Может ли средняя плотность материала равняться его истинной плотности: Расчет плотности материала. Пористость строительных материалов

Плотность строительных материалов.

Сайт строителя

Плотность строительных материалов. Плотность может быть истинной, средней, насыпной, относительной.

Истинная плотностью строительных материалов.

Под истинной плотностью строительных материалов. (кг/м куб.) понимают массу единицы объема абсолютно плотного материала без трещин, пор и пустот.

Истинная плотность для основных строительных материалов следующая:

• сталь, чугун 7800…7900 кг/м³;
• портландцемент 2900…3100 кг/м³;
• гранит 2700…2800 кг/м³;
• песок кварцевый 2600…2700 кг/м³;
• кирпич керамический 2500…2800 кг/м³;
• стекло 2500…3000 кг/м³;
• известняк 2400…2600 кг/м³;
• древесина 1500…1600 кг/м³.

Средняя плотность строительных материалов

Это масса единицы объема материла или изделия в естественном состоянии, то есть с пустотами и порами. Средняя плотность одного и того же материала может быть разной в зависимости от пористости и пустотности. Сыпучие материалы (цемент, щебень, песок и др.) характеризуются насыпной плотностью -отношением массы зернистых и порошкообразных материалов в свободном без уплотнения насыпном состоянии ко всему занимаемому ими объему, включая пространство между частицами.

От плотности строительного материала в значительной степени зависят его прочность, теплопроводность и другие свойства. Этими данными пользуются при определении толщины ограждающих конструкций отапливаемых зданий, размера строительных конструкций, расчетах транспортных средств и др. Значения средней плотности строительных материалов находятся в широких пределах.

Средняя плотность для некоторых строительных материалов следующая:

• сталь — 7800…7850 кг/м³;
• гранит — 2600…2800 кг/м³;
• бетон тяжелый — 1800…2500 кг/м³;
• кирпич керамический — 1600. ..1800 кг/м³;
• песок -1450…1650 кг/м³;
• вода — 1000 кг/м³;
• бетон легкий — 500…1800 кг/м³;
• керамзит -300…900 кг/м³;
• сосна — 500…600 кг/м³;
• минеральная вата — 200…400 кг/м³;
• поропласты -20…100 кг/м³.

Плотность материала зависит от его пористости и влажности. С увеличением влажности плотность материала увеличивается.

Относительная плотность строительных материалов

Это степень заполнения веществом объема материала. Относительную плотность выражают отвлеченным числом или в процентах.

Пористость строительного материала характеризует объем, занимаемый в нем порами — мелкими ячейками, заполненными воздухом. Мелкие поры, заполненные воздухом, придают строительным материалам теплоизоляционные свойства. По величине пористости можно судить о примерной прочности, плотности, водопоглощении, долговечности и др. Для конструкций, от которых требуется высокая прочность или водонепроницаемость, используют плотные материалы, для стен зданий используют материалы со значительной пористостью. Такие материалы обладают хорошими теплоизоляционными и звукопоглощающими свойствами.

Для рыхлых материалов при расчетах учитывают насыпную объемную массу. Пористость и относительная плотность в значительной степени определяют эксплуатационные качества материалов (прочность, водопоглощение, морозостойкость, теплопроводность). Значение показателя пористости строительных материалов колеблется от О (стекло, сталь) до 90 % (минеральная вата).

Пустотность строительного материала представляет собой количество пустот, образующихся между зернами рыхлонасыпного материала. Выражается в процентах по отношению ко всему занимаемому объему. Этот показатель важен для керамзита, песка, щебня при изготовлении бетона. В некоторых строительных материалах (кирпич, панели) имеются полости, также образующие пустоты. Пустотность пустотелого кирпича составляет от 15 до 50 %, песка и щебня — 35…45 %.

Свойства строительных материалов.

Классификация строительных материалов

1. Классификация и свойства строительных материалов.
2. Классификация строительных материалов.
3. Свойства строительных материалов.
4. Физические свойства строительных материалов.
5. Гидрофизические свойства строительных материалов.
6. Теплофизические свойства строительных материалов.
7. Механические свойства строительных материалов.
8. Технологические и акустические свойства строительных материалов.
9. Химические свойства строительных материалов.

13. Средняя и истинная плотности материалов. Способы их определения.

Средняя
плотность-масса
единицы объема материала в естественном
состоянии с пустотами и порами (ƿ₀=).

