You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
SPOSÓB<br />
NA<br />
FIZYKE<br />
NOWOŚĆ<br />
2023<br />
<br />
7
SPOSÓB<br />
NA<br />
FIZYKE<br />
<br />
<br />
<br />
7
© Copyright by Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne<br />
Warszawa 2023<br />
Wydanie I<br />
ISBN 978-83-02-21296-3<br />
Opracowanie merytoryczne i redakcyjne: Anna Grochulska (redaktor koordynator, redaktor merytoryczny)<br />
edakcja jzykowa: s<br />
Redakcja techniczna: anna oo<br />
Projekt okadki: arka oran<br />
Projekt graficzny: arka oran<br />
Opracowanie graficzne: a aska<br />
Fotoedycja: nac kaosk<br />
Skad i amanie: or ssk<br />
ra lusrac oora<br />
kaka (dziecko na desce snowboardowej) Master1305/Shutterstock.com<br />
ks n s. 5 (dyfuzja x4) Frennet Studio/Shutterstock.com; s. 8 (termometr Galileusza) TonLammerts/Shutterstock.com;<br />
s. 10 (wodospad Wilczki) Jacek Jacobi/iStockphoto/Getty Images; s. 11 (arktyczny<br />
mak) David Buchmann/UIG/Collection Mix/Getty Images; s. 12 (kubek styropianowy) leolintang/<br />
Shutterstock.com, (moneta x5) Tomasz Warszewski/Shutterstock.com, (termometr elektroniczny) Aleksandra<br />
Budzinskaia/Shutterstock.com, (cylinder miarowy) heinteh/iStockphoto/Getty Images, (czajnik<br />
elektryczny) Sstranger/Shutterstock.com; s. 14 (destylator solarny) AUAMAT; s. 15 (cieky kryszta)<br />
Benjamin Outram/Shutterstock.com; s. 16 (smugi kondensacyjne) Walter Geiersperger/Corbis Documentary<br />
RF/Getty Images; s. 20 (aeroel) LBNL/Steve Adams/SCINC SOURC/BW; s. 24 (szlifierka)<br />
Skyliz/Shutterstock.com, (cyna do lutowania) 12photography/Shutterstock.com; s. 25 (pomiar temperatury<br />
oleju) AlexDonin/Shutterstock.com; s. 26 (szpilki krawieckie) akiyoko/Shutterstock.com<br />
oosa lusrac<br />
Autorzy: Sawomir Skrykiewicz, Piotr Uszyski<br />
Aktualno linkw, ktre wystpuj w tej publikacji i odsyaj do zewntrznych stron internetowych, zostaa<br />
sprawdzona przed ich opublikowaniem (dostp z dnia 10.02.2023 r.). Wydawnictwo nie ponosi<br />
odpowiedzialnoci za aktualno i zawarto tych stron lub stron, do ktrych linki tam zamieszczono.<br />
Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne Spka Akcyjna<br />
00-807 Warszawa, Aleje Jerozolimskie 96<br />
KRS: 0000595068<br />
Infolinia: 801 220 555<br />
www.wsip.pl<br />
Publikacja, ktr nabye, jest dzieem twrcy iwydawcy. Prosimy, aby przestrzega praw, jakie im przysuguj.<br />
Jej zawarto moesz udostpni nieodpatnie osobom bliskim lub osobicie znanym. Alenie publikuj jej<br />
winternecie. Jeli cytujesz jej fragmenty, nie zmieniaj ich treci ikoniecznie zaznacz, czyje to dzieo. Akopiujc<br />
jej cz, rb to jedynie na uytek osobisty.<br />
Szanujmy cudz wasno iprawo.<br />
Wicej na www.legalnakultura.pl
1. Oczami fizyki ......................................................................................................................<br />
2. Otaczajcy nas wiat ........................................................................................................<br />
3. Oddziaywanie co to znaczy ........................................................................................<br />
4. Siy wok nas ....................................................................................................................<br />
5. Wicej ni jedna sia .........................................................................................................<br />
6. Wzajemno oddziaywa ...............................................................................................<br />
Test powtrzeniowy I .............................................................................................................<br />
<br />
7. Ciecze i gazy .......................................................................................................................<br />
8. Gsto materii .................................................................................................................<br />
9. Wyznaczanie gstoci .......................................................................................................<br />
10. Sia parcia i cinienie ........................................................................................................<br />
11. Cinienie a pole powierzchni ...........................................................................................<br />
12. Cinienie hydrostatyczne .................................................................................................<br />
13. Sia wyporu. Pywanie cia ................................................................................................<br />
Test powtrzeniowy II ..........................................................................................................<br />
<br />
14. Czas i droga .......................................................................................................................<br />
15. Wzgldno ruchu ............................................................................................................<br />
16. Rodzaje ruchu. Prdko ciaa ........................................................................................<br />
17. Wyznaczanie prdkoci ....................................................................................................<br />
18. Pierwsza zasada dynamiki. Siy oporu ruchu ................................................................<br />
19. Tworzenie wykresw ruchu .............................................................................................<br />
Test powtrzeniowy III ..........................................................................................................<br />
<br />
20. Ruch przyspieszony ..........................................................................................................<br />
21. Ruch opniony ................................................................................................................<br />
22. Sia tarcia i ruch .................................................................................................................<br />
23. Druga zasada dynamiki ....................................................................................................<br />
24. Wykresy ruchu jednostajnie zmiennego ........................................................................<br />
25. Rozwizywanie zada ......................................................................................................<br />
Test powtrzeniowy I<br />
..........................................................................................................
26. Praca mechaniczna i zmiana energii ...............................................................................<br />
27. Energia kinetyczna i energia potencjalna .......................................................................<br />
28. Moc ......................................................................................................................................<br />
29. Spadek swobodny .............................................................................................................<br />
Test powtrzeniowy .............................................................................................................<br />
<br />
30. Wszystko ma temperatur ............................................................................................ 5<br />
31. Termometry i pomiar temperatury .............................................................................. 7<br />
32. Energia wewntrzna ....................................................................................................... 9<br />
33. Ciepo waciwe ............................................................................................................ 10<br />
34. Stany skupienia a temperatura .................................................................................. 14<br />
35. Energia podczas zmian stanu skupienia ................................................................... 19<br />
36. Transport ciepa ........................................................................................................... 20<br />
37. Kinetyczno-molekularny model budowy materii… ................................................... 21<br />
Test powtrzeniowy I ...................................................................................................... 24<br />
powii i wskawki o aa .............................................................................. 27<br />
Tabele ........................................................................................................................................<br />
<br />
atwe<br />
rednio trudne<br />
trudne<br />
D<br />
W<br />
Taki symbol rozpoczyna wizk zada,<br />
czyli kilka zada, ktre s poprzedzone<br />
jedn wspln informacj.<br />
Taki symbol oznacza zadanie<br />
dowiadczalne.<br />
Treci onacone w aki sposb sanowi awaro preenowaneo<br />
raenu bioru aa.
