Súnion Escola d’ESO i Batxillerat
Massa, volum i densitat. Jordi Carmona Ciències de la Naturalesa 1er d’ESO
Massa volum i densitat Ciències de la Naturalesa 1er d’ESO
Massa, volum i densitat. Aquesta primera unitat del curs et servirà per posar-nos en marxa, recordar alguns conceptes claus i iniciar-te en el treball de laboratori rigorós i sistemàtic que et farà falta al llarg de tota la ESO. Som-hi doncs!
2
Massa volum i densitat Ciències de la Naturalesa 1er d’ESO
1. Propietats general i propietats específiques. Tots els cossos materials estan fets de matèria. Sabem que la matèria està feta d’àtoms (segons la teoria clàssica de la composició de la matèria l’àtom és la part més petita i indivisible dels cossos materials). Els cossos materials tenen dos tipus de propietats: -
-
Inespecífiques: el seu coneixement no ens identifica el material que estem estudiant. En són exemples la massa, el pes, el volum, la capacitat, el color, etc. Específiques: són pròpies i exclusives de cada material. Ens identifiquen clarament de quin material estem parlant. En són exemples la composició química, la densitat, la temperatura de fusió, etc.
2. Massa i pes. Tots els cossos estan fets de matèria. Fins i tot l’aire, encara que no ens ho sembli està fet de matèria, d’àtoms (nitrogen, oxigen, diòxid de carboni, vapor d’aigua, heli, etc), el que passa és que la seva densitat és molt baixa si la comparem per exemple amb l’aigua que te densitat 1 (l’aire és unes 850 vegades menys dens que l’aigua). Concepte de massa: és la quantitat de matèria que té un cos. Aquesta quantitat no varia mai per un mateix cos sotmès a unes condicions constants (temperatura, pressió, etc). La seva unitat de mesura és el Quilogram (Kg). Concepte de pes: és la força (gravetat) amb que la Terra atrau els cossos. De fet, els humans, habitants del planeta Terra, hem après a calcular des de l’antiguitat la massa dels objectes a partir del seu pes. És a dir, vàrem aprendre a pesar utilitzant la propietat de la Terra i de tots els cossos celestes, d’atraure els objectes cap a ells (la gravetat). Per això podem afirmar que a la Terra la massa d’un objecte és equivalent a la força amb que la Terra l’atrau cap a ella (expressada en Quilopondis). Per tant per que ens entenguem, a la Terra, massa i pes són iguals en valor. No obstant a la Lluna, on la gravetat és 1/6 de la de la Terra, la massa d’un objecte no varia (és la mateixa sempre i a tot arreu), però el seu pes serà 1/6 del pes que feia a la Terra. I a l’espai,on la gravetat és zero, la massa continuarà sent la mateixa, però el pes serà igual a “0”.
3
Massa volum i densitat Ciències de la Naturalesa 1er d’ESO
3. Unitats de massa i pes:
El pes es calcula amb la balança. Hi ha 4 tipus de balances: - balança de braços iguals - balança automàtica - balança electrònica - bàscula Parts principals d’una balança de braços iguals o granatària: 1. Suport 2. Creu o canastró 3. Fulcre 4. Agulla 5. Escala 6. Plats 7. Fre 8. Joc de masses calibrades
Exercicis 1. 1. Tenen la mateixa massa 1Kg de suro i 1 Kg de plom? Per què? 2. Una pilota de voleibol inflada té la mateixa massa que desinflada? Per què? 3. Indica pels tipus de balança que coneixes exemples d’objectes que pesaries. 4. L’orza d’un veler, feta de plom, pesa 2.500 Kg. Expressa aquesta massa en grams i tones. 4
Massa volum i densitat Ciències de la Naturalesa 1er d’ESO
Exercicis 1.
5
Massa volum i densitat Ciències de la Naturalesa 1er d’ESO
4. El volum. Concepte: és l’espai ocupat pels cossos materials. La seva unitat és el m3. Els seus submúltiples més importants són: dm3 = 0,001 m3 cm3 = 0,001 = 0,000001 m3 O expressat d’una altra manera: 1 m3 = 1.000 dm3 = 1.000.000 cm3 1 dm3 = 1.000 cm3 Per calcular el volum utilitzarem al laboratori bàsicament la probeta.
Exercicis 2. 1. Fes una llista de diferents recipients utilitzats per mesurar el volum. Dibuixa’ls i escriu el seu nom. 2. Dibuixa un cub de 1 cm d’aresta i un altra de 6 cm d’aresta. a) Quants cubs petits caben en el gros? b) Quin volum expressat en cm3 i ml, té el cub gros? c) Passa aquestes dades a litres i ml. 3. Calcula quants cm3 hi ha en 10,6 dm3. 4. Raona si ocupa el mateix volum 1 Kg de plom i 1 Kg de suro. 5. Observa un recipient de tetra brik que tinguis a casa. Quina és la seva capacitat? Si fos ple fins a just tres quartes parts, quin volum de líquid hi hauria en el seu interior? Utilitza les unitats adequades a cada cas (volum i capacitat). 6. Explica quan volum i capacitat poden coincidir tot i ser dos conceptes diferents. 5. Calcula el volum del següent cub si cada cub petit dels que el formen té 1 cm de longitud. Expressa el valor en m3, cm3 (volum) i litres (capacitat).
