

	Prawda	Fałsz
Gęstość danego ciała przy stałej masie jest tym większa, im większa jego objętość.	□	□
Masa jest tym większa, im większe jest ciało (ma większą objętość) i im większa jest jego gęstość.	□	□
Gęstość danego ciała przy stałej objętości jest tym większa, im większa jego masa.	□	□
Zazwyczaj największe gęstości mają ciała stałe, mniejszą – ciecze, a najmniejszą – gazy.	□	□

Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, Agnieszka Kamińska-Ostęp, licencja: CC BY 3.0.

Ćwiczenie 4

R1JnrEP3ZnWHX1

Oblicz gęstość cieczy, wiedząc, że 10 litrów tej cieczy waży 14 kilogramów. Wynik podaj w $"["\frac{g}{{cm}^{3}}"]"$ i $"["\frac{kg}{m^{3}}"]"$ . Uzupełnij puste miejsca, wybierając brakujące elementy z listy.

140, 100, 0,010, 140, 140, 10, 0,10, 140, 0,001, 10, 100, 1400, 10000, 0,10, 14000, 10, 14, 10000, 100, 1,4, 1400, 1400, 0,14, 1000, 14, 14, 0,10, 0,10, 14, 10000, 1,4, 0,14

Dane:
$m =$ ............ $"["kg"]" =$ ............ $"["g"]"$
$V =$ ............ $"["l"]" =$ ............ $"["{dm}^{3}"]" =$ ............ $"["{cm}^{3}"]" =$ ............ $"["m^{3}"]"$
Wiemy, że
$d = "["\frac{m}{V}"]"$
$d =$ ............ $"["\frac{kg}{m^{3}}"]"$ $d =$ ............ $"["\frac{g}{{cm}^{3}}"]"$

Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, Agnieszka Kamińska-Ostęp, licencja: CC BY 3.0.

Ćwiczenie 5

Uczniowie wyznaczyli wartości liczbowe gęstości wybranych substancji, które zebrano w tabeli.

Tabela do zadania
Substancja	Gęstość $[\frac{g}{{cm}^{3}}]$
tlen	0,0014
woda	1,0
lód	0,93
aluminium (glin)	2,7
złoto	19,3

Ułóż je od największej do najmniejszej gęstości.

R1YvKTV0y8HRb1

aluminium (glin)
złoto
lód
tlen
woda

Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, Agnieszka Kamińska-Ostęp, licencja: CC BY 3.0.

Ćwiczenie 6

RCOT8Xy8bICDm1

Oblicz gęstość płynu do kąpieli, wiedząc, że 1 litr tego płynu ma masę 1,5 kilograma. Podaj wynik, stosując jednostki układu SI $"["\frac{kg}{m^{3}}"]"$ .

Dane:
masa $m =$ ............ $"["kg"]"$ ,
objętość $V =$ ............ $"["l"]" =$ ............ $"["m^{3}"]"$ .
Rozwiązanie:
Skorzystamy z definicji gęstości: $d = "["\frac{m}{V}"]"$
Rozwiązanie: $d =$ ............ $"["\frac{kg}{m^{3}}"]"$

Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, Agnieszka Kamińska-Ostęp, licencja: CC BY 3.0.

Ćwiczenie 7

RVj4aa38tl9QS1

Gęstość pewnego materiału wynosi 2000 $"["\frac{kg}{m^{3}}"]"$ . Oblicz masę kostki (w gramach) wykonanej z tego materiału o krawędziach 3 cm • 2 cm • 4 cm

Dane:
$d =$ ............ $"["\frac{kg}{m^{3}}"]"$ = ............ $"["\frac{g}{{cm}^{3}}"]"$
$a = 3 cm$ , $b = 2 cm$ , $c = 4 cm$ ,
$V = a \cdot b \cdot c =$ ............ $"["cm"]"$ $\cdot$ ............ $"["cm"]"$ $\cdot$ ............ $"["cm"]" =$ ............ $"["{cm}^{3}"]"$
Zadanie możemy rozwiązać na dwa sposoby
I SPOSÓB
$d "["\frac{g}{{cm}^{3}}"]" = \frac{m "["g"]"}{V "["{cm}^{3}"]"}$
Przekształcenie wzoru
$m "["g"]" =$ ............ $"["\frac{g}{{cm}^{3}}"]" \cdot$ ............ $"["{cm}^{3}"]"$
Podstawianie wartości liczbowych do wzoru
$m =$ ............ $"["\frac{g}{{cm}^{3}}"]" \cdot$ ............ $"["{cm}^{3}"]" =$ ............ $"["g"]"$
Masa kostki wynosi ............ gramów.
II SPOSÓB
Ułożenie proporcji
............ $"["{cm}^{3}"]" \frac{ma masę}{}$ ............ $"["g"]"$
............ $"["{cm}^{3}"]" \frac{ma masę}{} x "["g"]"$
............ $"["{cm}^{3}"]" \cdot$ $x "["g"]" =$ ............ $"["g"]" \cdot$ ............ $"["g"]" \cdot$
$x =$ ............ $"["g"]"$
Masa kostki wynosi ............ gramów.

Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, Agnieszka Kamińska-Ostęp, licencja: CC BY 3.0.

Ćwiczenie 8

R17cgati8NzBt1

Wstaw odpowiednie fragmenty tak, aby powstało zdanie prawdziwe.

kilogram na metr sześcienny $"["\frac{kg}{m^{3}}"]"$ , Jednostką gęstości, Jednostką objętości, Jednostką masy, gram na centymetr sześcienny $"["\frac{g}{{cm}^{3}}"]"$ , kilogram na litr $"["\frac{kg}{l}"]"$

.................................................................... w układzie SI jest .....................................................................

Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, Agnieszka Kamińska-Ostęp, licencja: CC BY 3.0.

Ćwiczenie 9

RAXF4maP9qp8w1

Uczeń nalał do szklanki wodę i wrzucił przedmiot, który pływał po jej powierzchni (gęstość wody wynosi 1 $"["\frac{g}{{cm}^{3}}"]"$ . Wskaż zdania, które opisują gęstość przedmiotu, zgodną z poczynionymi obserwacjami.

	Prawda	Fałsz
Gęstość przedmiotu jest większa od gęstości wody.	□	□
Gęstość przedmiotu jest mniejsza od gęstości wody.	□	□
Gęstość przedmiotu jest większa od 1000 $"["\frac{kg}{m^{3}}"]"$ .	□	□

Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, Agnieszka Kamińska-Ostęp, licencja: CC BY 3.0.

Właściwości substancji

Pierwiastek a związek chemiczny

Rola gęstości substancji i ich mieszanin w życiu codziennym

1. Co to jest masa?

2. Co oznacza objętość?

3. Czym jest gęstość?

W jaki sposób oblicza się gęstość?

Podsumowanie

Słowniczek

Zadania