VI. ZJAWISKA CIEPLNE<br />
30. <br />
• Oce prawdziwo poniszych zda. Wybierz P, jeli zdanie jest prawdziwe, albo F jeli<br />
jest faszywe.<br />
1.<br />
Czsteczki tlenu poruszaj si z wiksz redni prdkoci w mrony zimowy<br />
poranek ni w upalne letnie popoudnie.<br />
P<br />
F<br />
2.<br />
Podczas podgrzewania wody w czajniku ronie rednia warto prdkoci<br />
czsteczek tej wody.<br />
P<br />
F<br />
3. Dwa ciaa o takiej samej temperaturze po zetkniciu przekazuj sobie energi. P F<br />
4.<br />
Gdy dwa ciaa o rnym stanie skupienia s w rwnowadze termicznej, to ich<br />
temperatury s takie same.<br />
P<br />
F<br />
• Poniej opisano przykady zetknicia cia fizycznych o rnych temperaturach. W ktrej<br />
sytuacji ciaa osigaj rwnowag termiczn<br />
Wybierz wszystkie poprawne odpowiedzi.<br />
A. Stygnicie herbaty do osignicia przez ni temperatury otoczenia.<br />
B. anurzenie palca na krtk chwil w gorcym mleku w celu sprawdzenia jego temperatury.<br />
C. Ogrzewanie stalowych kulek przez umieszczenie ich w gorcej wodzie.<br />
D. Woenie rozgrzanej do czerwonoci stalowej podkowy na chwil do mieszaniny wody z lodem<br />
w celu jej schodzenia.<br />
E. Po wyjciu z sauny krtka kpiel pod prysznicem w lodowatej wodzie.<br />
W<br />
I 3.3.<br />
Dyfuzja<br />
Dyfuzja jest procesem samoistnego przemieszczania si czsteczek na skutek zderze<br />
z innymi czsteczkami. derzenia te mog zachodzi zarwno pomidzy dyfundujcymi<br />
czsteczkami, jak i czsteczkami orodka, w ktrym odbywa si dyfuzja. …<br />
Typowym dowiadczeniem demonstrujcym makroskopow dyfuzj jest umieszczenie<br />
w szklance wody kropli atramentu.<br />
5
Wraz z upywem czasu stenie atramentu wyrwnuje si, a woda w caej swojej<br />
objtoci zostaje zabarwiona. Metody eksperymentalne pozwalaj nie tylko na<br />
obserwacj makroskopowej dyfuzji, ale take na obserwacj i ledzenie ruchu pojedynczych<br />
czsteczek, wywoanego licznymi, nieregularnymi zderzeniami z czsteczkami<br />
otoczenia.<br />
Stwierdzenie, e dyfuzja jest wywoana licznymi, chaotycznymi zderzeniami midzy<br />
czsteczkami cieczy lub gazu, wydaje si obecnie oczywiste ze wzgldu na niekwestionowan<br />
atomistyczn budow materii. Jednak nie zawsze tak byo. W 1785 roku<br />
holenderski fizjolog, biolog i chemik Jan Ingenhousz opisa nieregularny ruch pyu<br />
wglowego na powierzchni alkoholu. Podobnych stwierdze dokona szkocki botanik<br />
Robert Brown w roku 1827, obserwujc ruch zawiesiny pykw rolinnych oraz czsteczek<br />
nieorganicznych w wodzie. Jego obserwacje wykluczyy organiczn przyczyn<br />
ruchu, ale ani Ingenhousz, ani Brown nie podali wytumaczenia chaotycznych, nieregularnych<br />
przemieszcze obserwowanych czsteczek. Na wytumaczenie ruchw<br />
Browna trzeba byo zaczeka do pocztku wieku.<br />
Fragmenty artykuu: Bartomiej Dybiec, ,<br />
Foton nr 129, lato 2015<br />
• Oce prawdziwo poniszych zda. Wybierz P, jeli zdanie jest prawdziwe, albo<br />
F jeli jest faszywe.<br />
1. jawisko dyfuzji jest konsekwencj atomistycznej budowy materii. P F<br />
2. Robert Brown jako pierwszy dostrzeg i opisa zjawisko dyfuzji. P F<br />
3.<br />
Ruchami Browna nazywamy samoistne przemieszczanie si czsteczek na<br />
skutek zderze z innymi czsteczkami.<br />
P<br />
F<br />
••<br />
Wybierz waciwe dokoczenie zdania spord wariantw A–C oraz jego<br />
poprawne uzasadnienie spord wariantw 1–3.<br />
Wraz ze wzrostem temperatury cieczy tempo dyfuzji<br />
A. maleje,<br />
1. jest coraz wiksza.<br />
B. ronie,<br />
poniewa rednia<br />
prdko chaotycznego 2. pozostaje bez zmian.<br />
ruchu czsteczek<br />
C. pozostaje bez zmian, 3. jest coraz mniejsza.<br />
•• Wybierz waciwe dokoczenie zdania.<br />
Ruchami Browna nazywamy chaotyczne ruchy<br />
A. czsteczek orodka, w ktrym znajduje si moliwa do obserwowania czsteczka.<br />
B. organizmw ywych w otoczeniu czsteczek orodka.<br />
C. moliwej do obserwowania czsteczki, wywoane zderzeniami z czsteczkami orodka.<br />
D. moliwych do obserwowania czsteczek ciaa staego.<br />
6 VI. ZJAWISKA CIEPLNE
••<br />
W poniszej tabeli podano wsprzdne (x, y) pooenia na paszczynie pewnej<br />
dyfundujcej drobiny w danych chwilach czasu (t). Sporzd wykres ilustrujcy ruch<br />
drobiny w ukadzie wsprzdnych, podobnym jak na rysunku – najlepiej na papierze<br />
milimetrowym. Uyj tej samej skali na obu osiach.<br />
t (s) 0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0<br />
x (nm) 0 0,60 0,70 1,4 2,0 1,4 2,0 2,0 3,0<br />
y (nm) 0 0,80 1,2 1,4 1,0 2,0 2,0 1,7 3,0<br />
y (nm)<br />
x (nm)<br />
•••<br />
Skorzystaj z informacji podanych w tabeli w poprzednim zadaniu (jeeli znasz<br />
twierdzenie Pitagorasa) lub ze sporzdzonego wykresu oraz linijki, aby okreli odlegoci<br />
() drobiny od pocztkowego pooenia w poszczeglnych chwilach ruchu. Wyniki<br />
zapisz w poniszej tabeli z dokadnoci do dwch cyfr znaczcych.<br />
t (s) 0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0<br />
r (nm) 0,0<br />
3. Termometry i pomiar temperatury<br />
• Uzupenij tabel. Wpisz odpowiednie wartoci temperatury w skali Celsjusza oraz skali Kelvina.<br />
Zjawisko<br />
<br />
<br />
1013 hPa)<br />
krzepnicie<br />
tlenu<br />
wrzenie<br />
azotu<br />
krzepnicie<br />
alkoholu<br />
metylowego<br />
topnienie<br />
oowiu<br />
wrzenie<br />
rtci<br />
–219 C –97 C 328 C<br />
77 K 630 K<br />
• Najwysza temperatura powietrza w pewien letni dzie wynosia 300 K. W nocy temperatura<br />
osigna najnisz warto 16 C. Oblicz rnic midzy najwysz i najnisz temperatur<br />
dobow w opisanej sytuacji. Wyra t rnic w skali Celsjusza i skali Kelvina.<br />
7
• Oce prawdziwo poniszych zda. Wybierz P, jeli zdanie jest prawdziwe, albo F jeli<br />
jest faszywe.<br />
1.<br />
Przy cinieniu atmosferycznym rwnym 1013 hPa woda zamarza w temperaturze<br />
ok. 273 K.<br />
P<br />
F<br />
2. Nie mona schodzi wody do temperatury –350 C. P F<br />
3. Jeeli temperatura wody spada o 6 C, to oznacza, e spada o 279 K. P F<br />
W<br />
Ifaj zaa ..<br />
Termometr Galileusza<br />
Termometr Galileusza to szklana kolumienka wypeniona<br />
bezbarwn ciecz, w ktrej pywaj baki czciowo wypenione<br />
zabarwion ciecz. W niskiej temperaturze wszystkie<br />
baki pywaj, w wysokiej – wszystkie ton. Termometr jest<br />
najbardziej przydatny na wiosn, kiedy temperatura jest ju<br />
dodatnia, ale nie przekracza 34 C. a pocztek prawdziwej<br />
wiosny mona by wic przyj moment, kiedy w samo<br />
poudnie jedna z baniek – ta wskazujca 17 C – zatonie ….<br />
Dlaczego na wiosn jedna baka tonie, a latem ton prawie<br />
