1. Co to jest masa?

Jedną z konkurencji, rozgrywanych podczas zawodów siłaczy, jest podniesienie z podłoża kamiennej lub betonowej kuli (o masie $\text{110–190}\text{kg}$) i umieszczenie jej w jak najkrótszym czasie na podeście. Czy wykonane ze styropianu kule, o porównywalnej objętości, mają podobną masę? Czym właściwie jest masa?

R1Ch2dPNhkJ2U

Za pomocą dwóch umieszczonych jedno nad drugim zdjęć, porównano ze sobą dwa rodzaje kul. Na górnym znajdują się trzy kule styropianowe o zróżnicowanych rozmiarach, a na dolnym cztery kule kamienne wykorzystywane podczas zawodów siłaczy.

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

MasamasaMasa to miara ilości materii, wyznaczana za pomocą wagi. Jednostką masy w układzie $\text{SI}$ jest kilogram ($\text{kg}$). Wzorcem kilograma do $20$ maja $2019 \text{r}.$ był walec wykonany ze stopu platyny (stanowiącej $90 \%$ masy walca) i irydu (stanowiącego $10 \%$ masy walca), przechowywany w Międzynarodowym Biurze Wag i Miar w Sѐvres pod Paryżem. Obecnie do wyznaczania kilograma stosuje się obliczenia, które wykorzystują odpowiednie wzory oraz stałe fizyczne, wynikające z praw natury. Metoda ta jest dosyć skomplikowana, ale bardziej dokładna niż wzorzec z Sѐvres.

RT5ovkT6Czhjk

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.

$\text{*}\text{SI}$ (fr. Système international d'unités – czytaj: sistem internacional diuniti) – Międzynarodowy Układ Jednostek Miar to układ jednostek fizycznych – takich jak np. metr, kilogram, sekunda – oraz ich wielokrotności, określonych przy użyciu przedrostków.

Ciekawostka

Czy ciężar i masa oznaczają to samo?
Ciało o określonej masie – w zależności od siły grawitacji i miejsca pomiaru – może mieć różny ciężar. Dla przykładu: na Księżycu siła grawitacji jest mniejsza niż na Ziemi, dlatego astronauta ma mniejszy ciężar na Księżycu (masa ciała astronauty jest taka sama na Księżycu i na Ziemi). Jednostką ciężaru (siły ciężkości) jest niuton
($\text{N}$).

R1WfzGqOzuhUv

Grafika prezentująca kolejność planet w układzie słonecznym, od Słońca po prawej stronie po Neptuna po lewej. Pod miniaturą każdej z planet znajduje się jej nazwa oraz mnożnik, jaki należałoby zastosować, aby poznać ciężar danego obiektu na każdej planecie. Punktem odniesienia jest Ziemia, dla której mnożnik wynosi jeden. Dla Merkurego wynosi on cztery dziesiąte, dla Wenus dziewięć dziesiątych, dla Marsa cztery dziesiąte, dla Jowisza dwa i pół, dla Saturna jeden i jedna dziesiąta, dla Uranu dziewięć dziesiątych, a dla Neptuna jeden i jedna dziesiąta.

2. Co oznacza objętość?

ObjętośćobjętośćObjętość jest wielkością, która określa, jak wiele miejsca w przestrzeni zajmuje dane ciało. Jednostką objętości w układzie $\text{SI}$ jest metr sześcienny (${\text{m}}^3$). W życiu codziennym najczęściej stosujemy mniejszą jednostkę – litr ($1 \text{l}$). Sposoby określania objętości substancji zależą od jej stanu skupienia.

W jaki sposób wyznacza się objętość cieczy?

Objętość cieczy odmierza się, używając naczyń z podziałką. W laboratorium do tego celu służą cylindry miarowe i pipety, a stosowanymi najczęściej jednostkami są decymetr sześcienny ($1 {\text{dm}}^3=1 \text{l}$) oraz centymetr sześcienny ($1 {\text{cm}}^3=1 \text{ml}$). W poniższej galerii zdjęć przedstawiono szkło laboratoryjne, służące do odmierzania dokładnej objętości cieczy.

R1F9PDSuSrNoC

Zdjęcie przedstawia cztery szklane cylindry miarowe o różnych pojemnościach, a co za tym idzie różnych wysokościach i grubościach. Ustawione są jeden obok drugiego w tendencji wzrostowej. Cylindry te mają kształt podłużnej rury o podstawie mocno płaskiej. Pierwszy cylinder ma pojemność maksymalną pięćdziesiąt mililitrów, drugi sto mililitrów, trzeci dwieście pięćdziesiąt mililitrów, a czwarty pięćset mililitrów.

RchI5KqlUNDti

Zdjęcie przedstawia trzy pipety szklane. Mają one kształt prostych, podłużnych, cienkich rurek o przewężającej się stopniowo końcówce i prostym wlocie, cieńszym od reszty pipety. Pipety szklane mają na powierzchni podziałkę.

RpwRnQjdc2S6P

Na ilustracji przedstawiono trzy leżące obok siebie plastikowe pipety. Mają one kształt długich, prostych i cienkich rurek. Mniej więcej w połowie długości każdej z pipet znajduje się pękate rozszerzenie.