Определение
средней плотности производят по образцам
правильной и неправильной геометрической
формы. Образцы правильной геометрической
формы после просушивания взвешивают,
а их объем определяют путем замера
линейных размеров образца. Образцы
неправильной формы после их просушивания
взвешивают, а объем определяют по объему
жидкости, вытесненной образцом, или
потерей в массе материала при погружении
его в воду (гидростатическое взвешивание).

Истинная
плотность-масса
единицы объема материала в абсолютно
плотном состоянии, лишенном пустот и
пор (ƿ_и=).
Для вычисления истинной плотности
материал измельчают в порошок с размером
зерна мельче самой тонкой поры.

Определение
истинной плотности проводят с помощью
стандартного объемомера или прибора
Ле-Шателье (рис. 3.1)

В
объемомер наливают воду до нижней риски
(до расширения на колбе). Подготовленную
пробу материала массой 70 г (тг) осторожно
пересыпают в объемомер до тех пор, пока
уровень воды не поднимется до верхней
риски (после расширения на колбе).

Важно
обеспечить стандартную температуру
воды 20°С (равную температуре градуирования
прибора) и контролировать отсутствие
вовлеченного воздуха внутри колбы.

Объем
засыпанного порошка равен объему
расширенной части объемомера между
рисками (20 см3). Масса порошка, засыпанного
в объемомер (m=m1-m2), определяется после
взвешивания оставшейся части порошка
(m2). Масса навесок определяется с точностью
до 0,1г.

Используя
формулу определяют истинную плотность
исследуемого порошкообразного материала.

14. Структурная пористость материалов: виды пор, способы определения, влияние на свойства материалов.

Пористость-степень
заполнения материала порами. Обычно ее
расчитывают из средней и истиной
плотности.

П_и=(1-)·100%.

Поры
бывают: замкнутые, тупиковые, открытые,
каппилярные, тупиковые сложной
конфигурации. Открытая пористость
П₀равна
отношению суммарного объема всех пор,
насыщающихся водой, к объему материала
V_е:

П₀=·;m1
и m2-масса
образца в сухом и насыщенном водой
состоянии.

Степень
заполнения открытых пор водой зависит
от условий проведения эксперимента и
выражается еще двумя видами пористости
– водопоглощением и водонасыщением.

Водопоглощение
вычисляется по разнице масс образца в
сухом состоянии и после 48 часов
выдерживания в воде при атмосферном
давлении. Иными словами водопоглощение
– объем воды, поглощаемой материалом
при нормальном давлении. При этом часть
открытых тупиковых пор для воды
недоступны.

(по
массе)

(по объему)

Wпогл
– водопоглощение %

m0
– масса сухого образца г

m1
– масса образца после 48 часов нахождения
в воде, г

V
– объем образца

Открытые
поры могут сообщаться между собой и с
окружающей средой посредством капилляров,
поэтому они заполняются водой при
обычных условиях насыщения, например
при погружении образцов материала в
ванну с водой.

Закрытая
пористость равна:

П₃=П-П₀

От
величины пористости и ее характера
(размера и формы пор, равномерности
распределения пор по объему материала,
их структуры—сообщающиеся поры или
замкнутые) зависят важнейшие свойства
материала: плотность, прочность,
долговечность, теплопроводность,
водопоглощение, водонепроницаемость
и др. Например, открытые поры увеличивают
проницаемость и водопоглощение материала
и ухудшают его морозостойкость. Однако
в звукопоглощающих материалах открытые
поры желательны, так как они поглощают
звуковую энергию. Увеличение закрытой
пористости за счет открытой повышает
долговечность материала и уменьшает
его теплопроводность. Сведения о
пористости материала позволяют определять
целесообразные области его применения.

Для
точных измерений объема пор используют
сжиженный гелий, при этом учитывают его
сверхтекучесть и способность проникать
в тонкие поры. Зная объем материала в
естественном состоянии V_еи
определив объем заключающихся в нем
пор, находят объем, занимаемый веществом
:V_a=V_e-V_п.

Действительный
объем открытых пор определяется
водонасыщением при кипячении образца
материала в воде или при вакуумировании
в установке.