wszystkie Wyjaniajc najprociej: ze wzrostem temperatury<br />
ciecz w kolumience si rozszerza, jej gsto maleje<br />
i pojemniczki ton.<br />
Kto moe zada pytanie: Czy wewntrz pojemniczkw ciecz<br />
si nie rozszerza Oczywicie, e tak, ale nie wpywa to na<br />
objto caej baki. Objto baki jest okrelona jedynie<br />
przez rozszerzalno szka. Wspczynnik rozszerzalnoci szka<br />
jest rzdu 0,000001 1<br />
C , a cieczy w kolumience termometru jest<br />
rzdu 0,0001 1<br />
C .<br />
Ciecz w kolumience wraz ze wzrostem temperatury rozszerza si bardziej ni baka<br />
i przy praktycznie tej samej objtoci baki sia wyporu maleje – baka tonie.<br />
Fragmenty artykuu: Grzegorz Karwasz, ,<br />
Foton nr 113, lato 2011<br />
•• Oce prawdziwo poniszych zda. Wybierz P, jeli zdanie jest prawdziwe, albo<br />
F jeli jest faszywe.<br />
1. akres pomiarowy opisanego termometru wynosi od 17 C do 34 C. P F<br />
2.<br />
Wraz ze wzrostem temperatury cieczy w cylindrycznym naczyniu<br />
termometru ronie jej objto, a nie zmienia si masa.<br />
P<br />
F<br />
3. Podstaw dziaania opisanego termometru jest prawo Archimedesa. P F<br />
4.<br />
Szko rozszerza si znacznie bardziej ni woda przy takim samym wzrocie<br />
temperatury.<br />
P<br />
F<br />
8 VI. ZJAWISKA CIEPLNE
••<br />
Uzupenij zdanie. Wybierz waciwe stwierdzenie spord wariantw A–C oraz<br />
jego poprawne dokoczenie spord wariantw 1–3.<br />
godnie z prawem Archimedesa zanurzone w cieczy ciao<br />
A. traci na ciarze warto,<br />
1. masie wypartej cieczy.<br />
B.<br />
poddawane jest dziaaniu<br />
zwrconej pionowo<br />
do gry siy wyporu,<br />
ktra jest rwna<br />
2.<br />
ciarowi cieczy o objtoci<br />
zanurzonego ciaa.<br />
C. traci na wadze warto, 3. ciarowi zanurzonego ciaa.<br />
•••<br />
Przyjmij, e w kolumience termometru Galileusza znajduje si nafta o gstoci<br />
0,68 g<br />
cm 3 w temperaturze 20 C. Oblicz, jak minimaln mas powinna mie kula o objtoci<br />
2 cm 3 , aby moga zaton w nafcie i wskaza w ten sposb temperatur 20 C.<br />
••<br />
Wzr pozwalajcy wyznaczy zmian objtoci ciaa () wskutek wzrostu temperatury<br />
od temperatury pocztkowej (T 0<br />
) do temperatury kocowej () ma posta:<br />
V V 0<br />
· · (T – T 0<br />
)<br />
gdzie V 0<br />
oznacza objto ciaa w temperaturze pocztkowej, natomiast to wspczynnik<br />
rozszerzalnoci objtociowej.<br />
Oblicz, o ile zmieni si objto nafty w kolumience termometru, jeli objto tej cieczy<br />
w temperaturze T 0<br />
17 C wynosi V 0<br />
= 310 cm 3 , a temperatura wzronie od T 0<br />
do<br />
T 34 C. Do oblicze przyjmij, e wspczynnik rozszerzalnoci objtociowej nafty<br />
nafta<br />
0,0012 1<br />
C . Wynik zapisz z dokadnoci do dwch cyfr znaczcych.<br />
•• Wspczynnik rozszerzalnoci objtociowej nafty wynosi nafta<br />
0,0012 1<br />
C ,<br />
a szka szko<br />
0,000009 1<br />
C . amy, e w warunkach pocztkowych obie substancje –<br />
nafta i szko – maj tak sam objto i temperatur. Oblicz, ile razy wiksza bdzie<br />
zmiana objtoci nafty od zmiany objtoci szka przy jednakowym wzrocie temperatur<br />
tych substancji. Skorzystaj ze wzoru podanego w poprzednim zadaniu.<br />
32. <br />
• Ciau dostarczono 224 J energii w postaci ciepa. Oblicz minimaln prac wykonan nad<br />
tym ciaem, jeeli jego energia wewntrzna wzrosa o 416 J.<br />
• Nad ciaem wykonano prac 300 J i odebrano mu 320 J ciepa bez zmiany jego energii<br />
mechanicznej. Czy energia wewntrzna tego ciaa wzrosa, czy zmalaa O ile zmienia si ta<br />
energia<br />
9
• W duej sali gimnastycznej oraz w szatni zawodnikw jest taka sama temperatura.<br />
Wybierz waciwe dokoczenie zdania spord wariantw A–C oraz jego poprawne uzasadnienie<br />
spord wariantw 1–3.<br />
Energia wewntrzna caego powietrza zgromadzonego w sali gimnastycznej jest<br />
A. mniejsza ni<br />
1.<br />
B. taka sama jak<br />
energia wewntrzna<br />
powietrza w szatni,<br />
poniewa<br />
2.<br />
C. wiksza ni 3.<br />
czsteczki powietrza w sali gimnastycznej<br />
pokonuj znacznie wiksz drog ni<br />
w szatni.<br />
w sali gimnastycznej jest taka sama<br />
temperatura jak w szatni.<br />
w sali gimnastycznej jest znacznie wicej<br />
czsteczek powietrza ni w szatni.<br />
••<br />
11Temperatura wody u podstawy wodospadu<br />
jest nieco wysza ni na jego szczycie. a, e<br />
pocztkowa energia potencjalna wody podczas<br />
spadania w caoci zamienia si w jej energi<br />
wewntrzn, i oblicz przyrost energii wewntrznej<br />
kadego kilograma wody spadajcej ze szczytu do<br />
podstawy wodospadu Wilczki. Wodospad ten ma<br />
wysoko 22 m i jest pooony w Sudetach, w pobliu<br />
miejscowoci Midzygrze.<br />
Do oblicze przyjmij, e warto przyspieszenia ziemskiego g 10 m s 2 .<br />
•••<br />
1Pocisk Magnum 557 kalibru 9 o masie 8,10 g leccy z prdkoci 422 m/s wbi si<br />
w drewnian desk i w niej utkn. O ile zwikszya si energia wewntrzna deski i pocisku<br />
Jakie zaoenia przyjmujesz przy rozwizywaniu tego zadania<br />
33. <br />
• 1Oblicz ciepo waciwe piasku, jeli wiadomo, e wzrost temperatury p kilograma<br />
piasku od 10 C do 35 C wymaga dostarczenia 11 000 J energii.<br />
J<br />
•• 1Ciepo waciwe wody jest rwne 4200 kg · C .<br />
Wybierz waciwe dokoczenie zdania.<br />
agotowanie 400 g wody o temperaturze pocztkowej 22 C w czajniku, ktry w kadej sekundzie<br />
przekazuje wodzie 1800 J energii, bdzie trwao okoo<br />
A. 13 s B. 73 s C. 82 s D. 73 min<br />
10 VI. ZJAWISKA CIEPLNE
••• 1Ciepo waciwe okrela, ile energii naley dostarczy ciau o masie 1 kg, aby nastpia<br />
zmiana jego temperatury o 1 K, dlatego jednostk ciepa waciwego stosowan w tablicach<br />
J<br />
fizycznych jest kg · K . W tabeli poniej podano ciepo waciwe oraz gsto czterech substancji<br />
w rnych jednostkach. Wykonaj stosowne obliczenia i zapisz ciepo waciwe tych substancji<br />
J<br />
w kg · K . Do oblicze przyjmij, e 1 cal (czyli 1 kaloria) to 4,2 J.<br />
<br />
olej<br />
sonecznikowy<br />
tlen gliceryna mied<br />
<br />
0,50 cal<br />
g · K<br />
J<br />
1288<br />
m 3 · K<br />
J<br />
3025<br />
dm 3 · C<br />
kcal<br />
836<br />
m 3 · C<br />
g<br />
0,90<br />
cm 3<br />
<br />
( J<br />
kg · K)<br />
1,4 kg<br />
m 3<br />
1260 kg<br />
g<br />
m 3 9,0<br />
cm 3<br />
W<br />
Informacje o zaa ..<br />
Arktyczny mak<br />
Wewntrz miseczek niektrych kwiatw temperatura<br />
powietrza moe by o wiele wysza ni<br />
temperatura otoczenia. W osigniciu takiego<br />
efektu znaczco pomaga heliotropizm. jawisko<br />
polega na reakcji ruchowej organizmu,<br />
manifestujcej si tym, e kwiat w cigu dnia<br />
