Башня плотности

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Очёрская средняя общеобразовательная школа №1»

Конференция учебно-исследовательских работ учащихся

Раздел: УЧЕБНЫЙ ПРОЕКТ

                                                                              Номинация: ХИМИЯ

БАШНЯ ПЛОТНОСТИ

                                      Автор проекта:

Ширыкалов Олег,

                                                              МБОУ «Очёрская СОШ №1»,  

                                                                            9 в класс

                                                                            Руководитель:

                                                               Сергеева Галина Борисовна

                                                                 МБОУ «Очёрская СОШ №1»,

                                         учитель химии

                                                Очёр - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………. 3

ОСНОВНВЯ ЧАСТЬ

1.Плотность растворов…………………..…………...…………..………………...…4

           1.1  Определение плотности…………………………………...………….......4

           1.2  Единицы измерения плотности…………………...…………….......…...5

           1.3  Таблица плотности..…………………………………..…………….....…6

           1.4 Для чего применяют плотность…………………………..….……….......6

2.Приготовление «Башни плотности»……………………….…….………………..7

          2.1  Теория…………………………………………………………………..…7

          2.2  Практика………………………………………………………...........….10

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………….......……..12

Литература ……………………………………………………………….…….…..13

ВВЕДЕНИЕ

Проблема.

Я увлекаюсь предметами естественно - научного цикла и особенно химией. Участвуя в олимпиадах, приходится решать различные практические задачи. Так на X Международной дистанционной химической  олимпиаде «Эрудит» [1] предложили объяснить  трюк «Башня плотности», который основан на способности различных веществ тонуть или плавать в зависимости от их плотности. Это задание заинтересовало меня и подтолкнуло заняться учебным проектом, цель которого: самостоятельно приготовить «Башню плотности».

Задачи.

1. Собрать литературные данные о плотности растворов.

2.  Подобрать доступные раствору с необходимым значением плотности.

3. Подобрать твердые предметы с необходимым значением плотности.

4. Изготовить Башню плотности.

5. Рассказать об этом одноклассникам и младшим школьникам в Дни Науки.

Объект изучения:  растворы различных веществ.

Предмет изучения: плотность растворов.

Методы исследования: наблюдение, запись и анализ результатов, поиск научных данных в литературе, эксперимент.

Предполагаемый результат. 

Изучу сущность понятия плотности веществ и приготовлю Башню плотности., сама научусь его делать и применять в жизни.

3

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.Плотность растворов

1.1 Определение понятия  плотности

Пло́тность — скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму или площади (поверхностная плотность). Более строгое определение плотности требует уточнение формулировки:

Средняя плотность тела — отношение массы тела к его объёму. Для однородного тела она также называется просто плотностью тела.

Плотность вещества — это плотность тел, состоящих из этого вещества. Отсюда вытекает и короткая формулировка определения плотности вещества: плотность вещества — это масса его единичного объёма.

Плотность тела в точке — это предел отношения массы малой части тела (), содержащей эту точку, к объёму этой малой части (), когда этот объём стремится к нулю[1], или, записывая кратко, . При таком предельном переходе необходимо помнить, что на атомарном уровне любое тело неоднородно, поэтому необходимо остановиться на объёме, соответствующем используемой физической модели.

4

1.2  Единицы измерения плотности

Пло́тность вещества́ определяется как отношение массы вещества m к занимаемому им объёму V. Таким образом, плотность .

Плотность измеряется в кг/м³ в системе СИ и в г/см³ в системе СГС. Для сыпучих и пористых тел различают истинную плотность — без учёта пустот, и кажущуюся плотность — отношение массы вещества ко всему занимаемому им объёму. Как правило, при уменьшении температуры плотность увеличивается, но есть вещества, чья плотность ведет себя иначе, например, вода, бронза и чугун.    

  1.3  Таблица плотности

Плотности некоторых твердых тел http://edu.glavsprav.ru/info/tablica-plotnosti-veschestv/ (при норм. атм. давл., t = 20ºC)

5

Плотности некоторых жидкостей

 (при норм. атм. давл., t = 20ºC)

1.4 Для чего надо знать плотность

Значение плотности раствора необходимо для решения задач с понятием Массовая доля растворенного вещества.

6

2. Приготовление «Башни плотности»[]

2.1 Теория

«Башня плотности»  http://www.lmagic.info/bashnya_plotnosti.html

В этом опыте предметы будут зависать в толще жидкости.

Реквизит

Высокий стеклянный сосуд, например, пустая чистая банка , пол-литровая из под консервированных оливок

 1/4 стакана (65 мл) кукурузного сиропа или мёда

 Пищевой краситель любого цвета

 1/4 стакана водопроводной воды

 1/4 стакана растительного масла

 1/4 стакана медицинского спирта

 Разные мелкие предметы, например, пробка, виноградина, орех, кусочек сухой макаронины, резиновый шарик, помидорчик «черри», маленькая пластмассовая игрушка, металлический шуруп

Подготовка

Аккуратно налей в сосуд мёд, так, чтобы он занимал ? объёма.