R1SqhUhwLdnyR

Na zdjęciu znajduje się plastikowy statyw z zawieszonymi pięcioma plastikowymi pipetami. Pipety są koloru szarego, każda z nich ma dodatkowe wstawki w innym kolorze. Pipeta na pierwszym planie różni się od pozostałych. Jest to pipeta wielokanałowa o pojemności od dwudziestu do dwustu mikrolitów, zawierająca osiem wyrzutników.

W domu możemy korzystać ze szklanek lub łyżek. Poniżej podano przykładowe, przybliżone przeliczniki objętości.

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. A zatem taka pusta litrowa butelka zawiera $1\text{l}$ powietrza.

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

Objętości ciał stałych o regularnych kształtach można obliczyć, znając ich wymiary. Przykładowo, objętość sześcianu obliczamy, korzystając ze wzoru: $V=a^3$ (gdzie a to długość krawędzi sześcianu), a prostopadłościanu – wg wzoru: $V=a\cdot b\cdot c$ (gdzie a, b i c to długości krawędzi prostopadłościanu).

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

Objętość ciała stałego o nieregularnym kształcie 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

Przygotuj wodę i cylinder miarowy o pojemności minimum $10 {\text{cm}}^3$. Następnie do cylindra miarowego wlej $10 {\text{cm}}^3$ wody i wykonaj poniższe polecenia.

$1.$ Zwróć uwagę na to, czy woda wypełnia równomiernie przestrzeń w cylindrze, i czy powierzchnia cieczy w pobliżu ścianek zakrzywia się w górę, czy w dół. Napisz odpowiedni komentarz.

R14YjwXfeH6h0

Odpowiedź: (Uzupełnij).

$2.$ Odczytaj objętość wody w cylindrze, patrząc pod różnymi kątami, i napisz, czy odczyt każdorazowo jest taki sam.

R1MiV4AOxFEfl

Odpowiedź: (Uzupełnij).

Pokaż podpowiedź

$1.$ Zastanów się, który z poniższych schematów (A czy B) lepiej odzwierciedla ułożenie powierzchni wody w przygotowanym przez Ciebie cylindrze.

RQiSiVQ4H0Yxs

Rysunek prezentujący dwa rodzaje menisków tworzących się na powierzchniach cieczy. Przedstawia dwie probówki oraz przecinającą je kropkowaną linię poziomą podpisaną $10$ centymetrów sześciennych. W lewej probówce, w której znajdujący płyn podpisany jest A, menisk wygina się na krawędziach w górę. W prawej probówce, w której znajdujący się płyn podpisany jest B, menisk wygina się na krawędziach w dół.

$2.$ Odczytaj objętość wody w cylindrze, patrząc na powierzchnię wody z trzech różnych poziomów, jak na poniższym schemacie.

RwsA3VDd8Pjse

Na ilustracji narysowana jest menzurka z płynem oraz linie wzroku osób patrzących na podziałkę z góry, prosto i z dołu. Na skutek optycznego przesunięcia podziałki względem powierzchni płynu, osoba obserwująca skalę z góry obserwuje odczyt mniejszy, a obserwująca z góry – większy od rzeczywistego.

Polecenie 1

Zapoznaj się z poniższym opisem doświadczenia. Następnie zastanów się, dlaczego tak się dzieje?

Co było potrzebne:

• cylinder miarowy o pojemności minimum $10 {\text{cm}}^3$;

• $10 {\text{cm}}^3$ wody.

Przebieg doświadczenia:

Do przygotowanego cylindra miarowego przelano $10 {\text{cm}}^3$ wody. Kolejnym krokiem był odczyt objętości, wykorzystując podziałkę na powierzchni cylindra. Odczyt wykonano z trzech wysokości: ponad poziomem wody, na poziomie wody i pod poziomem wody.

Obserwacje:

Woda znajdująca się wewnątrz naczynia zakrzywia się ku górze przy wewnętrznych ściankach cylindra, przybierając kształt wklęsły.

Odczyt objętości cieczy wykonywany z różnych poziomów wysokości różnił się wartością. Z poziomu wody objętość odczytywana wynosiła $10 {\text{cm}}^3$, odczyt z niższego poziomu objętość wynosiła więcej niż $10 {\text{cm}}^3$, z kolei z wyższego mniej niż $10 {\text{cm}}^3$.

R1FbW4DxmhNo1

(Uzupełnij).

Podczas pomiaru objętości cieczy powinniśmy zwrócić uwagę na dwa zagadnienia: menisk oraz błąd paralaksy.

MeniskiemmeniskMeniskiem nazywamy miejsce zakrzywienia (przylegania) powierzchni cieczy w miejscu jej zetknięcia z ciałem stałym (w przypadku polecenia $1$ z cylindrem miarowym). Wyróżnia się menisk wklęsły (który udało Ci się zaobserwować podczas pomiaru objętości wody) i wypukły (np. w przypadku rtęci) – w zależności od wartości sił przylegania między cząsteczkami cieczy a ściankami naczynia oraz sił oddziaływania między cząsteczkami cieczy.

R16mfktYhPdML

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, a 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.

ParalaksąparalaksaParalaksą 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.