powoli zmienia pooenie w taki sposb, i stale<br />
zwrcony jest w stron soca. eliotropizm<br />
wspomaga dojrzewanie ziaren pyku i zapodnienie zalkw oraz pomaga ogrza<br />
zapylaczy znajdujcych si wewntrz roliny. Na przykad w miseczkach kwiatw arktycznego<br />
maku (na fotografii) dziki heliotropizmowi temperatura<br />
jest o sze stopni wysza ni wok nich.<br />
Na podstawie ksiki: Dave Goulson, Marginesy, Warszawa 2018, s. 193–194<br />
• 11Oblicz, jaka temperatura panuje wewntrz miseczki kwiatu arktycznego maku<br />
w soneczny dzie, jeli temperatura otoczenia to –2 C.<br />
• 1wystpuje gwnie na terenie Svalbardu (norweskiej prowincji<br />
w Arktyce), gdzie rednia roczna temperatura powietrza wynosi –4 C.<br />
Wybierz waciwe dokoczenie zdania.<br />
Temperatura –4 C wyraona w skali Kelvina i zapisana z dokadnoci do trzech cyfr<br />
znaczcych jest rwna<br />
A. 269 K B. 4 K C. 277 K D. 273 K<br />
11
••<br />
1Oce prawdziwo poniszych zda. Wybierz P, jeli zdanie jest prawdziwe,<br />
albo F jeli jest faszywe.<br />
1.<br />
W bezwietrzny, soneczny dzie czsteczki powietrza wewntrz kwiatu<br />
arktycznego maku poruszaj si z wiksz prdkoci ni czsteczki<br />
powietrza wok kwiatu.<br />
P<br />
F<br />
2.<br />
Powietrze wewntrz kwiatu arktycznego maku jest w rwnowadze<br />
termicznej z otoczeniem przy kadej pogodzie.<br />
P<br />
F<br />
3.<br />
Rnica temperatury o sze stopni w skali Celsjusza odpowiada rnicy<br />
o sze kelwinw.<br />
P<br />
F<br />
•• 1Przyjmij, e objto powietrza wypeniajcego miseczk kwiatu to 1,8 cm 3 ,<br />
i oblicz, ile energii potrzeba do podniesienia temperatury tego powietrza o 6 C. Do oblicze<br />
przyjmij, e ciepo waciwe powietrza wynosi 1 kg · C, a jego gsto to 1,2<br />
kJ<br />
kg<br />
m 3 .<br />
Informacje o zaa ..<br />
Wyznaczanie ciea acieo monety<br />
Na szkolnym konkursie fizycznym uczniowie wyznaczali ciepo waciwe materiau, z ktrego<br />
wykonano monety 1-zotowe. Mieli do dyspozycji: czajnik z zimn wod, kubek<br />
styropianowy z wieczkiem, pi monet o znanej masie 5,0 g kada, termometr elektroniczny<br />
o dokadnoci 0,1 C oraz cylinder miarowy z podziak 1 ml. nali rwnie nastpujce<br />
waciwoci wody: ciepo waciwe w<br />
J<br />
4200 kg · C i gsto d w 1,0 g ml .<br />
•• 17.1. Uczniowie zaczli od zaprojektowania dowiadczenia i zapisania w tabeli<br />
w kolejnoci chronologicznej czynnoci, jakie naley wykona.<br />
Lp. <br />
1. Odczytanie temperatury pokojowej na termometrze.<br />
2.<br />
Odmierzenie 200 ml (czyli 200 g) zimnej wody za pomoc cylindra miarowego,<br />
nastpnie przelanie jej do kubka i zaznaczenie na nim dugopisem poziomu<br />
wody odpowiadajcemu 200 ml.<br />
12 VI. ZJAWISKA CIEPLNE
Lp. <br />
3. Przelanie wody z kubka do czajnika i zagotowanie wody.<br />
4. Wlanie 200 g gorcej wody do kubka i pomiar temperatury tej wody.<br />
5.<br />
Wrzucenie do kubka 5 monet, przykrycie kubka przykrywk i odczekanie<br />
dwch minut.<br />
6. djcie pokrywki i zmierzenie temperatury wody.<br />
Podczas dyskusji nad sposobem wykonania zadania uczniowie mieli uzasadni potrzeb<br />
wykonania poszczeglnych czynnoci. Przyporzdkuj wymienione poniej<br />
uzasadnienia AF czynnociom 16; wpisz w ostatniej kolumnie tabeli odpowiednie<br />
oznaczenia literowe.<br />
A. Aby unikn pomiaru objtoci gorcej wody w cylindrze, co mogoby spowodowa<br />
jego uszkodzenie.<br />
B. W celu zwikszenia temperatury wody.<br />
C. eby pozna temperatur pocztkow monet.<br />
D. W celu stworzenia sytuacji, w ktrej monety ogrzewaj si dziki przepywowi ciepa<br />
od gorcej wody a do ustalenia si rwnowagi termicznej.<br />
E. eby dowiedzie si, jaka jest temperatura wody przed wrzuceniem monet.<br />
F. eby pozna temperatur monet i wody w rwnowadze termicznej.<br />
••• 17.2. W tabeli przedstawiono wyniki pomiarw wykonanych przez uczniw. Niepewnoci<br />
pomiarw wynikaj z dokadnoci uytych przyrzdw.<br />
Temperatura pocztkowa monet<br />
Temperatura wody przed wrzuceniem monet<br />
Temperatura wody i monet w rwnowadze termicznej<br />
Masa wody<br />
T m<br />
20,1 C 0,1 C<br />
T w<br />
94,5 C 0,1 C<br />
T r<br />
93,5 C 0,1 C<br />
m 200 g 1 g<br />
Przyjmij, e zmiana temperatury wody po wrzuceniu monet bya wycznie wynikiem<br />
przepywu ciepa od gorcej wody do monet (czyli nie byo przepywu ciepa do otoczenia).<br />
Wykonaj odpowiednie obliczenia i uzupenij ponisz tabel. Oszacuj niepewnoci<br />
pomiarowe jako wiksz z rnic midzy wartoci otrzyman z pomiarw a najwiksz<br />
lub najmniejsz wartoci, jak mona otrzyma z oblicze dla skrajnych wartoci<br />
wyznaczonej wielkoci fizycznej po uwzgldnieniu niepewnoci. (Porwnaj: podrcznik<br />
, klasa 7, s. 66).<br />
1. miana temperatury wody w wyniku oddania ciepa monetom T w<br />
±<br />
2. miana temperatury monet w wyniku pobrania ciepa od wody T m<br />
±<br />
3. Ilo ciepa przekazana monetom przez ciep wod p<br />
±<br />
4. Ciepo waciwe monet wm<br />
±<br />
13
•••<br />
17.3. Skorzystaj z wynikw oblicze otrzymanych w zadaniu 17.2 i oce prawdziwo<br />
poniszych zda. Wybierz P, jeli zdanie jest prawdziwe, albo F jeli jest faszywe.<br />
1.<br />
Najwikszy wpyw na niepewno pomiaru ciepa waciwego monet ma<br />
niepewno pomiaru zmiany temperatury gorcej wody po wrzuceniu do<br />
niej monet.<br />
P<br />
F<br />
2.<br />
Dokadno pomiaru ciepa waciwego monet mona zwikszy, jeeli<br />
zmniejszy si liczb monet wrzuconych do wody.<br />
P<br />
F<br />
3.<br />
Niepewno pomiarowa ciepa waciwego wzronie, jeli uyjemy<br />
termometru wskazujcego temperatur z dokadnoci do 0,01 °C.<br />
P<br />
F<br />
4.<br />
Niepewno pomiarow mona zmniejszy dziki obnieniu temperatury<br />
pocztkowej monet, na przykad przez wrzucenie ich do wody z lodem.<br />
P<br />
F<br />
•••<br />
17.4. Samodzielnie wykonaj analogiczne dowiadczenie i wyznacz ciepo waciwe<br />
materiau, z ktrego wykonane s monety 5-groszowe. Wiadomo, e masa jednej takiej<br />
monety jest rwna 2,59 g. Podczas planowania pomiarw zastanw si nad sposobami<br />
zwikszenia ich dokadnoci.<br />
3. Stany skupienia a temperatura<br />
W<br />
Informacje o zaa ..3<br />
Destylator<br />
Destylator solarny to urzdzenie do odsalania<br />
wody. Skada si z nadmuchiwanego<br />
przezroczystego stoka, umocowanego<br />
na podobnej do koa ratunkowego komorze<br />
wypornociowej, pokrytej od rodka<br />
czarnym gumowanym ptnem. Odsalacz<br />
dziaa na zasadzie destylacji: woda<br />
morska znajdujca si na czarnym ptnie,<br />
pod stokiem, ogrzewa si w promieniach<br />