При
одинаковом объеме пор наилучшими
техническими свойствами обладают
мелкозернистые материалы с замкнутыми
равномерно распределенными порами.
Материалы с открытыми порами способны
заполняться водой. Капиллярно-пористая
структура является причиной капиллярного
подсоса и гигроскопичности, т.е. такие
материалы подсасывают воду из грунта
и поглощают ее из воздуха.

Значение плотности порошков: объемная плотность против. Истинная плотность частиц

Какова плотность материала?

Что означает «плотность»?

Как мы измеряем плотность?

Проблемы измерения плотности:

Предположения:

В чем разница между точностью и точностью?

Точность плотности:

Точность плотности:

Какая точность измерения плотности требуется?

Какова плотность порошков?

Насыпная плотность порошков:

Как измеряется объемная плотность порошков:

Истинная плотность частиц порошков:

Как измеряется истинная плотность частиц порошков:

Что такое плотность микросфер?

Источники:

Поделись этим:

Какова плотность материала?

Фото Karolina Grabowska с Pexels

Прежде чем мы начнем говорить конкретно об измерении плотности порошков, давайте рассмотрим понятие измерения плотности в целом.

Что означает «плотность»?

Согласно Британской энциклопедии плотность определяется как масса единицы объема материального вещества. Формула плотности вещества d = m / V , где d — плотность материала, m — масса, а V — объем, который он занимает.

Измерение плотности обычно выражается в граммах на кубический сантиметр (г/см3) или (г/см3) или граммах на миллилитр (г/мл). Однако иногда его указывают в килограммах на кубический метр (кг/м3) или в килограммах на литр (кг/л).

Плотность зависит от температуры и давления, которые необходимо указать, если значение плотности должно быть известно с высокой точностью. Наличие примесей в том же объеме, таких как соленость воды, также будет влиять на плотность.

Как измерить плотность?

Поскольку плотность является производным свойством, которое определяется на основе взаимосвязи двух других характеристик материала, веса и объема, ее обычно не измеряют напрямую. Он вычисляется или выводится. Это зависит от того, что у нас есть надежное и точное измерение веса материала и соответствующего объема.

Задача выполнения этих измерений и расчетов кажется достаточно простой. Нам просто нужны точные весы и хороший способ измерения объема. В чем подвох?

Проблемы с измерением плотности:

Фото Лины Кивака из Pexels

Загвоздка в том, что для многих материалов очень трудно, если вообще возможно, измерить вес и объем достаточно точно, чтобы мы могли разделить два измерения и вычислить плотность с достаточной точностью и надежностью, необходимой для проекта.

Кроме того, мы делаем несколько критических допущений при измерении плотности.

Предположения:

1. Мы предполагаем, что материал однороден на всем протяжении, все его части имеют одинаковую плотность. Например, мы предполагаем, что на поверхности или внутри материала нет воздушных карманов или поглощенной влаги. Очень немногие материалы в мире настолько чисты, однородны и однородны во всем.
2. Мы предполагаем, что материал, состоящий из частей или компонентов, имеет идеальную упаковку, а компоненты идеально подходят друг к другу. Это определенно не относится к порошкам и любой ситуации, когда одновременно измеряется более одной части.
3. Мы предполагаем, что межчастичная изменчивость отсутствует. Это может означать, что каждая крупинка соли или каждая горошинка перца в нашем образце по своей плотности идентичны всем остальным.

Эти допущения оправданы в большинстве случаев и могут быть приемлемы, когда требуется только грубая оценка плотности. Знание этих предположений также помогает нам понять ограничения точности и прецизионности измерения плотности.

В чем разница между точностью и точностью?

Фото Национального института рака на Unsplash

Плотность Точность:

Точность относится к тому, насколько надежным и последовательным является измерение. Является ли повторяемым и воспроизводимым ? Если два разных человека измерят его или используют две разные машины, насколько различны будут измерения? Что, если один и тот же человек несколько раз измерит один и тот же образец на одном и том же приборе, насколько различны будут результаты измерений? Насколько репрезентативна выборка? Изменится ли измерение, если будет взята другая проба?

Чем ближе измерения друг к другу, тем выше точность измерения.

Плотность Точность:

В то время как точность сравнивает, насколько близки измерения друг к другу или насколько велики различия между измерениями, точность относится к тому, насколько близки измерения к «истинному» значению. Например, если мы измеряем плотность как 1,00 г/куб. см, и наши измерения надежны и воспроизводимы, они точны. Но если фактическая плотность материала составляет 1,20 г/куб. см, наши измерения не очень точны.