R11hxud475Uo2

Dwa umieszczone obok siebie rysunki prezentujące zasadę błędu paralaksy. Na pierwszym, podpisanym: Odczyt z cylindra miarowego, narysowana jest menzurka z płynem oraz linie wzroku osób patrzących na podziałkę z góry, prosto i z dołu. Na skutek optycznego przesunięcia podziałki względem powierzchni płynu osoba obserwująca skalę z góry obserwuje odczyt mniejszy, a obserwująca z góry – większy od rzeczywistego. Zakres pomiędzy tymi dwiema błędnymi wartościami oznaczony jest na rysunku jako błąd paralaksy. Na drugim rysunku podpisanym: Odczyt z wagi, znajduje się skala wagi ze strzałką wskazującą połowę odległości pomiędzy liczbami $3$ i $4$ oraz profile twarzy dwóch obserwatorów – jednego z lewej i jednego z prawej strony. Zaznaczona linia wzroku obserwatora z lewej sugeruje, że odczytuje on na wadze wartość $4$, a linia wzroku obserwatora z prawej wskazuje na wartość $3$.

3. Czym jest gęstość?

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

Zazwyczaj największą gęstość mają ciała stałe, mniejszą ciecze, a najmniejszą gazy.

Gęstość danej substancji o stałym stanie skupienia wyznacza się modelowo, wykonując z niej kostkę sześcienną o krawędzi $1 \text{m}$ (czyt. jednego metra), a następnie ważąc ją. Masa takiej kostki, wyrażona w kilogramach, jest równa liczbowo gęstości substancji (ale ma inną jednostkę).

1

Polecenie 2

Na poniższym zdjęciu zestawiono piłkę do gry w siatkówkę oraz kulę do gry w kręgle. Zwróć uwagę, że kule te mają podobne rozmiary. Zastanów się i odpowiedz na pytanie, czy kule te mają również podobne masy. Odpowiedź krótko uzasadnij w oparciu o budowę wewnętrzną tych przedmiotów.

RSGRxrOfDDbXe

Obrazek przedstawia dwa umieszczone obok siebie kuliste przedmioty o zbliżonych wielkościach. Piłka po lewej stronie to biało‑niebieska piłka do gry w siatkówkę. Po prawej stronie znajduje się ciemnoniebieska kula do gry w kręgle.

Zestawiono ze sobą piłkę do gry w siatkówkę oraz kulę do gry w kręgle. Kule te miały podobne rozmiary. Zastanów się i odpowiedz na pytanie, czy mają one również podobne masy. Odpowiedź krótko uzasadnij w oparciu o budowę wewnętrzną tych przedmiotów.

RoCiDj3rPBQFz

Odpowiedź: (Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

W dostępnych źródłach wiedzy odszukaj informacje na temat materiałów, z jakich tworzy się piłki do gry w siatkówkę i kule do kręgli.

Pokaż odpowiedź

Czy w Twojej odpowiedzi zawarte są poniższe informacje?

Piłka do siatkówki i kula do gry w kręgle są tej samej wielkości. Jednak kula do kręgli ma większą masę. Różnica w masach analizowanych przedmiotów wynika z ich budowy wewnętrznej. Kula do kręgli jest wykonana z plastiku, który zawiera wiele ściśle upakowanych cząstek materii. 

Zewnętrzną, stosunkową cienką część piłki siatkowej stanowi najczęściej skóra i znajdujący się pod nią tak zwany pęcherz (który może być wykonany z lateksu). Największą część (objętość) piłki siatkowej stanowi jednak powietrze zawierające stosunkowo niewiele cząstek materii, które są bardziej od siebie oddalone niż cząstki tworzące materiał kuli do kręgli. W uproszczeniu można powiedzieć, że materiał, z którego wykonana jest kula do kręgli jest bardziej zbity niż materiał, z którego wykonana jest piłka do gry w siatkówkę.

RwpHkkKthGNwp

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 gry w kręgle, w kolorze zielonym, zawiera identyczne kuleczki, ale w znacznie większej liczbie i znacznie ciaśniej upchnięte.

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

Gęstość substancji zależy od:

• temperatury – na ogół maleje ze wzrostem jej wartości;

• ciśnienia – w przypadku gazów, ponieważ wpływ ciśnienia na ciecze i ciała stałe jest na tyle niewielki, że je pomijamy.

RqGuxU8j7Fnmh

Na grafice przedstawiony został sposób na przypomnienie sobie wzoru na obliczanie gęstości. Z lewej strony znaku „równa się” zapisano literkę d, a po prawej stornie narysowano serce przecięte poziomą linią w połowie jego wysokości.

1

Polecenie 3

Oblicz gęstość pewnej cieczy, wiedząc, że $60 \text{ml}$ tej cieczy ma masę $\mathrm{0,6} \text{kg}$. Wynik wyraź w $\frac{\text{g}}{{\text{cm}}^3}$(gramach na centymetr sześcienny). Następnie przeanalizuj zamieszczony w odpowiedzi film i zweryfikuj poprawność swojego rozwiązania.

RVQ3tGOMBH9EI

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

R117GzAl2oHSN

(Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Pamiętaj, że gęstość to stosunek masy substancji do zajmowanej przez nią objętości. Zwróć uwagę na jednostki.

Pokaż odpowiedź

Przeanalizuj poniższy film i sprawdź, czy udało Ci się poprawnie rozwiązać zadanie.

R1McFy9Fp26lm

W animacji omówiony został sposób rozwiązania zadania.

W animacji omówiony został sposób rozwiązania zadania.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1McFy9Fp26lm

W animacji omówiony został sposób rozwiązania zadania.

Wyznaczanie gęstości wody w temperaturze pokojowej

Wyznaczanie gęstości wody w temperaturze pokojowej.