soca, paruje, a potem skrapla si<br />
po wewntrznej stronie stoka. Nastpnie,<br />
ju odsolona, cieka w d, zbierajc<br />
si w rowku na obwodzie, skd spywa do<br />
worka. Szalupa bya zaopatrzona w dwanacie<br />
takich odsalaczy.<br />
Fragment ksiki: ann Martel, , Albatros A. Kuryowicz, Warszawa 2013, s. 223–224<br />
• 1.1.Wybierz waciwe dokoczenie zdania.<br />
Parowanie najlepiej nazwa<br />
A. oddziaywaniem.B. ruchem.C. stanem.D. zjawiskiem.<br />
14 VI. ZJAWISKA CIEPLNE
• 1.2.Uzupenij zdanie. Wybierz waciwe stwierdzenie spord wariantw A–C oraz<br />
jego poprawne dokoczenie spord wariantw 1–3.<br />
Skraplanie jest<br />
A. zjawiskiem,<br />
1. z ciekego na stay.<br />
B. stanem,<br />
podczas ktrego<br />
nastpuje zmiana 2. z gazowego na cieky.<br />
stanu skupienia<br />
C. oddziaywaniem, 3. ze staego na gazowy.<br />
•• 1.3.aznacz na szkicu przedstawiajcym przekrj destylatora opisanego w tekcie<br />
elementy: 1. miejsce z wod son, 2. nadmuchiwany przezroczysty stoek, 3. komora<br />
wypornociowa, 4. rowek ze sodk wod, 5. worek na sodk wod.<br />
Na swoim rysunku zaznacz strzakami dwa zachodzce procesy: A. parowania, B. skraplania.<br />
W<br />
Informacje o zaa ..<br />
Cieky kryszta<br />
… Syszymy, e znajomy albo ssiad kupi<br />
telewizor ciekokrystaliczny. Wczeniej mwio<br />
si o ekranach, kalkulatorach czy zegarkach<br />
z wywietlaczami ciekokrystalicznymi. …<br />
W szkole uczymy si, e istniej trzy stany skupienia:<br />
stay, cieky i gazowy. Gdy podwyszamy<br />
temperatur krysztau, wwczas w pewnej<br />
okrelonej temperaturze moe nastpi<br />
przejcie do stanu ciekego. Mwimy wtedy,<br />
e nastpio przejcie fazowe zwane topnieniem.<br />
Gdy dalej bdziemy zwiksza temperatur,<br />
moe nastpi kolejna przemiana fazowa<br />
(zwana parowaniem) i nasza substancja przejdzie<br />
ze stanu (fazy) ciekego do stanu gazowego.<br />
Obraz ciekego krysztau w mikroskopie<br />
polaryzacyjnym<br />
astanwmy si, co si dzieje z punktu widzenia moleku 1 w trakcie topnienia. W fazie<br />
staej molekuy znajduj si w ustalonych miejscach, ich rodki cikoci s uporzdkowane<br />
(tworz sie krystaliczn), a czsteczki nie mog si obraca (czyli nie maj swobody<br />
rotacji). Natomiast w cieczy molekuy mog:<br />
przesuwa si wzgldem siebie, ich rodki cikoci nie s uporzdkowane,<br />
obraca si wok dowolnej osi. …<br />
15
W przypadku topnienia substancji ciekokrystalicznej oba te procesy nie zachodz w tej<br />
samej temperaturze. Najpierw, w temperaturze topnienia, czsteczki uzyskuj swobod<br />
translacji, czyli substancja moe pyn …, ale molekuy nie mog si obraca<br />
wok dowolnej osi. Substancja znajduje si w fazie ciekokrystalicznej. Pniej, w temperaturze<br />
klarownoci, molekuy uzyskuj rwnie swobod rotacji. Substancja staje<br />
si zwyk ciecz ….<br />
… Austriacki botanik Friedrich Reinitzer przeprowadzi badania nad topnieniem benzoesanu<br />
cholesterylu. auway on, e substancja ta topi si w inny sposb ni ld: najpierw<br />
powstaje mtna ciecz, ktra dopiero w pewnej wyszej temperaturze staje si<br />
zwyk, przezroczyst ciecz. Rok pniej niemiecki fizyk Otto Lehmann zbada t niezwyk<br />
mtn ciecz …. Benzoesan cholesterylu nie zachowywa si ... pomidzy temperaturami<br />
topnienia i klarownoci 2 jak zwyka ciecz …. Wprawdzie tak jak ona mg<br />
pyn, ale rwnoczenie wykazywa pewne cechy charakterystyczne dla krysztaw,<br />
i z tego wanie powodu Lehmann nazwa t … ciecz ciekym krysztaem.<br />
Fragmenty artykuu: Joanna Janik, ,<br />
Foton nr 94, jesie 2006<br />
1<br />
Molekua to inaczej czsteczka, drobina lub korpuskua. Tych nazw uywa si zamiennie.<br />
2<br />
Temperatura, w ktrej ciecz z pocztkowo mtnej staje si bezbarwna.<br />
• 1.1.Uzupenij zdanie. Wybierz waciwe stwierdzenie spord wariantw A–C oraz<br />
jego poprawne dokoczenie spord wariantw 1–3.<br />
Temperatura krzepnicia substancji krystalicznej jest zawsze<br />
A. mniejsza od temperatury,<br />
1. topnienia.<br />
B. taka sama jak temperatura,<br />
w ktrej zachodzi<br />
zjawisko<br />
2. stygnicia.<br />
C. wiksza od temperatury, 3. rozpuszczania.<br />
• 1.2.Wybierz waciwe dokoczenie zdania.<br />
Podczas ogrzewania benzoesanu cholesterylu po osigniciu temperatury topnienia<br />
A. ma miejsce przejcie ze stanu ciekego w stay.<br />
B. zachodzi przemiana fazy staej w faz ciekokrystaliczn.<br />
C. obserwujemy sublimacj.<br />
•• 1.3.Oce prawdziwo poniszych zda. Wybierz P, jeli zdanie jest prawdziwe,<br />
albo F jeli jest faszywe.<br />
1. Przemiana fazowa to okrelenie oznaczajce zmian stanu skupienia. P F<br />
2.<br />
W ciele staym molekuy znajduj si w okrelonych miejscach, ale mog<br />
si obraca.<br />
P<br />
F<br />
3. Cieky kryszta ma cechy zarwno cieczy, jak i ciaa staego. P F<br />
16 VI. ZJAWISKA CIEPLNE
•• 1.4.Wybierz waciwe dokoczenie zdania.<br />
Ciekym krysztaem nazywamy substancj, ktrej czsteczki w stanie ciekym<br />
A. mog obraca si wok dowolnej osi i przemieszcza si wzgldem siebie w dowolnej<br />
temperaturze.<br />
B. w pewnym zakresie temperatur maj swobod przemieszczania si bez moliwoci<br />
obracania si wok dowolnej osi.<br />
C. w pewnym zakresie temperatur mog si swobodnie obraca wok dowolnej osi<br />
bez moliwoci przemieszczania si.<br />
W<br />
Informacje o zaa 20.20.<br />
Smua konensacyjna<br />
Kiedy powietrze opywa skrzyda z du prdkoci,<br />
jego temperatura i cinienie zmieniaj<br />
si. Jeeli poziom wilgotnoci jest dostatecznie<br />
wysoki, dochodzi do kondensacji pary w jdrze<br />
wirw powstajcych na kocwkach skrzyda<br />
…. Staj si one widoczne i wij si za samolotem<br />
jak szare we utkane z mgy. Para kondensuje<br />
si rwnie w innych miejscach, takich<br />
jak owiewki klap czy wsporniki mocujce silnik.<br />
Podczas startu mona zaobserwowa co, co<br />
wyglda jak strumie biaego dymu wydostajcy<br />
si z grnej czci silnika. To skroplona<br />
para wodna wytworzona przez niewidoczne<br />
prdy wok wspornika.<br />
Kiedy indziej tu nad powierzchni skrzyda nagle pojawia si biay obok. I znw mamy<br />
tu do czynienia z kondensacj wywoan waciw kombinacj wilgotnoci, temperatury<br />
i cinienia.<br />
Fragmenty ksiki: Patrick Smith, , Muza, Warszawa 2019, s. 64<br />
• 2.1.Oce prawdziwo poniszych zda. Wybierz P, jeli zdanie jest prawdziwe,<br />
albo F jeli jest faszywe.<br />
1.<br />
Woda w stanie gazowym – para wodna – jest bezbarwna i niewidoczna<br />
goym okiem.<br />
P<br />
F<br />
2.<br />
Kondensacja, opisana w tekcie, to zjawisko skraplania polegajce na<br />
przejciu wody ze stanu gazowego w cieky.<br />
