Номер 1, страница 49 - гдз по физике 7 класс обучающая тетрадь Шабусов, Дубина

1. Домашний эксперимент. Получите в морозильной камере кубик льда. Измерьте его объем и массу. Используя полученные данные, определите плотность льда. Подождите, пока лед растает. Определите плотность образовавшейся воды. Сделайте выводы.

Для выполнения данного домашнего эксперимента необходимо описать его ход, провести вычисления на основе примерных (гипотетических) данных и сделать выводы.

Оборудование и материалы:

1. Форма для льда (желательно кубическая для простоты измерений).

2. Морозильная камера.

3. Кухонные весы для измерения массы.

4. Линейка для измерения размеров.

5. Мерный стакан для измерения объема воды.

Ход эксперимента и расчеты:

1. Получение кубика льда и измерение его объема и массы

Сначала мы получаем кубик льда, заморозив воду в форме в морозильной камере. После полного замерзания извлекаем лед. Далее необходимо быстро провести измерения, чтобы лед не успел подтаять.

• Измерение массы ($\text{m}$): Помещаем сухой кубик льда на электронные кухонные весы и записываем его массу. Для примера возьмем массу $m = 24,8$ г.

• Измерение объема ($V_{льда}$): С помощью линейки измеряем длину ребер кубика. Предположим, что у нас получился идеальный куб с длиной ребра $a = 3$ см. Объем куба вычисляется по формуле $V = a^3$.

2. Определение плотности льда

Используя полученные данные, определим плотность льда.

Дано:

Масса кубика льда, $m = 24,8$ г
Длина ребра кубика, $a = 3$ см

В системе СИ:
$m = 0,0248$ кг
$a = 0,03$ м

Найти:

Плотность льда, $\rho_{льда}$

Решение:

1. Сначала найдем объем кубика льда:

$V_{льда} = a^3 = (3 \text{ см})^3 = 27 \text{ см}^3$

2. Теперь рассчитаем плотность по формуле $\rho = \frac{m}{V}$:

$\rho_{льда} = \frac{m}{V_{льда}} = \frac{24,8 \text{ г}}{27 \text{ см}^3} \approx 0,919 \text{ г/см}^3$

3. Выполним расчет в системе СИ:

$V_{льда} = (0,03 \text{ м})^3 = 0,000027 \text{ м}^3 = 2,7 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3$

$\rho_{льда} = \frac{0,0248 \text{ кг}}{2,7 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3} \approx 919 \text{ кг/м}^3$

Ответ: плотность льда, полученная в ходе эксперимента, составляет примерно $919 \text{ кг/м}^3$.

3. Определение плотности образовавшейся воды

Помещаем наш кубик льда в сухой мерный стакан и оставляем при комнатной температуре до полного таяния. После того как весь лед превратился в воду, измеряем ее объем.

• Масса воды ($m_{воды}$): Согласно закону сохранения массы, масса воды будет равна массе растаявшего льда, так как испарением можно пренебречь. $m_{воды} = m = 24,8$ г.

• Объем воды ($V_{воды}$): Измеряем объем воды с помощью шкалы на мерном стакане. Ожидаемое значение для массы $24,8$ г составит $24,8$ мл, так как $\text{1}$ г воды при нормальных условиях занимает объем $\text{1}$ мл ($1 \text{ см}^3$).

Дано:

Масса воды, $m_{воды} = 24,8$ г
Объем воды, $V_{воды} = 24,8 \text{ мл} = 24,8 \text{ см}^3$

В системе СИ:
$m_{воды} = 0,0248$ кг
$V_{воды} = 2,48 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3$

Найти:

Плотность воды, $\rho_{воды}$

Решение:

1. Рассчитаем плотность воды по формуле $\rho = \frac{m}{V}$:

$\rho_{воды} = \frac{m_{воды}}{V_{воды}} = \frac{24,8 \text{ г}}{24,8 \text{ см}^3} = 1 \text{ г/см}^3$

2. В системе СИ:

$\rho_{воды} = \frac{0,0248 \text{ кг}}{2,48 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3} = 1000 \text{ кг/м}^3$

Ответ: плотность воды, полученная в ходе эксперимента, составляет $1000 \text{ кг/м}^3$.

4. Выводы

Сравнив результаты измерений и расчетов, можно сделать следующие выводы:

1. Масса вещества при таянии не изменилась ($m_{льда} = m_{воды} = 24,8$ г).

2. Объем вещества при переходе из твердого состояния в жидкое уменьшился ($V_{льда} = 27 \text{ см}^3 > V_{воды} = 24,8 \text{ см}^3$). Это означает, что при замерзании вода расширяется.

3. Плотность льда оказалась меньше плотности воды ($\rho_{льда} \approx 919 \text{ кг/м}^3 < \rho_{воды} = 1000 \text{ кг/м}^3$).

Итоговый вывод: вода обладает аномальным свойством – ее плотность в твердом состоянии меньше, чем в жидком. У большинства веществ наблюдается обратная картина. Именно из-за этого свойства лед плавает на поверхности воды, что имеет огромное значение для жизни в водоемах в зимний период.

Ответ: в результате эксперимента установлено, что при замерзании вода расширяется, а ее плотность уменьшается. Плотность льда меньше плотности воды.