Wyznaczanie gęstości wody w temperaturze pokojowej.

RlR5uuUZVcQdZ

Ilustracja przedstawia rysunek wagi z pustą zlewką. Podpis pod rysunkiem: masa pustej zlewki: trzydzieści gramów.

R10NohDAo2sp7

Ilustracja przedstawia rysunek wagi ze zlewką napełnioną wodą. Podpis pod rysunkiem: masa zlewki z wodą: sto trzydzieści gramów.

R1SI6j75R8Dbj

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: sto trzydzieści gramów minus trzydzieści gramów równa się sto gramów.

RTXlgMtHQ5Y8G

Ilustracja przedstawia rysunek zlewki z wodą. Strzałka wskazuje linię powierzchni płynu, obok napis: objętość sto centymetrów sześciennych.

R1b6RoeI4EtNU

Ilustracja prezentuje równanie wyrażone rysunkami. Gęstość równa się masa wody w zlewce minus masa zlewki podzielone przez objętość. Obie masy przedstawione są w postaci rysunków pełnego i pustego naczynia na wagach.

RhOZXLemKAoJ7

Ilustracja prezentuje równanie wyrażone rysunkami, będące nieco zmienioną formą równania poprzedniego. Tym razem w liczniku równania widoczne są: naczynie z wodą minus puste naczynie równa się masa wody. Pełniące rolę podpisów liczby również tworzą równanie: sto trzydzieści gramów minus trzydzieści gramów równa się sto gramów.

R16Cgst1gyL5J

Ilustracja ponownie prezentuje równanie wyrażone rysunkami, będące zmienioną formą równania poprzedniego. Gęstość równa się sto gramów podzielone przez rysunek zlewki z wodą i podpisem: objętość sto centymetrów sześciennych.

Rw6OcfXw0HyWC

Ostateczna postać równania. Gęstość równa się sto gramów dzielone przez sto centymetrów sześciennych. To z kolei po skróceniu równa się jednemu gramowi na centymetr sześcienny.

Gęstość substancji porównujemy często do gęstości wody, mówiąc, że jest ona mniejsza lub większa od gęstości wody. Substancje stałe o gęstości mniejszej od gęstości wody unoszą się na jej powierzchni lub są w niej częściowo zanurzone.

RqpKbFjQf7qR5

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 jedna dziesiąta grama na centymetr sześcienny, zanurzenie dziesięć procent. Przedmiot w środkowym naczyniu ma kolor żółty i jest zanurzony do połowy. Podpis pod nim głosi: gęstość pół grama na centymetr sześcienny, zanurzenie pięćdziesiąt procent. Poziom wody jest nieco wyższy niż w przypadku naczynia po lewej stronie. Przedmiot z prawej strony ma kolor pomarańczowy i jest zanurzony prawie w całości. Podpis pod nim głosi: gęstość dziewięć dziesiątych grama na centymetr sześcienny, zanurzenie dziewięćdziesiąt procent. Poziom wody jest wyższy niż w przypadku naczyń lewego i środkowego.

Jeśli gęstość substancji stałej jest większa od gęstości wody, to wtedy ciało wykonane z tej substancji tonie. W przypadku, kiedy gęstość wody i substancji stałej jest taka sama – substancja ta jest w wodzie całkowicie zanurzona.

Doświadczenie 1

Sprawdź, w jaki sposób zachowują się względem siebie ciecze o różnej gęstości. W tym celu wykonaj doświadczenie $1$.

Postępuj zgodnie z załączoną instrukcją. Wybierz hipotezę. Zapisz obserwacje i wnioski. Jeśli nie masz możliwości samodzielnego wykonania doświadczenia, obejrzyj zamieszczony w podpowiedzi film.

R10zUWdVxT3KJ

Problem badawczy:. Spośród podanych poniżej hipotez wybierz jedną, a następnie ją zweryfikuj. Hipoteza 1: Hipoteza 2: Twój wybór: (Wybierz: Hipoteza 1., Hipoteza 2.). Co będzie potrzebne: ;. Instrukcja: 1.

Sprawdzono, w jaki sposób zachowują się względem siebie ciecze o różnej gęstości. W tym celu wykonano doświadczenie $1$.

Problem badawczy:

Jak zachowują się względem siebie roztwory o różnej gęstości?

Hipoteza:

Roztwory o większej gęstości opadają na dno.

Co było potrzebne:

• sól kamienna (kuchenna);

• ciepła woda;

• bagietka lub łyżeczka do mieszania;

• łyżeczka lub miarka;

• barwniki spożywcze lub farbki (w sześciu różnych kolorach);

• przezroczysta słomka;

• sześć zlewek o pojemności $250 {\text{cm}}^3$ lub sześć wysokich szklanek.

Przebieg doświadczenia:

Do sześciu zlewek (szklanek lub plastikowych kubków) dodano odpowiednio od jednej do sześciu łyżeczek (lub miarek) soli kamiennej (do pierwszego naczynia wprowadzono jedną łyżeczkę soli, do drugiego dwie, do trzeciego trzy itd.). Następnie do każdego z tych naczyń wlano po około $125 {\text{cm}}^3$ (pół szklanki) ciepłej wody i wymieszano, aż do całkowitego rozpuszczenia soli. Rozpuszczono barwniki w wodzie tak, że w każdym naczyniu uzyskano inny kolor roztworu. Następnie wzięto słomkę i, zatykając i odtykając jeden z jej końców, zanurzono kolejno drugi jej koniec w kolorowych roztworach o różnych stężeniach soli.