P<br />
F<br />
3.<br />
Kondensacja pary wodnej zachodzi w okrelonych warunkach,<br />
wyznaczanych przez temperatur, cinienie i wilgotno.<br />
P<br />
F<br />
4.<br />
Podczas startu samolotu z grnej czci jego silnika wydobywa si biay<br />
dym.<br />
P<br />
F<br />
17
• 2.2.Wybierz waciwe dokoczenie zdania.<br />
Jednostk cinienia nie jest<br />
A. Pa B. mmg C. bar N m<br />
•• 2.3.Wybierz waciwe dokoczenie zdania.<br />
Jednostkami cinienia, temperatury i wilgotnoci s odpowiednio:<br />
A. paskal, stopie Celsjusza i procent.<br />
B. bar, procent i stopie Fahrenheita.<br />
C. procent, kelwin i milimetr supa rtci.<br />
D. stopie Celsjusza, kelwin i paskal.<br />
••• 2.4.Przyjmij, e 1 m 3 mgy zawiera 1 g wody i skadaj si na niego tylko kropelki<br />
o objtoci 6,5 10 –14 m 3 . Oblicz, ile kropli jest w tej objtoci mgy. Do oblicze przyjmij,<br />
e gsto wody jest rwna 1,0 10 6 g m 3 .<br />
Uwaga:<br />
10 –14 1<br />
<br />
100 000 000 000 000 106 1 000 000<br />
•• 2..Samolot startuje z lotniska w Gdasku i tras do Warszawy pokonuje na<br />
wysokoci 8000 m (nazywanej wysokoci przelotow). Okrel, jaki procent pocztkowego<br />
cinienia powietrza na zewntrz samolotu stanowi cinienie na wysokoci przelotowej.<br />
Skorzystaj z poniszego wykresu, na ktrym przedstawiono zaleno cinienia<br />
atmosferycznego od wysokoci nad poziomem morza.<br />
p (hPa)<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
4 8 12<br />
16<br />
20<br />
h (km)<br />
18 VI. ZJAWISKA CIEPLNE
3. <br />
• 21.Aby zamrozi 1 kg wody w temperaturze krzepnicia, trzeba odebra 330 kJ energii<br />
wewntrznej. Oblicz, ile energii naley odebra, aby zamrozi 3 kg wody w tych samych<br />
warunkach.<br />
W<br />
Informacje o zaa 22.22.3<br />
Temeratura i cieo rzemian fazoyc yranyc sustancji<br />
<br />
<br />
<br />
(°C)<br />
<br />
<br />
( kJ<br />
kg)<br />
<br />
<br />
(°C)<br />
<br />
<br />
<br />
( kJ<br />
kg)<br />
ow 327 24,5 1750 871<br />
rt –39 11,8 357 272<br />
tlen –219 13,8 –183 213<br />
woda 0 334 100 2257<br />
zoto 1064 64,5 2800 1578<br />
••<br />
22.1.Oce prawdziwo poniszych zda. Wybierz P, jeli zdanie jest prawdziwe,<br />
albo F jeli jest faszywe.<br />
1.<br />
Spord wymienionych w tabeli substancji w temperaturze 400 C tylko<br />
zoto jest w stanie staym.<br />
P<br />
F<br />
2.<br />
Wszystkie wymienione w tabeli substancje s w stanie staym<br />
w temperaturze niszej ni 0 C.<br />
P<br />
F<br />
3.<br />
Temperatura krzepnicia tlenu to ok. 54 K, a jego temperatura skraplania<br />
jest o 36 K wysza.<br />
P<br />
F<br />
4.<br />
Do odparowania 1 kg rtci w temperaturze wrzenia potrzeba mniej energii<br />
ni do odparowania tej samej iloci wrzcej wody.<br />
P<br />
F<br />
5.<br />
Podczas krzepnicia 2 kg wody uwolni si wicej energii ni podczas<br />
krzepnicia 10 kg zota.<br />
P<br />
F<br />
••<br />
22.2.Oblicz, ile zota ulegnie stopieniu, jeli po doprowadzeniu zotej sztabki do<br />
temperatury 1064 C dostarczymy jej jeszcze 3870 J energii.<br />
••• 22.3.Oblicz, ile wody w temperaturze 100 C mona odparowa dziki energii,<br />
ktr odda kropla oowiu o masie 2 g i temperaturze 327 C podczas krzepnicia.<br />
19
•• 23.Wykres pokazuje, jak zmienia si temperatura 1 kg wody i powstaej z niej pary wodnej<br />
podczas dostarczania ciepa.<br />
T (ºC)<br />
100<br />
50<br />
0<br />
420 1000 2000 2680 3000 Q (kJ)<br />
Oce prawdziwo poniszych zda. Wybierz P, jeli zdanie jest prawdziwe, albo F jeli jest<br />
faszywe.<br />
1. Temperatura wrzenia wody z dokadnoci do trzech cyfr znaczcych wynosi 373 K. P F<br />
2.<br />
Energia potrzebna do zamiany wrzcej wody w par wodn jest mniejsza ni energia<br />
potrzebna do ogrzania takiej samej iloci wody od 0 C do 100 C.<br />
P<br />
F<br />
3. Energia potrzebna do odparowania 2 kg wody w temperaturze wrzenia wynosi 4520 kJ. P F<br />
3. <br />
W<br />
Informacje o zaa 2.2.<br />
Izolacja cieplna<br />
Aeroel w postaci proszku albo pyu jest znany prawie<br />
od stu lat. Izolacje aeroelowe wyrniaj si najlepszym<br />
wspczynnikiem przewodzenia ciepa na poziomie<br />
W<br />
0,012–0,016 m · K. To oznacza, e jeli rnica temperatur<br />
midzy obiema stronami warstwy aeroelu o gruboci<br />
1 m wynosi 1 K, to przez 1 m 2 takiej warstwy przenika jedynie<br />
od 0,012 J do 0,016 J ciepa w cigu jednej sekundy.<br />
Powszechnie uywany w budownictwie styropian ma<br />
wspczynnik przewodzenia ciepa zawarty w przedziale<br />
W<br />
0,031–0,042 m · K , a wena mineralna 0,030–0,045 W<br />
m · K .<br />
Take pianka poliuretanowa ma wikszy wspczynnik:<br />
W<br />
od 0,026 m · K do 0,029 W<br />
m · K. Dlatego stosowanie aeroelu poleca si w budownictwie<br />
energooszczdnym. Jego niski wspczynnik przewodzenia ciepa powoduje, e ciesza<br />
warstwa izolacyjna zapewnia domownikom odpowiedni komfort cieplny – dom zim<br />
wolniej traci ciepo, a podczas upaw wntrza si nie nagrzewaj.<br />
Na podstawie: www.mgprojekt.com.pl/blog/aerozel<br />
20 VI. ZJAWISKA CIEPLNE
• 24.1.Oce prawdziwo poniszych zda. Wybierz P, jeli zdanie jest prawdziwe,<br />
albo F jeli jest faszywe.<br />
1. Izolator cieplny to materia, w ktrym przepyw ciepa zachodzi szybko. P F<br />
2.<br />
Przewodnictwo cieplne zachodzi midzy ciaami lub czciami tego<br />
samego ciaa rnicymi si temperatur i pozostajcymi w kontakcie.<br />
P<br />
F<br />
3.<br />
Im mniejszy jest wspczynnik przewodzenia ciepa substancji, tym jest<br />
ona lepszym izolatorem.<br />
P<br />
F<br />
4. Styropian jest lepszym izolatorem ciepa ni aeroel. P F<br />
• 24.2. Uzupenij zdania wyrazami wybranymi spord podanych w nawiasie.<br />
Ilo energii, ktra przenika przez warstw izolatora cieplnego, jest tym wiksza, im<br />
( / ) warstwa oraz im ( / ) rnica temperatur midzy<br />
obiema stronami warstwy.<br />
••<br />
24.3.Porwnaj najwiksz warto wspczynnika przewodzenia ciepa z kadego<br />
przedziau podanego w tekcie i wybierz waciwe dokoczenie zdania.<br />
Izolatory cieplne zapisane w kolejnoci od najlepszych do najgorszych waciwoci izolacyjnych<br />
to:<br />
A. aeroel, wena mineralna, styropian, pianka poliuretanowa.<br />
B. aeroel, pianka poliuretanowa, styropian, wena mineralna.<br />
C. wena mineralna, styropian, pianka poliuretanowa, aeroel.<br />
•• 24.4.Oblicz, ile razy ciesza moe by warstwa izolacyjna wykonana z aeroelu<br />
od warstwy izolacyjnej wykonanej ze styropianu, aby ilo ciepa przenikajca przez<br />
obie warstwy bya taka sama. Do oblicze przyjmij grn granic przedziau wartoci<br />