Чем ближе измерение к фактическому значению, тем выше точность измерения.

Откуда мы знаем фактическое значение? Часто нет. Наши измерения объема и массы зависят от уровней калибровки нашего оборудования. Калибровка оборудования зависит от используемых калибровочных стандартов и процедур. Калибровочные стандарты сами по себе несут определенный уровень неопределенности. Невозможно провести измерение, которое было бы бесконечно точным и точным. Всегда есть какая-то степень погрешности.

Какая точность измерения плотности требуется?

Photo by Jean Papillon on Unsplash

Нужно ли нам знать плотность материала грубо и приблизительно, просто чтобы получить относительное представление о том, насколько он тяжел, или нам нужно точно знать плотность с точностью до многих значительных величин? цифры, потому что это критическая переменная в конструкции нашего медицинского устройства, системы доставки лекарств, эксперимента по моделированию частиц, изоляции биологической клетки или эксперимента по визуализации потока жидкости?

Бусины маркера плотности являются примером микросфер прецизионной плотности, которые используются в основном в биотехнологической промышленности для создания градиентов плотности, которые необходимы для разделения и очистки биологических клеток, вирусов и субклеточных частиц. Обычно используется набор из нескольких шариков маркеров плотности, охватывающих диапазон плотностей. Градиент калибруется с помощью шариков, которые плавают на разной высоте в колонке. Когда тестовый образец добавляется в колонку, он падает до точки нейтральной плавучести, а плотность определяется по калибровочной диаграмме.

Эти частицы прецизионной плотности с цветовой кодировкой имеют решающее значение для разделения биологических клеток на основе их плотности, что делает критически важными как точность, так и правильность плотности каждой частицы.

Исследователи и инженеры постоянно подталкивают производителей химической продукции к разработке материалов и методов измерения, обеспечивающих все более высокую точность измерения плотности материалов. Они также подталкивают нас к производству материалов с высокой точностью, точностью и настраиваемой плотностью.

Какова плотность порошков?

Здесь все становится сложнее. Нужно ответить на множество вопросов. Необходимо сделать много предположений о плотности порошка.

Фото Eva Elijas с сайта Pexels

Порошок состоит как минимум из тысяч, а часто из миллионов, миллиардов, триллионов и т. д. мелких частиц, которые могут сильно различаться по форме, размеру и даже плотности.

Проблемы с точным измерением плотности порошков начинаются с отбора статистически значимой и репрезентативной пробы порошка. Отбор проб порошков сам по себе является искусством и наукой по следующим причинам:

• • Агрегация: В зависимости от размера и свойств поверхности порошкообразные частицы склонны агрегировать и слипаться независимо от того, сплавляются ли они вместе физически или просто удерживаются вместе ковалентными силами.
  • Расслоение: Меньшие частицы склонны отделяться от более крупных частиц, падать через промежутки между более крупными частицами и, в конечном итоге, скапливаться на дне контейнера, создавая порошкообразную смесь, которая не является однородной по всему объему.
  • Электростатические заряды: Мелкие частицы часто проявляют сильные электростатические и электрофоретические силы, которые заставляют их прилипать к поверхностям, которые используются для их транспортировки, что еще больше усложняет решение проблем агрегации и сегрегации, описанных выше.
  • Однородность: Зная, что статистически маловероятно, чтобы выборка мелких частиц была совершенно однородной, как мы можем гарантировать, что все различные частицы точно представлены в нашей выборке?

Поскольку ответы на приведенные выше вопросы и предположения не всегда ясны, а задействованные переменные часто не могут полностью контролироваться, существует множество способов определения плотности порошков в зависимости от того, на какой конкретный вопрос мы пытаемся ответить и какую информацию мы ищем.

Насыпная плотность порошков:

Насыпная плотность определяется просто как измерение массы материала на единицу объема. Однако, когда мы говорим о плотности порошков, насыпная плотность уже не является значимой величиной, поскольку даже если масса материала постоянна, объем , который занимает порошок, может широко варьироваться в зависимости от того, как порошок упакован. Более того, насыпная плотность порошков может меняться со временем, так как порошок оседает в контейнере и занимаемый им объем становится меньше, а вес остается прежним.