 Раствори в воде несколько капель пищевого красителя. Налей воду в сосуд до половины. Обрати внимание: Добавляя каждую жидкость, лей очень аккуратно, чтобы она не смешивалась с нижним слоем.

 Медленно влей в сосуд такое же количество растительного масла.

 Долей сосуд доверху спиртом.

Начинаем научное волшебство!

Объяви зрителям, что сейчас заставишь разные предметы плавать. Тебе могут сказать, что это легко, Тогда объясни им, что сделаешь так, чтобы разные предметы плавали в жидкостях на разном уровне.

 По одному аккуратно опусти в сосуд мелкие предметы.

 Пусть зрители сами увидят, что получилось.

Результат

Разные предметы будут плавать в толще жидкости на разном уровне. Некоторые «зависнут» прямо посередине сосуда.

Объяснение

Этот трюк основан на способности различных веществ тонуть или плавать в зависимости от их плотности. Вещества с меньшей плотностью плавают на поверхности более плотных веществ.

 Спирт остаётся на поверхности растительного масла, потому что плотность спирта меньше плотности масла. Растительное масло остаётся на поверхности воды, потому что плотность масла меньше плотности воды. В свою очередь, вода – вещество менее плотное, чем мёд или кукурузный сироп, поэтому остаётся на поверхности этих жидкостей.

 Когда ты опускаешь предметы в сосуд, они плавают или тонут в зависимости от своей плотности и плотности слоёв жидкости. У шурупа плотность выше, чем у любой из жидкостей в сосуде, поэтому он упадёт на самое дно. Плотность макаронины выше, чем плотность спирта, растительного масла и воды, но ниже чем плотность мёда, поэтому она будет плавать на поверхности медового слоя. У резинового шарика самая маленькая плотность, ниже, чем у любой из жидкостей, поэтому он будет плавать на поверхности самого верхнего, спиртового слоя.

9

2.2 Практика

Опыт. Я налил в банку меду, сверху я налил воду, потом растительное мало и медицинский спирт.

Образовалась башня плотности (Фото 1)

1. Нижний мед (Плотность: 1,5 г/см³).
2. Вода (Плотность: 0,9982 г/см³).
3. растительное масло (Плотность 0,900 0,980 г/см3).
4. медицинский спирт (Плотность: 0.7893 г/см³).

                Авторское фото 1. « Башня плотности».

10

В «башню плотности» я погрузил: шуруп (он упал на дно), макаронину (она зависла над медом), кусочек яблока (оно расположилось над растительным маслом) ,пластиковую пробку  (пробка оказалась на поверхности спирта.(Фото 2).

Авторское фото 2. Предметы в «башне плотности».

Объяснение. Когда я опускаю предметы в башню плотности, они плавают или тонут в зависимости от своей плотности и плотности слоёв жидкости.

У шурупа (Плотность железа 7,874 г/см³) плотность выше, чем у любой из жидкостей в сосуде, поэтому он упал на самое дно.

По положению макаронины можно сделать вывод, что её плотность больше, чем плотность спирта, растительного масла и воды, но меньше, чем у меда (плотность мёда 1,443 г/см3). 

Плотность яблока больше, чем у медицинского спирта, но меньше, чем у растительного масла, поэтому оно будет плавать на поверхности растительного масла.

У пробки наименьшая плотность, чем у любой из жидкостей, поэтому она расположилась на поверхности самого верхнего, спиртового слоя.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При проведении опыта (Фото 3)  пришлось заменить некоторые предметы и жидкости.  Мне стало интересно, можно ли в этой «башне» увеличить число слоев.  Этим я займусь и напишу исследовательскую работу.

               Фото 3. Ширыкалов Олег проводит опыт «Башня плотности».

  ЛИТЕРАТУРА

1. Х Международная дистанционная олимпиада «Эрудит». Сайт http://www.mir-konkursov.ru/lk/active/view/?ukid=16428

2. Плотности некоторых твердых тел http://edu.glavsprav.ru/info/tablica-plotnosti-veschestv/ 3.Костинский Ю. Кипрей мелкоцветковый, Вестник ЗОЖ №5 2007, стр.28-29.

3. Понятие плотности . http://ru.wikipedia.org/wiki/Плотность#.

4. Приготовление «Башни плотности» ссылка http://www.lmagic.info/bashnya_plotnosti.html

Вода

Масло растительное

Шуруп

Макаронина

Пробка

Спирт медицинский

Яблоко

Расплавленный мёд