Фізика. 7 клас. Засєкіна

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 15. Густина речовини

Ви дізнаєтесь

Що таке густина тіла
Як визначити густину тіла, знаючи його масу та об’єм

Пригадайте

Що таке маса тіла
Що таке об’єм тіла

ЩО ПОКАЗУЄ ГУСТИНА РЕЧОВИНИ. Якщо на шальки терезів покласти тіла, які мають однаковий об’єм, але виготовлені з різних речовин — то рівновага шальок порушується. Якщо з цих речовин виготовити такі тіла, щоб їх маса була однаковою, то вони будуть різнитися розмірами (мал. 94).

Мал. 94. Порівнювання мас тіл із різних речовин: а — однакових об’ємів; б — різних об’ємів

Відношення об’ємів різних тіл однакової маси залежить від вибору речовини, з якої ці тіла виготовлено. Отже, існує певна фізична величина, що характеризує дану речовину. Її називають густиною.

Густина речовини — це фізична величина, яка характеризує щільність речовини і показує, чому дорівнює маса речовини, узятої в об’ємі 1 м³.

Густина речовини позначається малою грецькою літерою ρ (читається «ро»).

Оскільки в 1 кг = 1000 г, а 1 м³ = 1 • 10⁶см³, то співвідношення між цими одиницями буде таким:

Дані про густину деяких речовин у різних станах наведено в таблицях.

Густини деяких речовин у твердому стані (20 °С)

Густини деяких речовин у рідкому стані (20 °С)

Густини деяких речовин у газоподібному стані за нормальних умов (t = 0 °С, тиск 760 мм рт. ст.)

Значення густини інших речовин занесені до спеціальних фізичних довідників.

У наведених вище прикладах розглядались однорідні тіла, тобто тіла, що складаються з однієї речовини і не мають порожнин. У таких випадках густина тіла дорівнює густині речовини, з якої воно складається.

Якщо тіло неоднорідне або має порожнини, визначають його середню густину. При цьому користуються тими самими формулами.

ПІДБИВАЄМО ПІДСУМКИ

Густина речовини — це фізична величина, яка характеризує щільність речовини і показує, чому дорівнює маса речовини, узятої в об’ємі 1 м³.

ЦІКАВІ ФАКТИ

Оскільки всі речовини складаються з молекул, то масу будь-якого тіла можна визначити, як суму мас його молекул. Наприклад, маса краплі води дорівнює добутку маси однієї молекули на число молекул у краплині.

Отже, густину речовини можна також обчислити за масою молекули та їх кількістю в одиниці об’єму.

Як ви гадаєте, густина речовини в рідкому і газоподібному стані однакова? Не поспішайте з відповіддю. Подумайте.

Ви вже знаєте, що в різних агрегатних станах склад речовини не змінюється, отже, молекули однакові, а значить й однакові їх маси.

Як це пояснити?

Це означає, що в 1 м³ газоподібного і рідкого кисню міститься різна кількість молекул. Дійсно, у газах молекули перебувають на більших відстанях одна від одної, ніж у рідинах. Тому їх кількість в 1 м³ газу, менша, ніж в об’ємі 1 м³ рідини.

Таким чином, можна стверджувати, що густина речовини характеризує щільність розташування її молекул.

А як ви гадаєте, густина речовини буде залежати від температури?

Як вам уже відомо, тверді тіла, рідини й гази, як правило, при нагріванні розширюються, а при охолодженні — стискуються. Винятком є вода, чавун і деякі інші речовини.

Під час нагрівання збільшується швидкість руху молекул, у результаті збільшується середня відстань між молекулами, а отже, і об’єм тіла. Кількість молекул не змінюється, а отже, і маса речовини не змінюється.

Таким чином, під час нагрівання речовини її маса не змінюється, об’єм збільшується, отже густина — зменшується. При охолодженні навпаки — густина речовини збільшується.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ЗНАНЬ

Дайте відповідь на запитання

1. Що показує густина речовини?
2. Які є способи визначення густини речовини?
3. Чому густина газів менша за густину рідин і твердих тіл?

Поясніть

1. На терезах зрівноважили відкриту колбу (див. мал. 95). Чи порушиться рівновага терезів, якщо колбу нагріти, піднісши до неї спиртівку?

Мал. 95. Чи порушиться рівновага терезів?

2. У циліндрі під поршнем міститься кисень (мал. 96, а). Поршень опускають (мал. 96, б). Поясніть, як при цьому змінюється: а) маса газу; б) об’єм газу; в) густина газу.

Мал. 96. Які зміни відбуваються з киснем?

ПРИКЛАДИ РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ФІЗИЧНИХ ЗАДАЧ

Задача 1. Кубик із ребром, що дорівнює 2 см, має масу 20 г. Визначте густину матеріалу, із якого виготовлено кубик.

Задача 2. Свинцева куля об’ємом 40 см³ має масу 0,565 кг. Визначте, суцільна ця куля чи порожниста. Якщо куля порожниста, то визначте об’єм порожнини.

Вправа 11

1. Із двох тіл однакового об’єму друге має в 7 разів меншу масу, ніж перше. У якого тіла маса одиниці об’єму речовини більша й у скільки разів?

2. Об’єм металевого виробу 50 см³, а його маса 355 г. Обчисліть густину цього металу. Який метал має таку густину?

3. Яка густина рідини, 125 л якої мають масу 100 кг?

5. Об’єм залізної деталі 750 дм³. Визначте масу деталі.

6. Посудина, яку наповнили бензином, має масу 2 кг. Ця сама посудина без бензину має масу 600 г. Визначте місткість посудини.

7. Маса срібної фігурки 707 г, а її об’єм 0,7 дм³. Визначте, чи суцільна ця фігурка.

8. Скільки молекул міститься в 1 м³ води, якщо маса однієї молекули 3 • 10^-26 кг?

9*. Алюмінієвий циліндр масою 1,35 кг повністю занурили в посудину, до країв наповнену спиртом. Якою є маса спирту, що вилився?

10*. Визначте масу порожнистого куба, виготовленого з латуні, якщо товщина стінок — 2 см, а довжина ребра 8 см.

11*. Яка довжина мідного дроту, змотаного в моток із середнім діаметром 0,5 м, якщо маса дроту становить 22 кг; а діаметр дроту — 2 мм? Скільки приблизно витків дроту в мотку?

12*. На малюнку 97 показані залежності маси від об’єму для двох рідин. Визначте об’єм суміші, яка складається з 12 г першої рідини і 10 г другої. Зміну об’єму суміші не враховувати.