Форма частиц также влияет на объемную плотность, так как форма влияет на способность отдельных частиц вкладываться в другие частицы… Некоторые материалы гигроскопичны и вытягивают воду из атмосферы, что может резко изменить объемную плотность материала. Поверхностное трение или статический заряд материала также могут влиять, хотя и незначительно, на его объемную плотность. ¹

Объемную плотность можно рассматривать как среднюю плотность определенного объема порошка в определенной среде при определенных условиях.

Как измеряется объемная плотность порошков:

Насыпная плотность при вибрации (или постукивании) относится к объемной плотности порошка, когда контейнер, наполненный порошком, подвергается непрерывной вибрации или постукиванию. Когда они вибрируют, отдельные частицы сближаются и достигают максимальной эффективности упаковки, что делает порошковый материал более плотным, что приводит к самой высокой объемной плотности для этого конкретного порошка и создает воспроизводимые измерения. Объемная плотность при вибрации или постукивании является хорошим приближением плотности порошка после того, как он находился и сжимался в контейнере в течение значительного периода времени.

Насыпная плотность означает насыпную плотность порошка, измеренную при насыпании порошкообразного материала в контейнер. Процесс заливки помогает разрушить или уменьшить проблемы агрегации, сегрегации и электростатических зарядов, а также помогает сделать порошок более однородным. Поскольку процесс заливки создает очень рыхлую структуру частиц, он дает измерение более низкой объемной плотности. Насыпная плотность является хорошим приближением плотности порошка, поскольку он проходит через производственный процесс и транспортируется или перемещается между контейнерами или процессами.

Насыпная плотность аэрированного порошка – это объемная плотность порошка, измеренная при аэрировании порошка. Измерение объемной плотности аэрированного газа может быть важно знать по разным причинам, в том числе для правильного определения размеров или анализа систем пневмотранспорта. ¹

Крайне важно знать, как измерялась объемная плотность порошка, чтобы использовать эту информацию осознанно и осознанно.

Истинная плотность частиц порошков:

Истинная плотность частиц (также известная как скелетная плотность) представляет собой присущее материалу физическое свойство и, в отличие от насыпной плотности порошков, не зависит от размера частиц, формы или степени уплотнения и упаковки порошка. Истинная плотность частиц не изменится со временем.

Предполагая, что материал имеет высокую степень однородности, можно надежно определить химический состав материала, если известна его истинная плотность частиц. Например, если мы смотрим на стеклянные микросферы, но не знаем, что это за стекло, мы можем сделать точную оценку состава, измерив истинную плотность частиц. Плотность стекла SodaLime составляет 2,5 г/куб.см, боросиликатного стекла – 2,2 г/куб.см, стекла из титаната бария – более 4 г/куб.см. Если мы знаем, что плотность поли(метилметакрилата) или ПММА составляет приблизительно 1,2 г/см3, но размеры наших акриловых частиц немного выше или ниже, это хороший признак того, что мы, вероятно, имеем дело с сополимером.

Знание истинной плотности частиц позволяет ученым и инженерам точно моделировать и прогнозировать характеристики этих частиц в конкретных приложениях.

Как измеряется истинная плотность частиц порошков:

Традиционные методы измерения объема по закону вытеснения жидкости Архимеда представляют собой проблему при измерении истинной плотности частиц порошков. Причина этой трудности заключается в том, что нам необходимо точное измерение истинного объема, занимаемого самими частицами 9 .0038, исключая любые потенциальные внутренние пустоты, трещины или поры на поверхности частиц. Жидкости могут проникать в эти неровности в непрерывности частицы и вызывать серьезные ошибки в измерении кажущегося объема, когда плотность оценивается по вытеснению жидкости.

Для точного и точного измерения истинной плотности частиц важно, чтобы все воздушные карманы, пустоты и/или поры в упаковке порошка или на поверхности самого материала учитывались и вычитались при измерении объема частиц (истинный объем) .

Все сферы от Cospheric LLC имеют измерения плотности, отслеживаемые NIST.