Obserwacje:

Wewnątrz słomki umieszczono sześć warstw roztworów o różnych kolorach. Górną warstwę stanowił roztwór uzyskany przez rozpuszczenie jednej łyżeczki soli kamiennej w wodzie. W dolnej zaś znajdował się roztwór uzyskany przez rozpuszczenie sześciu łyżeczek soli kamiennej w wodzie.

Wnioski:

W doświadczeniu, do tej samej objętości wody dodano różne ilości soli kamiennej, otrzymując roztwory o różnej gęstości. Im więcej soli rozpuszczono w wodzie, tym gęstość uzyskanego roztworu była większa. Roztwór o największej gęstości stanowił dolną warstwę w słomce, a roztwór o najmniejszej gęstości – górną warstwę. Można więc wnioskować, że roztwory o mniejszej gęstości unoszą się na powierzchni roztworów o większej gęstości.

Jeśli nie masz możliwości samodzielnego wykonania doświadczenia zapoznaj się z poniższym materiałem filmowym, który obrazuje jego przebieg.

R1Or5c5RoilyW

Film przedstawia powstawanie różnokolorowego słupa cieczy w plastikowej słomce, poprzez pobieranie do niej roztworów o rożnych gęstościach i zabarwionych na różne kolory.

Film przedstawia powstawanie różnokolorowego słupa cieczy w plastikowej słomce, poprzez pobieranie do niej roztworów o rożnych gęstościach i zabarwionych na różne kolory.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1Or5c5RoilyW

Film przedstawia powstawanie różnokolorowego słupa cieczy w plastikowej słomce, poprzez pobieranie do niej roztworów o rożnych gęstościach i zabarwionych na różne kolory.

1

Polecenie 6

Rj4GmbD3Oauca

Obserwacje: (Uzupełnij). Wnioski: (Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Formułując wniosek, zastanów się, jaką gęstość miały roztwory wprowadzane kolejno do słomki.

Pokaż odpowiedź

Czy w zapisanych przez Ciebie obserwacjach i wnioskach znajdują się poniższe informacje?
Czy w Twoim wniosku znajduje się odniesienie do postawionej hipotezy?

Obserwacje:

Wewnątrz słomki umieszczono sześć warstw roztworów o różnych kolorach. Górną warstwę stanowił roztwór, uzyskany przez rozpuszczenie jednej łyżeczki soli kamiennej w wodzie. W dolnej zaś znajdował się roztwór, uzyskany przez rozpuszczenie sześciu łyżeczek soli kamiennej w wodzie.

Wnioski:

W doświadczeniu, do tej samej objętości wody dodano różne ilości soli kamiennej, otrzymując roztwory o różnej gęstości. Im więcej soli rozpuszczono w wodzie, tym gęstość uzyskanego roztworu była większa. Roztwór o największej gęstości stanowił dolną warstwę w słomce, a roztwór o najmniejszej gęstości – górną warstwę. Można więc wnioskować, że roztwory o mniejszej gęstości unoszą się na powierzchni roztworów o większej gęstości.

RPE7ZroPX5MjK

W której zlewce gęstość roztworu była największa? Możliwe odpowiedzi: 1. w pierwszej, 2. w drugiej, 3. w trzeciej, 4. w czwartej, 5. w piątej, 6. w szóstej

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 albo kra na jeziorze unoszą się na powierzchni wody. Przeprowadzone doświadczenie pozwala również wyciągnąć jeszcze jeden wniosek – ponieważ stan skupienia substancji zależy od temperatury, to również gęstość będzie zależała od temperatury. Na ogół maleje ona wraz ze wzrostem temperatury.

Ciekawostka

W poniższej galerii zawarto przykłady zjawisk i czynności, podczas których wykorzystujemy pojęcie gęstość. To słowo ma wiele znaczeń i nie zawsze dotyczy gęstości definiowanej jako stosunek masy do objętości substancji.

R1eGd6Nx3epIt

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 powierzchnię.

R3TBcltFJbIP5

Rysunek przedstawia wykres wskaźnika T‑score opisujący 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 plus jeden lub więcej, a najniższa jest z lewej strony dla argumentów mniejszych od minus cztery. Obszar dla wskaźnika, od minus jeden wzwyż, zaznaczony jest na zielono i oznacza stan prawidłowy, dla zakresu od minus dwa i pół do minus jeden na żółto i oznacza osteopenię, a poniżej minus dwa i pół na czerwono i wskazuje osteoporozę.

R1BcQ7UpvhJvy

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 od około stu do stu pięćdziesięciu osób, dla Stanów Zjednoczonych od dwudziestu pięciu do pięćdziesięciu osób, a dla Indii od trzystu do tysiąca osób na kilometr kwadratowy.

Podsumowanie

• Jedną z właściwości fizycznych substancji jest gęstość.

• Gęstość to wielkość charakteryzująca substancję równa ilorazowi masy i objętości danej substancji.

• Jednostką gęstości w układzie $\text{SI}$ jest $\frac{\text{kg}}{{\text{m}}^3}$. Inne często stosowane jednostki gęstości to $\frac{\text{g}}{{\text{cm}}^3}$ i $\frac{\text{g}}{{\text{dm}}^3}$).

