Номер 4, страница 141, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Задания для проектно-исследовательской деятельности - номер 4, страница 141.

Условие.

4. Измерение истинного объёма сыпучих материалов

Цель: научиться определять истинный объём сыпучих материалов.

Истинным объёмом песка называют сумму объёмов отдельных песчинок (без воздушных промежутков между ними). Измерьте истинный объём песка, насыпанного доверху в стакан или пол-литровую банку. Для этого используйте воду и мерный сосуд. Опишите и обоснуйте предложенный вами способ.

Измерьте подобным способом истинный объём, занимаемый кристаллами поваренной соли, насыпанной в стакан. В качестве жидкости можно использовать растительное масло (соль не растворяется в нём).

Решение.

Измерение истинного объёма песка

Решение

Истинный объём сыпучего материала (в данном случае песка) представляет собой сумму объёмов его отдельных твёрдых частиц (песчинок), без учёта воздушных промежутков между ними. Для измерения этого объёма используется метод погружения тела в жидкость. Этот метод основан на том, что объём погружённого в жидкость тела равен объёму вытесненной им жидкости. При погружении сыпучего материала жидкость (вода) заполняет воздушные промежутки, и увеличение общего объёма в измерительном сосуде будет равно истинному объёму твёрдых частиц.

Порядок действий:

1. Взять мерный сосуд (мензурку) и налить в него воду. Объём воды должен быть достаточным, чтобы весь песок мог быть полностью погружён, но при этом итоговый уровень не превысил максимальную отметку шкалы. Записать начальный объём воды $V_1$.

2. Аккуратно высыпать весь песок из стакана в мерный сосуд с водой.

3. Чтобы удалить пузырьки воздуха, которые могли остаться между песчинками, следует осторожно перемешать содержимое или постучать по стенке сосуда.

4. Измерить новый общий объём, который теперь занимают вода и песок вместе. Записать это значение как конечный объём $V_2$.

5. Истинный объём песка $V_{песка}$ вычисляется как разность между конечным и начальным объёмами:

$V_{песка} = V_2 - V_1$

Обоснование способа:

Объём, который песок занимает в стакане, называется насыпным объёмом. Он включает в себя как объём самих песчинок, так и объём воздуха между ними. При погружении песка в воду, она вытесняет этот воздух, заполняя собой все пустоты. Поэтому увеличение объёма в мерном сосуде происходит исключительно за счёт объёма твёрдого вещества, то есть самих песчинок. Таким образом, разность объёмов $V_2 - V_1$ точно соответствует сумме объёмов всех песчинок, что и является истинным объёмом песка.

Ответ: Для измерения истинного объёма песка следует определить разность объёмов в мерном сосуде с водой до и после добавления в него песка. Расчёт производится по формуле $V_{песка} = V_2 - V_1$, где $V_1$ — начальный объём воды, а $V_2$ — общий объём воды с песком.

Измерение истинного объёма поваренной соли

Решение

Метод измерения истинного объёма кристаллов поваренной соли аналогичен методу для песка. Основное отличие заключается в выборе жидкости. Поскольку поваренная соль хорошо растворяется в воде, её использование приведёт к неверным результатам (уменьшению объёма твёрдой фазы и увеличению плотности раствора). Поэтому необходимо использовать жидкость, в которой соль не растворяется. В задании для этой цели предлагается растительное масло.

Порядок действий:

1. В мерный сосуд налить растительное масло и измерить его начальный объём $V_{масла\_1}$.

2. Аккуратно высыпать всю соль из стакана в сосуд с маслом.

3. Осторожно перемешать содержимое, чтобы масло заполнило все пустоты между кристаллами соли и вышли все пузырьки воздуха.

4. Измерить новый общий объём смеси масла и соли $V_{масла\_2}$.

5. Вычислить истинный объём кристаллов соли $V_{соли}$ по формуле:

$V_{соли} = V_{масла\_2} - V_{масла\_1}$

Обоснование способа:

Обоснование полностью аналогично случаю с песком. Растительное масло выполняет ту же функцию, что и вода — заполняет промежутки между твёрдыми частицами. Выбор масла обусловлен тем, что соль (хлорид натрия) в нём не растворяется, поэтому объём её кристаллов при контакте с жидкостью не изменится. Прирост объёма в мерном сосуде будет в точности равен истинному объёму твёрдых кристаллов соли.

Ответ: Для измерения истинного объёма поваренной соли необходимо использовать жидкость, в которой она не растворяется, например, растительное масло. Объём вычисляется как разность общего объёма после добавления соли ($V_{масла\_2}$) и начального объёма жидкости ($V_{масла\_1}$): $V_{соли} = V_{масла\_2} - V_{масла\_1}$.