Пикнометры — это инструменты, предназначенные для измерения истинного объема твердых материалов с использованием принципа вытеснения жидкости (газа) Архимеда и метода расширения газа. Предпочтительным газом для измерения истинной плотности частиц порошков является газообразный гелий. Из-за своего небольшого размера газообразный гелий проникает через поверхность примерно на один ангстрем, что позволяет с большой точностью измерять объемы порошка. Измерение плотности с помощью вытеснения гелия часто позволяет выявить наличие примесей и закупоренных пор, которые невозможно определить никаким другим методом. ²

Все микросферы Cospheric характеризуются истинной плотностью частиц с использованием нашей запатентованной методики измерения плотности , основанной на газовой пикнометрии, откалиброванной NIST, и высокоточной шкале, откалиброванной NIST. Чтобы наилучшим образом удовлетворить исследовательские потребности наших клиентов, каждый продукт Cospheric, предлагаемый для продажи, указан на веб-сайте Cospheric с истинной плотностью частиц как часть описания продукта.

Что такое плотность микросфер?

Микросферы обычно определяются как сферические частицы диаметром от 1 микрона до 1000 микрон (мм). Некоторые микросферы являются естественным побочным продуктом химического процесса. Например, в процессе сжигания угля на тепловых электростанциях образуется летучая зола, содержащая керамические микросферы, состоящие в основном из оксида алюминия и кремнезема. Тем не менее, большинство микросфер на мировом рынке производятся на коммерческой основе как прецизионные инженерные материалы с особыми свойствами и функциональностью. Плотность микросфер является одним из критических свойств микросфер, которые контролируются в процессе производства.

Поскольку микросферы чаще всего используются в качестве компонента системы и смешиваются с другими материалами, истинная плотность частиц (в отличие от объемной плотности) имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы микросферы могли диспергироваться и суспендироваться в содержащей их среде. среде, плавают на дне или опускаются на поверхность.

Cospheric Microspheres Experts

Статьи на этом сайте написаны экспертами по микросферам из Cospheric LLC – ведущего мирового поставщика и производителя прецизионных сферических частиц.

При представлении информации мы обращаемся к широкому кругу источников, уделяя особое внимание рецензируемым техническим статьям, которые публикуются в авторитетных журналах. Наша цель — предоставить вам всестороннее и информированное представление о рынке микросфер, технологиях и приложениях.

Как всегда, наши сотрудники службы технической поддержки доступны по электронной почте , чтобы ответить на любые вопросы, предложить рекомендации по продуктам, предоставить расценки или ответить на запросы по индивидуальному производству. В наличии более 2000 наименований микросфер. Если вы не нашли то, что искали на сайте Cospheric, сообщите нам об этом! Скорее всего, мы сможем порекомендовать альтернативный продукт, отвечающий вашим потребностям.

www.Cospheric.com

Источники:

1. Lewis, C., Measuring Bulk Densives of Granulars Continuous In-Process , Powder and Bulk Engineering[↩][↩]
2. Веб-сайт Quantachrome Instruments]

Плотность воды | Глава 3: Плотность

• Скачать
• Электронная почта
• Печать
• Добавить в закладки или поделиться

Тебе это нравится? Не нравится ? Пожалуйста, найдите время, чтобы поделиться с нами своими отзывами. Спасибо!

Урок 3.3

Ключевые понятия

• Как и твердые тела, жидкости также имеют собственную плотность.
• Объем жидкости можно измерить непосредственно мерным цилиндром.
• Молекулы разных жидкостей имеют разный размер и массу.
• Масса и размер молекул жидкости, а также то, насколько плотно они упакованы вместе, определяют плотность жидкости.
• Как и твердое тело, плотность жидкости равна массе жидкости, деленной на ее объем; Д = м/об.
• Плотность воды 1 грамм на кубический сантиметр.
• Плотность вещества одинакова независимо от размера образца.

Резюме

Учащиеся измеряют объем и массу воды, чтобы определить ее плотность. Затем они измеряют массу различных объемов воды и обнаруживают, что плотность всегда одинакова. Учащиеся строят график зависимости объема и массы воды.

Задача

Учащиеся смогут измерить объем и массу воды и вычислить ее плотность. Учащиеся смогут объяснить, что, поскольку любой объем воды всегда имеет одинаковую плотность при данной температуре, эта плотность является характерным свойством воды.

Оценка

Загрузите лист с заданиями учащегося и раздайте по одному учащемуся, если это указано в задании. Рабочий лист будет служить компонентом «Оценить» каждого плана урока 5-E.

Безопасность

Убедитесь, что вы и ваши ученики носите подходящие защитные очки.