wspczynnika przewodzenia ciepa, podanego w tekcie dla obu izolatorw.<br />
3. -molekularny model<br />
budowy materii<br />
W<br />
Informacje o zaa 2.2.<br />
Gaz ciecz i ciao stae<br />
Gaz, ciecz i ciao stae – to tradycyjny podzia stanw skupienia materii, ktry znamy ze<br />
szkoy. Gdy mylimy o tym pierwszym, od razu nasuwa nam si sowo powietrze. Gdy<br />
o tym drugim – woda w szklance. A co w przypadku cia staych Kostka lodu, krysztaek<br />
soli kuchennej, cukru, a moe diament<br />
21
Stany skupienia materii klasyfikujemy, biorc pod uwag ich objto i ksztat. W przypadku<br />
cia staych objto i ksztat s w zasadzie zachowane, w przypadku cieczy trudno<br />
zmieni objto, ale ksztat ju atwo. Natomiast substancje w stanie gazowym zajmuj<br />
ca dostpn przestrze, przyjmujc objto i ksztat naczynia, w ktrym si znajduj.<br />
gaz<br />
ciao stae<br />
ciecz<br />
Uywajc bardziej precyzyjnej terminologii, powiedzielibymy, e czsteczki gazu s<br />
cay czas w chaotycznym ruchu, odlegoci midzy nimi s due, wic oddziaywania<br />
midzyczsteczkowe sabe. Podobnie jest dla cieczy, w ktrej molekuy s rwnie<br />
cay czas w chaotycznym ruchu, jednak odlegoci midzyczsteczkowe s mniejsze,<br />
a oddziaywania pomidzy nimi – wiksze ni w gazie. W ciele staym czsteczki s unieruchomione,<br />
drgaj tylko wok pooe rwnowagi. Odlegoci midzy nimi s mae,<br />
a oddziaywania midzyczsteczkowe silne.<br />
Fragment artykuu: Karolina Adrjanowicz, <br />
Foton nr 143, zima 2018<br />
• 2.1.Na poniszym rysunku przedstawiono modelowy ukad czsteczek w ciaach<br />
o tej samej objtoci, wykonanych z tej samej substancji, ale znajdujcej si w rnym<br />
stanie skupienia.<br />
I. II. III.<br />
Wybierz waciwe dokoczenie zdania.<br />
Rysunki I, II i III przedstawiaj kolejno modele budowy:<br />
A. I – gazu, II – cieczy, III – ciaa staego.<br />
B. I – ciaa staego, II – cieczy, III – gazu.<br />
C. I – cieczy, II – ciaa staego, III – gazu.<br />
D. I – gazu, II – ciaa staego, III – cieczy.<br />
22 VI. ZJAWISKA CIEPLNE
• 2.2.W butelce o pojemnoci 0,5 litra znajdowa si gaz – dwutlenek wgla. Butelk<br />
poczono wykiem z drug, pocztkowo pust, butelk o pojemnoci 1,5 litra.<br />
Uzupenij zdanie. Wybierz waciwe stwierdzenie spord wariantw A–C oraz jego<br />
poprawne dokoczenie spord wariantw 1–3.<br />
Gaz z mniejszej butelki<br />
A.<br />
przepyn do wikszej<br />
cakowicie<br />
1. 0,5 litra.<br />
B.<br />
przepyn do wikszej<br />
czciowo<br />
i zaj czn<br />
objto<br />
2. 1,5 litra.<br />
C. nie przepyn do wikszej 3. 2 litrw.<br />
••<br />
2.3.apisz w odpowiednich kolumnach tabeli podobiestwa i rnice wystpujce<br />
midzy gazami i cieczami.<br />
<br />
<br />
<br />
••<br />
2.4.apisz w odpowiednich kolumnach tabeli podobiestwa i rnice wystpujce<br />
midzy ciaami staymi i cieczami.<br />
<br />
<br />
<br />
•• 2.Oce prawdziwo poniszych zda. Wybierz P, jeli zdanie jest prawdziwe, albo F jeli<br />
jest faszywe.<br />
1. miana stanu skupienia z ciekego na gazowy wymaga dostarczenia energii. P F<br />
2. miana staego stanu skupienia na cieky wymaga odebrania energii. P F<br />
3. Nie jest moliwa bezporednia zmiana stanu skupienia z gazowego na stay. P F<br />
4. Wzrost temperatury ciaa staego powoduje, e czsteczki tego ciaa drgaj szybciej. P F<br />
23
Test potrzenioy VI<br />
Spra si<br />
min<br />
<br />
1. 2<br />
Wybierz wszystkie poprawne dokoczenia zdania.<br />
Temperatura jest wielkoci fizyczn,<br />
A. ktra opisuje stan cieplny ciaa i zaley od redniej energii kinetycznej czsteczek tego ciaa.<br />
B. ktrej warto dla danego ciaa jest rwna sumie energii wszystkich czsteczek tego ciaa.<br />
C. ktrej warto wyraamy midzy innymi w stopniach Celsjusza.<br />
D. ktrej warto wyraona w kelwinach nie moe by ujemna.<br />
E. ktra ma tak sam warto dla rnych cia, gdy zachodzi midzy nimi wymiana energii<br />
w postaci ciepa.<br />
2. 2<br />
Drewnian desk wygadzano za pomoc<br />
szlifierki ktowej. Po zakoczeniu szlifowania<br />
energia wewntrzna tarczy szlifierki bya<br />
wiksza od jej energii wewntrznej przed rozpoczciem<br />
szlifowania o 3200 J.<br />
Oblicz prac, ktra zostaa wykonana nad tarcz<br />
szlifierki przez siy oporw, jeli podczas<br />
szlifowania oddaa ona otoczeniu 4100 J energii<br />
w postaci ciepa.<br />
3. 4<br />
W tabeli przedstawiono niektre waciwoci fizyczne cyny. Wartoci podano w odpowiednich<br />
jednostkach w zaokrgleniu do dwch cyfr znaczcych.<br />
<br />
gsto ( g<br />
cm3) 7,3<br />
ciepo waciwe ( J<br />
kg · C) 220<br />
temperatura topnienia (C) 230<br />
ciepo topnienia ( kg) J<br />
59 000<br />
Oblicz, ile ciepa trzeba dostarczy odcinkowi cynowego drutu o dugoci 10 cm i objtoci 4 cm 3<br />
o pocztkowej temperaturze 293 K, eby zwikszy jego temperatur do temperatury topnienia,<br />
a nastpnie go stopi.<br />
24 VI. ZJAWISKA CIEPLNE
4. 2<br />
Dziesi monet dwugroszowych o pocztkowej temperaturze ok. 23 C wrzucono do styropianowego<br />
naczynia wypenionego gorc wod. Po osigniciu rwnowagi termicznej midzy<br />
wod a monetami zmierzono temperatur wody termometrem cieczowym i otrzymano<br />
warto T (61 1) C.<br />
Oce prawdziwo poniszych zda. Wybierz P, jeli zdanie jest prawdziwe, albo F jeli jest<br />
faszywe.<br />
1.<br />
rednia energia kinetyczna czsteczek wody przed wrzuceniem do niej monet bya<br />
taka sama jak podczas pomiaru temperatury wody.<br />
P<br />
F<br />
2.<br />
Podczas pomiaru temperatury wody rednia energia kinetyczna czsteczek<br />
materiau, z ktrego wykonano monety, i rednia energia kinetyczna czsteczek<br />
wody byy takie same.<br />
P<br />
F<br />
3.<br />
Najmniejsza podziaka na skali termometru, ktrym mierzono temperatur wody,<br />
odpowiada zmianie temperatury o 2 C.<br />
P<br />
F<br />
4.<br />
Jeli zaoymy, e ciepo nie przepywa przez cianki naczynia, to energia<br />
wewntrzna kadej monety wzrosa o 10 wartoci energii, ktr stracia woda.<br />
P<br />
F<br />
. 2<br />
Na kuchence w garnku z grubym dnem ogrzewano<br />
olej i notowano, jak zmienia si jego<br />
temperatura. Po pewnym czasie wyczono<br />
kuchenk, ale nie przestano mierzy temperatury<br />
oleju.<br />
Poniszy wykres przedstawia zaleno temperatury<br />
oleju od czasu trwania pomiaru.<br />
T (ºC)<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0 1 2 t (min)<br />
Uzupenij tekst nazwami sposobw przepywu ciepa oraz informacjami odczytanymi<br />
z wykresu. Uyj waciwych wyrae, wybranych spord wymienionych pod tekstem.<br />
Temperatura oleju ronie w przedziale czasu od t 1<br />
<br />
do<br />
t 2<br />
<br />