6
Massa volum i densitat Ciències de la Naturalesa 1er d’ESO
Exercicis 2.
7
Massa volum i densitat Ciències de la Naturalesa 1er d’ESO
5. La capacitat. Concepte: És el volum interior d’un recipient. La unitat de capacitat és el litre (1 l). Els seus múltiples i submúltiples més importants són: 1 Kl = 1000 l 1Hl = 100 l 1 Dl = 10 l dl = 0,1 l cl = 0,01 l ml = 0,001 l 1l = 10 dl = 100 cl = 1000 ml
6. Equivalències més importants entre volum i capacitat.
Hi ha una equivalència lògica entre el volum d’un objecte (espai ocupat pels cossos materials) i la seva capacitat (volum interior): 1l = 1 dm3 1 ml = 1 cm3
Per tant, 1l = 1000 ml = 1000 cm3 = 1 dm3 Raona si una ampolla d’aigua tenen el mateix volum i capacitat (pensa!):
8
Massa volum i densitat Ciències de la Naturalesa 1er d’ESO
7. La densitat. Concepte: és la relació existent per un cos entre la seva massa (g) i el volum que ocupa (cm3). La densitat no te cap unitat concreta. És un valor absolut que s’expressa en (g/cm3). Massa (g)/Volum (cm3) = Densitat (g/cm3) La densitat és una propietat específica, que vol dir que depèn de cada cos i és invariable per un mateix tipus de cos o material. En la següent taula es presenten els valors de la densitat per alguns materials (també s’expressen en g/cm3): Raona i demostra el perquè és equivalent expressar la densitat en Kg/m3 i en g/cm3:
Exercicis 3. 1. Explica com investigaries si dos ampolles iguals, de la mateixa capacitat, tapades, sense veure ni provar el seu contingut, plenes fins dalt de líquid, contenen la mateixa substància o diferents substàncies. 2. 99 cm3 d’una substància tenen una massa de 101 g, i 61 cm3 tenen una massa de 58,3 g. Indica si es tracta de la mateixa substància o no. 3. Resol el problema d’Arquimedes tenint en compte les següents dades:
Massa en g Volum en cm3
Corona A Corona B Corona C 3800 3800 3800 380 200 300
Indica quina corona és d’or, quina de plata i quina d’or i plata.
9
Massa volum i densitat Ciències de la Naturalesa 1er d’ESO
4. Explica segons el concepte de densitat i el principi d’Arquimedes el motiu pel que un vaixell d’acer sura en l’aigua (veure final dossier). Exercicis 3.
10
Massa volum i densitat Ciències de la Naturalesa 1er d’ESO
Fitxa de laboratori MASSA VOLUM... Estació A. Calcular el volum dels dos objectes 1 i 2. Passar el volum trobat a les diferents unitats de volum i capacitat que hem treballat a classe. Objecte 1. Descripció, càlculs i volum.
Unitats de volum i capacitat.
Objecte 2. Descripció, càlculs i volum.
Unitats de volum i capacitat.
11
Massa volum i densitat Ciències de la Naturalesa 1er d’ESO
Estació B. Calcula ara el pes i la densitat dels dos objectes (1 i 2). Descriu el procés emprat per fer-ho. Passa aquest pes a totes les unitats de massa que coneguis. Objecte 1. Pes.
Càlcul de la densitat:
Objecte 2. Pes.
Càlcul de la densitat:
Indica el pes d’aquests objectes a la Lluna. Objecte 1.
12
Massa volum i densitat Ciències de la Naturalesa 1er d’ESO
Objecte2.
Estació C. Seguint les indicacions del professor cal que calculis els volums següents i prenguis els següents volums amb la probeta i la piteta. 1. Preneu 55 ml amb la probeta. 2. Preneu 2 cm3 amb la pipeta. 3. Dibuixa un vas de precipitats, una probeta i una pipeta.
13
Massa volum i densitat Ciències de la Naturalesa 1er d’ESO
El Principi d'Arquimedes Arquimedes (s. III aC) va enunciar el principi següent: Tot cos submergit en un fluid experimenta una força vertical i cap amunt, anomenada empenyiment E, igual al pes de fluid que desallotja. E = pes del fluid desallotjat .
El volum de fluid desallotjat coincideix amb el volum del cos submergit (o de la part submergida).
Cerca informació sobre Arquímedes en aquestes pàgines web: http://ca.wikipedia.org/wiki/Arquimedes http://www.xtec.cat/~pcairo/arqui/principi.htm http://www.centros5.pntic.mec.es/.../conocer/arquimedes.htm
14