Материалы для каждой группы

• Градуированный цилиндр, 100 мл
• Вода
• Весы в граммах (могут измерять более 100 г)
• Пипетка

Демонстрационные материалы

• Вода
• Два одинаковых ведра или больших контейнера

1. Проведите демонстрацию, чтобы представить идею плотности воды.

   Материалы

   • Вода
   • Два одинаковых ведра или больших контейнера

   Подготовка учителя

   Наполните одно ведро наполовину, а в другое добавьте примерно 1 стакан воды.

   Процедура

   • Выберите ученика, который поднимет оба ведра с водой.
   • Спросите у студента-добровольца, какое ведро имеет большую массу.

   Ожидаемые результаты

   Ведро, в котором больше воды, имеет большую массу.

   Спросите студентов:

   В уроках 3.1 — Что такое плотность? и 3.2 — Метод вытеснения воды, вы нашли плотность твердых тел, измерив их массу и объем. Как вы думаете, может ли жидкость, например вода, иметь плотность?

   Учащиеся должны понять, что вода имеет объем и массу. Поскольку D=m/v, вода также должна иметь плотность.

   Как, по-вашему, можно найти плотность такой жидкости, как вода?

   Не ожидается, что учащиеся смогут полностью ответить на этот вопрос на данном этапе. Он задуман как повод к расследованию. Но учащиеся могут понять, что сначала им нужно каким-то образом найти массу и объем воды.

   Могут ли маленькое и большое количество воды, поднятые вашим одноклассником, иметь одинаковую плотность?

   Учащиеся могут указать, что ведро с большим количеством воды имеет большую массу, но больший объем. Ведро с меньшей массой имеет меньший объем. Поэтому возможно, что разное количество воды может иметь одинаковую плотность.

   Раздайте каждому учащемуся лист с заданиями.

   Учащиеся записывают свои наблюдения и отвечают на вопросы о задании в листе задания. Разделы «Объясните это с помощью атомов и молекул» и «Воспримите это» в листе с заданиями будут выполняться в классе, в группах или индивидуально в зависимости от ваших инструкций. Посмотрите на версию листа с заданиями для учителя, чтобы найти вопросы и ответы.

2. Обсудите с учащимися, как найти объем и массу воды.

   Скажите учащимся, что они попытаются определить плотность воды.

   Спросите студентов:

   Какие две вещи нужно знать, чтобы найти плотность воды?

   Учащиеся должны понимать, что им нужны как объем, так и масса образца воды, чтобы найти ее плотность.

   Как можно измерить объем воды?

   Предложите учащимся использовать мерный цилиндр для измерения объема в миллилитрах. Напомните учащимся, что каждый миллилитр равен 1 см ³ .

   Как можно измерить массу воды?

   Предложите учащимся использовать весы для измерения массы в граммах. Скажите учащимся, что они могут найти массу, взвесив воду. Однако, поскольку вода является жидкостью, она должна находиться в каком-то контейнере. Таким образом, чтобы взвесить воду, они также должны взвесить контейнер. Объясните учащимся, что им придется вычесть массу пустого мерного цилиндра из массы цилиндра и воды, чтобы получить массу только воды.

3. Предложите учащимся найти массу различных объемов воды, чтобы показать, что плотность воды не зависит от размера образца.

   Вопрос для расследования

   Имеют ли разное количество воды одинаковую плотность?

   Материалы для каждой группы

   • Градуированный цилиндр, 100 мл
   • Вода
   • Весы в граммах (могут измерять более 100 г)
   • Пипетка

   Процедура

   1. Найдите массу пустого мерного цилиндра. Запишите массу в граммах в таблице на рабочем листе.

   2. Налейте 100 мл воды в мерный цилиндр. Постарайтесь быть максимально точным, убедившись, что мениск находится прямо на отметке 100 мл. Используйте пипетку, чтобы добавить или удалить небольшое количество воды.

   3. Взвесьте мерный цилиндр с водой. Запишите массу в граммах.
   4. Найдите массу только воды, вычитая массу пустого градуированного цилиндра. Запишите массу 100 мл воды в таблицу.
   5. Используйте массу и объем воды для расчета плотности. Запишите плотность в г/см ³ в таблице.
   6. Сливайте воду, пока в мерном цилиндре не будет 50 мл воды. Если вы случайно вылили слишком много, добавляйте воду, пока не дойдете до 50 мл.

   7. Найдите массу 50 мл воды. Запишите массу в лист активности. Рассчитайте и запишите плотность.