zjawisku<br />
. Ciepo generowane przez kuchenk dociera do oleju dziki<br />
w materiale, z ktrego wykonano dno garnka. Ciepe<br />
25
powietrze znad powierzchni oleju unosi si dziki zjawisku .<br />
Olej stygnie take w wyniku zjawiska<br />
, dziki ktremu moglibymy<br />
zarejestrowa zmiany temperatury substancji za pomoc kamery termowizyjnej. Ilo ciepa<br />
pobrana przez olej w pierwszej minucie prowadzonego pomiaru jest<br />
ni ilo ciepa oddana przez olej w drugiej minucie pomiaru.<br />
Wyraenia do wyboru:<br />
0 min <br />
1 min <br />
2 min <br />
promieniowania <br />
przewodnictwa <br />
skraplania <br />
konwekcji<br />
mniejsza wiksza<br />
W<br />
Informacje o zaa i <br />
Gka szpilki<br />
We pan fizyk, ktra, chcc objani nam<br />
wymiary atomu, daje taki przykad. W gwce<br />
szpilki jest osiem sekstylionw 1 atomw. Gdybymy<br />
co sekund odrzucali z tej gwki po<br />
milionie atomw, w takim razie skoczyliby-<br />
my nasz rachunek w cigu dwustu pidziesiciu<br />
trzech tysicy lat... Nie dziw, e po tego<br />
rodzaju rachunku Clerk Maxwell powiedzia:<br />
To, co widzimy, zrobione jest z tego, czego si<br />
nie widzi.<br />
Fragment ksiki: Bolesaw Prus, , pl.wikisource.org/wiki/Strona:PLBolesC582awPrus-<br />
Emancypantki04.djvu/273, pisownia uwspczeniona<br />
1<br />
Sekstylion wedug autora powieci to 1 000 000 000 000 000 000 000 10 21 .<br />
. 1<br />
Oce prawdziwo poniszych zda. Wybierz P, jeli zdanie jest prawdziwe, albo F jeli jest<br />
faszywe.<br />
1. Atomy w gwce szpilki mog swobodnie przemieszcza si wzgldem siebie. P F<br />
2.<br />
W gwce szpilki znajduje si mniej atomw ni w pcherzyku powietrza o tej<br />
samej objtoci.<br />
P<br />
F<br />
7. 2<br />
Przeprowad stosowne obliczenia i sprawd, czy podany przez Bolesawa Prusa czas zabierania<br />
kolejnych porcji atomw z gwki szpilki zosta oszacowany poprawnie.<br />
26 VI. ZJAWISKA CIEPLNE
powiei i wskawki o aa<br />
VI. Zjawiska cieplne<br />
30. ssko a eperaur<br />
1.1F, 2P, 3F, 4P<br />
2.A, C<br />
3.1.1P, 2F, 3P<br />
3.2.B1<br />
3.3.C<br />
3.5.<br />
t (s) 0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0<br />
r (nm) 0,0 1,0 1,4 2,0 2,2 2,4 2,8 2,6 4,2<br />
31. Termometry i pomiar temperatury<br />
4.<br />
Zjawisko<br />
<br />
<br />
1013 hPa)<br />
krzepnicie<br />
tlenu<br />
wrzenie<br />
azotu<br />
krzepnicie<br />
alkoholu<br />
metylowego<br />
topnienie<br />
oowiu<br />
wrzenie rtci<br />
Skala Celsjusza –219 C –196 C –97 C 328 C 357 C<br />
Skala Kelvina 54 K 77 K 176 K 601 K 630 K<br />
5.T 11 C 11 K<br />
6.1P, 2P, 3F<br />
7.1.1P, 2P, 3P, 4F<br />
7.2.B2<br />
7.3.1,36 g<br />
7.4.V 6,3 cm 3<br />
7.5.ok. 133 razy<br />
32. neria wewntrna<br />
8.192 J<br />
9.malaa o 20 J.<br />
10.C3<br />
11.220 J<br />
12. W przyblieniu o 721 J. Energia kinetyczna pocisku w caoci zamienia si w energi<br />
wewntrzn pocisku i deski.<br />
33. Ciepo waciwe<br />
J<br />
13.880 kg · C<br />
14.B<br />
27
15.<br />
<br />
olej<br />
sonecznikowy<br />
tlen gliceryna mied<br />
<br />
0,50 cal<br />
g · K<br />
J<br />
1288<br />
m 3 · K<br />
J<br />
3025<br />
dm 3 · C<br />
836 kcal<br />
m 3 · C<br />
<br />
0,90 g<br />
cm 3<br />
1,4 kg<br />
m 3<br />
1260 kg<br />
m 3<br />
9,0 g<br />
cm 3<br />
( J<br />
kg · K) 2100 920 2400 390<br />
16.1.4 C<br />
16.2.A<br />
16.3.1P, 2F, 4P<br />
16.4.ok. 0,013 J 13 mJ<br />
17.1.1C, 2A, 3B, 4E, 5D, 6F<br />
17.2. 1. T w<br />
1,0 C 0,2 C; 2. T m<br />
73,4 C 0,2 C; 3. p<br />
840 J 170 J;<br />
J<br />
4. wm<br />
(460 90) kg · C<br />
17.3.1P, 2F, 3F, 4P<br />
34. Stany skupienia a temperatura<br />
18.1.D<br />
18.2.A2<br />
19.1.B1<br />
19.2.B<br />
19.3.1P, 2F, 3P<br />
19.4.B<br />
20.1.1P, 2P, 3P, 4F<br />
20.2.D<br />
20.3.A<br />
20.4.1,5 10 7<br />
20.5.ok. 40 <br />
35. Energia podczas zmian stanu skupienia<br />
21.990 kJ<br />
22.1.1P, 2F, 3P, 4P, 5P<br />
22.2.0,06 kg<br />
22.3.ok. 0,02 g<br />
23.1P, 2F, 3P<br />
36. Transport ciepa<br />
24.1.1F, 2P, 3P, 4F<br />
24.2.ciesza; wiksza<br />
24.3.B<br />
24.4.ok. 2,6 razy<br />
28
37.inetycznomolekularny model budowy materii<br />
25.1.B<br />
25.2.B3<br />
26.1P, 2F, 3F, 4P<br />
Test powtórzeniowy<br />
Nr<br />
zadania<br />
<br />
<br />
1. A, C, D<br />
2. 7300 J<br />
3. ok. 3100 J<br />
4. 1F, 2P, 3F, 4P<br />
2 p. podanie poprawnej odpowiedzi.<br />
1 p. wskazanie dwch spord trzech poprawnych odpowiedzi<br />
bez wskazania adnej bdnej.<br />
0 p. brak spenienia powyszych kryteriw.<br />
2 p. zapisanie dziaania 3200 J 4100 J oraz prawidowy wynik<br />
wraz z jednostk.<br />
1 p. podanie poprawnej odpowiedzi z jednostk bez zapisania<br />
dziaania lub zapisanie dziaania bez podania poprawnej<br />
odpowiedzi.<br />
0 p. brak spenienia powyszych kryteriw.<br />
4 p. poprawne obliczenia oraz prawidowy wynik wraz z jednostk.<br />
3 p. poprawna metoda obliczenia ciepa potrzebnego do<br />
zwikszenia temperatury drutu o 210 C oraz poprawna<br />
metoda obliczenia ciepa potrzebnego do jego stopienia.<br />
2 p. poprawna metoda obliczenia ciepa potrzebnego do<br />
zwikszenia temperatury drutu o 210 C lub poprawna<br />
metoda obliczenia ciepa potrzebnego do jego stopienia<br />
z uwzgldnieniem masy drutu wynoszcej ok. 29 g.<br />
1 p. zapisanie wzoru na ciepo potrzebne do zwikszenia<br />
temperatury drutu oraz obliczenie rnicy temperatur<br />
midzy temperatur pocztkow a temperatur topnienia<br />
T 210 C lub obliczenie masy drutu m 29 g.<br />
0 p. brak spenienia powyszych kryteriw.<br />
2 p. poprawna odpowied w czterech zdaniach.<br />
1 p. poprawna odpowied przynajmniej w dwch zdaniach.<br />
0 p. brak spenienia powyszych kryteriw.<br />
5.<br />
0 min, 1 min,<br />
przewodnictwa,<br />
konwekcji, promieniowania,<br />
wiksza<br />
2 p. poprawne uzupenienie w kadym miejscu.<br />
1 p. poprawne uzupenienie przynajmniej w trzech miejscach.<br />
0 p. brak spenienia powyszych kryteriw.<br />
6. 1F, 2F<br />
1 p. poprawna odpowied w obu zdaniach.<br />
0 p. brak spenienia powyszych kryteriw.<br />
7.<br />
Nie, czas ten wynosi<br />
ok. 254 milionw lat.<br />
2 p. poprawne obliczenia i poprawny wniosek.<br />
1 p. poprawne obliczenie czasu w sekundach:<br />
t 8 000 000 000 000 000 s 8 10 15 s, bd rachunkowy<br />
w przeliczeniu na lata i zapisanie wniosku zgodnego<br />
z otrzymanym wynikiem.<br />
0 p. brak spenienia powyszych kryteriw.<br />
29
SPOSÓBNOWOŚĆ<br />
NA<br />
FIZYKE<br />
2023<br />
7<br />
Poradnik nauczyciela<br />
<br />
wsip.pl<br />
sklep.wsip.pl<br />
infolinia: 801 220 555