Номер 4, страница 62 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

4. Используя данные таблиц плотностей, запишите плотности железа, нефти и водяного пара. Сравните эти числовые значения и объясните причину их различия.

Запишите плотности железа, нефти и водяного пара.

Используя справочные таблицы плотностей, находим значения для указанных веществ. Плотность железа ($\rho_{ж}$) составляет $7800 \frac{кг}{м^3}$. Плотность нефти ($\rho_{н}$), в зависимости от ее сорта, находится в диапазоне $700-950 \frac{кг}{м^3}$, для расчетов часто используют среднее значение $800 \frac{кг}{м^3}$. Плотность водяного пара ($\rho_{п}$) сильно зависит от температуры и давления; при температуре 100°C и нормальном атмосферном давлении она составляет примерно $0,59 \frac{кг}{м^3}$.

Ответ: $\rho_{железа} = 7800 \frac{кг}{м^3}$; $\rho_{нефти} \approx 800 \frac{кг}{м^3}$; $\rho_{водяного \ пара} \approx 0,59 \frac{кг}{м^3}$ (при 100°C).

Сравните эти числовые значения.

Сравнивая полученные значения плотностей, мы видим, что плотность железа является наибольшей, плотность нефти — значительно меньше, а плотность водяного пара — наименьшей. Это можно записать в виде неравенства:

$\rho_{водяного \ пара} < \rho_{нефти} < \rho_{железа}$

Или численно:

$0,59 \frac{кг}{м^3} < 800 \frac{кг}{м^3} < 7800 \frac{кг}{м^3}$

Плотность железа почти в 10 раз ($7800/800 \approx 9,75$) больше плотности нефти. Плотность нефти, в свою очередь, примерно в 1356 раз ($800/0,59 \approx 1356$) больше плотности водяного пара.

Ответ: Плотность железа наибольшая, плотность нефти — промежуточная, а плотность водяного пара — наименьшая: $\rho_{железа} > \rho_{нефти} > \rho_{водяного \ пара}$.

Объясните причину их различия.

Основная причина такого кардинального различия в плотностях — это разное агрегатное состояние веществ, которое определяет характер расположения и взаимодействия их частиц (атомов или молекул). Плотность ($\rho = \frac{m}{V}$) показывает, какая масса вещества содержится в единице объема.

1. Железо — это твердое кристаллическое вещество. Атомы в его кристаллической решетке расположены в строгом порядке и находятся на минимально возможных расстояниях друг от друга. Такая плотная упаковка атомов и приводит к высокой плотности.

2. Нефть — это жидкость. В жидкостях молекулы расположены менее упорядоченно и на больших расстояниях друг от друга, чем в твердых телах. Они могут перемещаться, «скользя» друг по другу. Из-за менее плотной упаковки молекул плотность жидкостей, как правило, меньше плотности твердых тел.

3. Водяной пар — это газ. Главная особенность газов — очень большие расстояния между молекулами, которые хаотично движутся. Эти расстояния во много раз превышают размеры самих молекул. В результате в единице объема газа содержится очень малое количество вещества, что и обуславливает его крайне низкую плотность.

Ответ: Различие в плотностях объясняется разным агрегатным состоянием веществ (твердое, жидкое, газообразное) и, как следствие, разным расстоянием между частицами (атомами или молекулами). В твердых телах частицы упакованы наиболее плотно, в жидкостях — менее плотно, а в газах — наименее плотно, что и приводит к соответствующим значениям плотности.