   8. Затем слейте воду, пока в мерном цилиндре не будет 25 мл воды. Найдите массу 25 мл воды и запишите ее в таблицу. Рассчитайте и запишите плотность.

   Таблица 1. Нахождение плотности различных объемов воды.

   Объем воды	100 миллилитров	50 миллилитров	25 миллилитров
   Масса мерного цилиндра + вода (г)
   Масса пустого мерного цилиндра (г)
   Масса воды (г)
   Плотность воды (г/см 3 )

   Ожидаемые результаты

   Плотность воды должна быть близка к 1 г/см ³ . Это верно для 100, 50 или 25 мл.

   Спросите студентов:

   Посмотрите на свои значения плотности на диаграмме. Одинакова ли плотность различных объемов воды?

   Помогите учащимся увидеть, что большинство различных значений плотности близки к 1 г/см ³ . Они могут задаться вопросом, почему не все их значения точно равны 1 г/см ³ . Одной из причин может быть неточность измерения. Другая причина заключается в том, что плотность воды меняется в зависимости от температуры. Вода имеет наибольшую плотность при 4 °C и при этой температуре имеет плотность 1 г/см ³ . При комнатной температуре, около 20–25 °C, плотность составляет около 0,99 г/см ³ .

   Какова плотность воды в г/см3?

   Ответы учащихся могут различаться, но в основном их значения должны быть около 1 г/см ³ .

4. Предложите учащимся начертить свои результаты.

   Помогите учащимся построить график данных на листе с заданиями. По оси x должен быть объем, а по оси y масса.

   Когда учащиеся наносят свои данные на график, должна быть прямая линия, показывающая, что при увеличении объема масса увеличивается на ту же величину.

5. Обсудите наблюдения учащихся, данные и графики.

   Спросите студентов:

   Используйте свой график, чтобы найти массу 40 мл воды. Какова плотность этого объема воды?

   Масса 40 мл воды составляет 40 грамм. Поскольку D = m/v и mL = см ³ , плотность воды составляет 1 г/см ³ .

   Выберите объем от 1 до 100 мл. Используйте свой график, чтобы найти массу. Какова плотность этого объема воды?

   Независимо от того, весят ли студенты 100, 50, 25 мл или любое другое количество, плотность воды всегда будет равна 1 г/см ³ .

   Скажите учащимся, что плотность – это характерное свойство вещества. Это означает, что плотность вещества одинакова независимо от размера образца.

   Спросите студентов:

   Является ли плотность характерным свойством воды? Откуда вы знаете?

   Плотность является характеристическим свойством воды, поскольку плотность любой пробы воды (при одной и той же температуре) всегда одинакова. Плотность 1 г/см ³ .

6. Объясните, почему плотность пробы воды любого размера всегда одинакова.

   Спроецируйте изображение Плотность воды.

   Молекулы воды имеют одинаковую массу и размер. Молекулы воды также упакованы довольно близко друг к другу. Они упакованы одинаково во всей пробе воды. Итак, если объем воды имеет определенную массу, удвоенный объем будет иметь удвоенную массу, трехкратный объем будет иметь трехкратную массу и т. д. Независимо от того, какой размер пробы воды вы измеряете, соотношение между массой и объемом всегда будет одинаковым. Поскольку D=m/v, плотность одинакова для любого количества воды.

   Проект анимации «Жидкая вода».

   Молекулы воды всегда в движении. Но в среднем они упакованы везде одинаково. Следовательно, соотношение между массой и объемом одинаково, что делает плотность одинаковой. Это верно независимо от размера выборки или места, откуда вы ее выбираете.

7. Предложите учащимся подумать, равна ли плотность большого куска твердого вещества плотности меньшего куска.

   Дайте учащимся время рассчитать плотность каждого из трех образцов, нарисованных на листе с заданиями, и ответить на соответствующие вопросы.

   Спросите студентов:

   Плотность жидкости не зависит от размера образца. Может ли это быть верно и для твердых тел? Рассчитайте плотность каждого из трех образцов, чтобы выяснить это.

   Да. Плотность твердого вещества одинакова независимо от размера образца.

   Образец А имеет массу 200 г. Какова плотность образца А?

   • Д = м/об
   • D = 200 г/100 см ³
   • D = 2 г/см ³

   Если вы разрежете образец A пополам и осмотрите только одну половину, вы получите образец B.