• Gęstość substancji zależy od temperatury – na ogół maleje ze wzrostem temperatury.

• Największą gęstością charakteryzują się zazwyczaj ciała stałe, mniejszą ciecze, a najmniejszą gazy.

• Substancje stałe, o gęstości mniejszej od gęstości wody, swobodnie w niej pływają lub unoszą się na jej powierzchni, a substancje stałe, o gęstości większej od gęstości wody, toną.

Słownik

Ćwiczenia

Pokaż ćwiczenia:

1

Ćwiczenie 1

R1Avk1R8E0N7Q

Łączenie par. Oceń, czy podane stwierdzenia są prawdziwe, czy fałszywe.. Gęstość danego ciała przy stałej masie jest tym większa, im większa jest jego objętość.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Masa jest tym większa, im większe jest ciało (ma większą objętość) i im większa jest jego gęstość.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Gęstość danego ciała przy stałej objętości jest tym większa, im większa jest jego masa.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Zazwyczaj największą gęstość mają ciała stałe, mniejszą ciecze, a najmniejszą gazy.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz

Łączenie par. Oceń, czy podane stwierdzenia są prawdziwe, czy fałszywe.. Gęstość danego ciała przy stałej masie jest tym większa, im większa jest jego objętość.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Masa jest tym większa, im większe jest ciało (ma większą objętość) i im większa jest jego gęstość.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Gęstość danego ciała przy stałej objętości jest tym większa, im większa jest jego masa.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Zazwyczaj największą gęstość mają ciała stałe, mniejszą ciecze, a najmniejszą gazy.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz

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.	□	□

1

Ćwiczenie 2

RVaczMYcqgo33

Oblicz gęstość cieczy, wiedząc, że $10 \text{l}$ tej cieczy ma masę $14 \text{kg}$. Wynik podaj w $\left[\frac{\text{g}}{{\text{cm}}^3}\right]$ i $\left[\frac{\text{kg}}{{\text{m}}^3}\right]$. Uzupełnij puste miejsca, wpisując odpowiednie wartości liczbowe.

Oblicz gęstość cieczy, wiedząc, że $10 \text{l}$ tej cieczy ma masę $14 \text{kg}$. Wynik podaj w $\left[\frac{\text{g}}{{\text{cm}}^3}\right]$ i $\left[\frac{\text{kg}}{{\text{m}}^3}\right]$. Uzupełnij puste miejsca, wpisując odpowiednie wartości liczbowe.

1

Ćwiczenie 3

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

Tabela do zadania

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

RYZEbZl4t7Ipv

Ułóż je od największej do najmniejszej gęstości. Element o największej gęstości powinien znaleźć się na górze. Elementy do uszeregowania: 1. woda, 2. lód, 3. złoto, 4. aluminium (glin), 5. tlen

Ułóż je od największej do najmniejszej gęstości. Element o największej gęstości powinien znaleźć się na górze. Elementy do uszeregowania: 1. woda, 2. lód, 3. złoto, 4. aluminium (glin), 5. tlen

• aluminium (glin)
• tlen
• lód
• złoto
• woda

2

Ćwiczenie 4

RtCt6cPv8sPgh

Oblicz gęstość płynu do kąpieli, wiedząc, że jego $1$ litr ma masę $\mathrm{1,5} \text{kg}$. Podaj wynik, stosując jednostki układu $\text{SI}$ $\left[\frac{\text{kg}}{{\text{m}}^3}\right]$. Dane:
masa $m=$ 1. $\mathrm{1,5}$, 2. $1500$, 3. $1$, 4. $\mathrm{0,001}$ $\left[\text{kg}\right]$,
objętość $V=$ 1. $\mathrm{1,5}$, 2. $1500$, 3. $1$, 4. $\mathrm{0,001}$ $\left[\text{l}\right]=$ 1. $\mathrm{1,5}$, 2. $1500$, 3. $1$, 4. $\mathrm{0,001}$ $\left[{\text{m}}^3\right]$.
Rozwiązanie:
Skorzystamy z definicji gęstości: $d=\left[\frac{m}{V}\right]$,
Rozwiązanie: $d=$ 1. $\mathrm{1,5}$, 2. $1500$, 3. $1$, 4. $\mathrm{0,001}$ $\left[\frac{\text{kg}}{{\text{m}}^3}\right]$.

Oblicz gęstość płynu do kąpieli, wiedząc, że jego $1$ litr ma masę $\mathrm{1,5} \text{kg}$. Podaj wynik, stosując jednostki układu $\text{SI}$ $\left[\frac{\text{kg}}{{\text{m}}^3}\right]$. Dane:
masa $m=$ 1. $\mathrm{1,5}$, 2. $1500$, 3. $1$, 4. $\mathrm{0,001}$ $\left[\text{kg}\right]$,
objętość $V=$ 1. $\mathrm{1,5}$, 2. $1500$, 3. $1$, 4. $\mathrm{0,001}$ $\left[\text{l}\right]=$ 1. $\mathrm{1,5}$, 2. $1500$, 3. $1$, 4. $\mathrm{0,001}$ $\left[{\text{m}}^3\right]$.
Rozwiązanie:
Skorzystamy z definicji gęstości: $d=\left[\frac{m}{V}\right]$,
Rozwiązanie: $d=$ 1. $\mathrm{1,5}$, 2. $1500$, 3. $1$, 4. $\mathrm{0,001}$ $\left[\frac{\text{kg}}{{\text{m}}^3}\right]$.

21

Ćwiczenie 5

Gęstość pewnego materiału wynosi $2000 \frac{\text{kg}}{{\text{m}}^3}$. Oblicz masę kostki (w gramach), wykonanej z tego materiału o krawędziach długości $3 \text{cm}·2 \text{cm}·4 \text{cm}$.

R9Tcu2ouZc71N

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

RaBWoWayxXjy1

(Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Aby poprawnie rozwiązać zadanie, przekształć odpowiednio wzór, który pozwala na obliczenie gęstości lub skorzystaj z proporcji. Zwróć uwagę na jednostki.

Pokaż odpowiedź

Czy udało Ci się poprawnie rozwiązać zadanie? Czy pamiętałaś/pamiętałeś o odpowiednich jednostkach?

Dane:

$$d=2000 \frac{\text{kg}}{{\text{m}}^3}=2 \frac{\text{g}}{{\text{cm}}^3}$$

$$a=3\text{cm},b=2\text{cm},c=4c\text{m}$$

Szukane:

$$m=?$$

Rozwiązanie:

$1.$ Obliczamy objętość kostki.

$$V=a\cdot b\cdot c$$

$$V=2 \text{cm}·3 \text{cm}·4 \text{cm}=24 {\text{cm}}^3$$

$2.$ Masę kostki możemy obliczyć na dwa sposoby.

Sposób $\text{I}$ – przekształcamy wzór pozwalający na obliczenie gęstości.

$$d=\frac{m}{V}|·V$$

$$m=d·V$$

$$m=2 \frac{\text{g}}{{\text{cm}}^3}·24 {\text{cm}}^3= 48 \text{g}$$

Sposób $\text{II}$ – korzystamy z proporcji.

Gęstość materiału, z którego wykonano kostkę, wynosi $2 \frac{\text{g}}{{\text{cm}}^3}$. Oznacza to, że $1 {\text{cm}}^3$ tego materiału ma masę $2 \text{g}$. W związku z tym masa $24 {\text{cm}}^3$ analizowanego materiału będzie wynosiła x.

$$1 {\text{cm}}^3-2 \text{g}$$

$$24 {\text{cm}}^3-\text{x}$$

$$\text{x}=48 \text{g}$$

$3.$ Odpowiedź:

Masa rozpatrywanej kostki jest równa $48 \text{g}$.

2

Ćwiczenie 6

R1Q0rLdpzbMDS

W puste miejsca wybierz odpowiednie wyrażenia tak, aby powstało zdanie prawdziwe. 1. kilogram na litr $\left[\frac{\text{kg}}{\text{l}}\right]$, 2. kilogram na metr sześcienny $\left[\frac{\text{kg}}{{\text{m}}^3}\right]$, 3. Jednostką gęstości, 4. Jednostką objętości, 5. Jednostką masy, 6. gram na centymetr sześcienny $\left[\frac{\text{g}}{{\text{cm}}^3}\right]$ w układzie $\text{SI}$ jest 1. kilogram na litr $\left[\frac{\text{kg}}{\text{l}}\right]$, 2. kilogram na metr sześcienny $\left[\frac{\text{kg}}{{\text{m}}^3}\right]$, 3. Jednostką gęstości, 4. Jednostką objętości, 5. Jednostką masy, 6. gram na centymetr sześcienny $\left[\frac{\text{g}}{{\text{cm}}^3}\right]$.

W puste miejsca wybierz odpowiednie wyrażenia tak, aby powstało zdanie prawdziwe. 1. kilogram na litr $\left[\frac{\text{kg}}{\text{l}}\right]$, 2. kilogram na metr sześcienny $\left[\frac{\text{kg}}{{\text{m}}^3}\right]$, 3. Jednostką gęstości, 4. Jednostką objętości, 5. Jednostką masy, 6. gram na centymetr sześcienny $\left[\frac{\text{g}}{{\text{cm}}^3}\right]$ w układzie $\text{SI}$ jest 1. kilogram na litr $\left[\frac{\text{kg}}{\text{l}}\right]$, 2. kilogram na metr sześcienny $\left[\frac{\text{kg}}{{\text{m}}^3}\right]$, 3. Jednostką gęstości, 4. Jednostką objętości, 5. Jednostką masy, 6. gram na centymetr sześcienny $\left[\frac{\text{g}}{{\text{cm}}^3}\right]$.

Wstaw odpowiednie fragmenty tak, aby powstało zdanie prawdziwe.

Jednostką masy, kilogram na litr , kilogram na metr sześcienny , gram na centymetr sześcienny , Jednostką gęstości, Jednostką objętości

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

2

Ćwiczenie 7

RIGKShtaMcikD

Łączenie par. Uczeń nalał do szklanki wodę i wrzucił przedmiot, który pływał po jej powierzchni (gęstość wody wynosi $1 \frac{\text{g}}{{\text{cm}}^3}$). Wskaż zdania, które opisują gęstość przedmiotu, zgodną z poczynionymi obserwacjami.. Gęstość przedmiotu jest większa od gęstości wody.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Gęstość przedmiotu jest mniejsza od gęstości wody.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Gęstość przedmiotu jest większa od $1000 \left[\frac{\text{kg}}{{\text{m}}^3}\right]$.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz

Łączenie par. Uczeń nalał do szklanki wodę i wrzucił przedmiot, który pływał po jej powierzchni (gęstość wody wynosi $1 \frac{\text{g}}{{\text{cm}}^3}$). Wskaż zdania, które opisują gęstość przedmiotu, zgodną z poczynionymi obserwacjami.. Gęstość przedmiotu jest większa od gęstości wody.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Gęstość przedmiotu jest mniejsza od gęstości wody.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Gęstość przedmiotu jest większa od $1000 \left[\frac{\text{kg}}{{\text{m}}^3}\right]$.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz

3

Ćwiczenie 8

Uczeń wykonał następujące doświadczenie: przygotował sześć wodnych roztworów o różnej gęstości i zabarwieniu. Następnie roztwory te wprowadzał kolejno do wąskiej plastikowej rurki. Efekt końcowy doświadczenia zilustrowano poniżej.

RQ07mcVlOFOmE

Przezroczysta rurka wypełniona 6 roztworami w kolorach, od góry: czerwonym, jasnoróżowym, niebieskim, pomarańczowym, zielonym i jasnobrązowym. Na zdjęciu podpisano trzy roztwory. Od góry: do roztworu w kolorze czerwonym skierowana jest strzałka z podpisem: roztwór $1$; do roztworu w kolorze niebieskim biegnie środkowa strzałka z napisem roztwór $2$; do roztworu w kolorze pomarańczowym biegnie strzałka od napisu roztwór $3$.

Uczeń wykonał następujące doświadczenie: przygotował sześć wodnych roztworów o różnej gęstości i zabarwieniu. Następnie roztwory te wprowadzał kolejno do wąskiej plastikowej rurki. W efekcie końcowym otrzymano przezroczystą rurkę wypełnioną sześcioma roztworami w kolorach, od góry: czerwonym, jasnoróżowym, niebieskim, pomarańczowym, zielonym i jasnobrązowym. Na zdjęciu podpisano trzy roztwory. Od góry: do roztworu w kolorze czerwonym skierowana jest strzałka z podpisem: roztwór pierwszy; do roztworu w kolorze niebieskim biegnie środkowa strzałka z napisem roztwór drugi; do roztworu w kolorze pomarańczowym biegnie strzałka od napisu roztwór trzeci.

RH8okBXr5c5wW

Spośród podanych poniżej stwierdzeń, wybierz te, które poprawnie opisują wykonane przez ucznia doświadczenie. Możliwe odpowiedzi: 1. Uczeń wprowadzał roztwory do rurki kolejno, wraz z ich wzrastającą gęstością., 2. Uczeń wprowadzał roztwory do rurki kolejno, wraz z ich malejącą gęstością., 3. Roztwór $1$ ma mniejszą gęstość od roztworu $3$., 4. Roztwór $1$ ma większą gęstość od roztworu $3$., 5. Roztwór $2$ ma większą gęstość od roztworu $3$, ale mniejszą od roztworu $1$., 6. Roztwór $2$ ma mniejszą gęstość od roztworu $3$, ale większą od roztworu $1$.

3

Ćwiczenie 9

R1IYAErI7noNV

Uzupełnij poniższy tekst, wybierając odpowiednie wyrażenia spośród podanych. The density is a chemical / physical quantity. Density is the ratio of the mass / volume of a physical body to its mass / volume. The physical body has the lowest density in a gaseous / liquid / solid state of aggregation. In the SI system, the unit of density is cubic meter per kilogram / kilogram per cubic meter. At room temperature, the density of the water is equal $1 \frac{{\text{cm}}^3}{\text{g}}$ / $1 \frac{\text{g}}{{\text{cm}}^3}$. Objects made of materials having a density lower than density of the water float / sink in the water. Oil has a density higher / lower than the density of water. In a mixture of water and oil, the oil layer is under / above the water layer.

Uzupełnij poniższy tekst, wybierając odpowiednie wyrażenia spośród podanych. The density is a chemical / physical quantity. Density is the ratio of the mass / volume of a physical body to its mass / volume. The physical body has the lowest density in a gaseous / liquid / solid state of aggregation. In the SI system, the unit of density is cubic meter per kilogram / kilogram per cubic meter. At room temperature, the density of the water is equal $1 \frac{{\text{cm}}^3}{\text{g}}$ / $1 \frac{\text{g}}{{\text{cm}}^3}$. Objects made of materials having a density lower than density of the water float / sink in the water. Oil has a density higher / lower than the density of water. In a mixture of water and oil, the oil layer is under / above the water layer.

Glossary

Glossary

density

density

R1TfC8Ih8ZOZC

Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/b/PbRGstOyq

gęstość

volume

volume

RdKXK4yw3gTAU

Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/b/PbRGstOyq

objętość

gaseous

gaseous

R1YOHOFR6zMmz

Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/b/PbRGstOyq

gazowy

liquid

liquid

RYTbtumWyoQWT

Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/b/PbRGstOyq

ciekły

solid

solid

R16V14H6vHBA6

Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/b/PbRGstOyq

stały

cubic meter

cubic meter

R1aCQPLAffBYE

Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/b/PbRGstOyq

metr sześcienny

mixture

mixture

RipRLL1FPsqY7

Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/b/PbRGstOyq

 mieszanina

Bibliografia

Encyklopedia PWN.

Gulińska H., Smolińska J., Ciekawa chemia, cz. 1, Warszawa 2009.