Контрольна робота складена у трьох випадках. Відповіді додаються. За виконання роботи учням необхідно видати таблицю щільностей. При складанні контрольної роботи були використані завдання з книги "Контроль знань учнів з фізики" за редакцією В, Р, Розумовського та Р.Ф. Кривошаповий.
Перегляд вмісту документа
«Контрольна робота з фізики "Архімедова сила та умови плавання тіл" (7 клас)»
Контрольна робота з фізики для учнів 7 класу
Архімедова сила та умови плавання тіл
Iваріант
1. Визначте виштовхувальну силу, що діє на камінь об'ємом 0,5 м 3 у воді.
2. Яку силу потрібно докласти, щоб утримати у воді сталеву рейку об'ємом 0,7 м 3 ?
3. У посудину налиті три рідини, що не змішуються між собою: вода, спирт, ртуть. Яким чином вони розташувалися? Відповідь обґрунтуйте.
IIваріант
1. Шматок граніту об'ємом 10 дм 2 занурений у воду. Яку силу потрібно докласти, щоб утримати його у воді?
2. Брусок, що має форму прямокутного паралелепіпеда, опустили в бензин. Його розміри 4х5х10 см. Визначте силу, що виштовхує, що діє на брусок.
3. У рідку ртуть помістили алюмінієвий 1, сталевий 2 і 3 платиновий кульки однакового об'єму. Як розташуються кульки у рідині?
IIIваріант
1. Дерев'яний брусок об'ємом 80 см 3 плаває на поверхні гасу, наполовину занурившись у нього. Яка архімедова сила, що діє на нього?
2. Гранітний бруківка, прикріплений до пружини динамометра, занурений у воду. Об'єм бруківки 0,004 м 3 . Яку силу вказує динамометр?
3. У якій воді легше плавати: морський чи річковий? Чому?
| № завдання | |||
| варіант 1 | зверху – спирт потім – вода на дні - ртуть |
||
| варіант 2 | спливе майже весь - 1 наполовину зануриться – 2 потоне - 3 |
||
| варіант 3 | у морській воді плавати легше, т.к. вона солена і щільність у неї більша, отже, і F А більша. |
Колись ртуть вважалася панацеєю від усіх хвороб та еліксиром безсмертя, але ж вона була причиною «хвороби старого капелюшника». Ртуть занапастила Івана Грозного і назавжди виводила літаки з експлуатації.
Така важка, що не підняти
Ртуть - речовина, що має велику питому вагу і велику щільність. Якщо ви спробуєте хоча б підняти 10-літрове відро, наповнене ртуттю, то у вас нічого не вийде. Вперше вага ртуті в 1627 виміряв Роберт Бойль, але його цифри вірні і зараз: 1 літр ртуті відповідає приблизно 13,6 кілограмів, на це ж число щільність ртуті вище щільності води. Наш організм також «обтяжений» ртуттю, але її кількість мізерна – 13 міліграм.
Талісман
Яких пару століть тому люди вірили, що якщо від очищеної ртуті домогтися твердого стану, то її можна буде перетворити на золото. Але ще більше вони покладалися на магічні властивості цієї речовини. Наприклад, жерці Стародавнього Єгипту клали в дерев'яну або гранітну посудину кілька грамів ртуті і поміщали його в горло мумії фараона - вони вважали, що після смерті це оберігатиме їх правителя. Рядові єгиптяни також розраховували на допомогу ртуті, носячи флакончик з нею як амулет. Багато хто вірив і вірить, що ртуть приносить удачу, тому і в наші дні талісмани з ртуті не рідкість. Їх використовують любителі скачок та карткових ігор. Для того, щоб отруйні властивості ртуті згубно не впливали на здоров'я, речовину поміщають у виконаний у мускатному горіху отвір і запечатують його воском. А у сучасних магів можна побачити скляні обручки, в які запаяна ртуть.
Ліки
Через свою високу токсичність зараз ртуть практично не використовується в медичних препаратах, за винятком хіба термометра, який містить близько 2 грамів цього металу. Також ртуть може виступати як консервант для вакцин. Проте ще у 1970-х роках ртуть охоче застосовували у медицині. Наприклад, меркузал, що містить іони ртуті, виступав як сильний сечогінний, хлорид ртуті вживали як проносне, а ціанід ртуті входив до складу антисептиків і мазей. Амальгаму срібла, що складається з ртуті, порівняно недавно застосовували в стоматології як пломбувальний матеріал. Мандрівник Франсуа Берньє (1620-1688) під час свого відвідування Індії зазначав, що місцеві йоги живуть напрочуд довго - до 200 років. Берньє писав, що йоги вживають напій, до складу якого входить ртуть та сірка. Йоги підтвердили, що кілька крапель на день цього зілля дозволяють тримати тіло в тонусі, але головне - сприяють довгожиттю. Відомо також, що в давнину китайці на основі ртуті виготовляли пігулки безсмертя.
Жертва лікування
Під час ексгумації тіла Івана Грозного вчені визначили, що вміст ртуті в організмі царя вп'ятеро перевищував допустимі норми. Відомо, що на Русі ртуть використовували на лікування сифілісу ще XV-XVI століттях. Деякі дослідники припустили, що Іван Грозний, який страждав на цю небезпечну недугу, був підданий лікуванню «рідким сріблом». Н. М. Карамзін писав, що цар так «змінився, що не можна було впізнати його: на обличчі зображалася похмура лютість, всі риси спотворилися, погляд згас, на голові та в бороді не залишилося майже жодного волосся». Різке випадання волосся одна з явних ознак отруєння ртуттю, як і епілептичні напади, які мучили царя. Ртутна інтоксикація – така причина смерті Івана Грозного, на думку сучасних експертів.
«Ртутна» риба
Відомо, що ртуть міститься у морській воді. Нещодавно було встановлено, що дрібні риби здатні накопичувати цю речовину. При цьому хижаки, як риби, так і птахи, які полюють на дрібну рибу, можуть зберігати ртуть в організмі ще більш високих концентраціях. Наприклад, якщо оселедець містить 0,01 проміле ртуті, то акула показник перевищує 1 проміле. Американські вчені, які досліджували рибу на вміст ртуті, виявили цю речовину в кожній рибі! При цьому у 25% риб ртуть вища за допустимий рівень. До групи ризику потрапили тунець та лобстер. Екологи вже зараз почали бити на сполох, попереджаючи про небезпеку вживання риби та інших морепродуктів, втім, рибальські компанії зі зрозумілих причин називають це «страшилками».
Отруйна, але не завжди небезпечна
«Чим більше ми вивчаємо ртуть, тим токсичнішою вона стає», - зазначає Дейвід Еверс з Інституту біорізноманіття. - «Загроза малих кількостей ртуті вища, ніж уважалося у минулому». Справді, люди раніше явно недооцінювали токсичні властивості ртуті. Вона, наприклад, входила до складу фетру, з якого виготовляли капелюхи. Капелюхи, що носили, поступово підривали здоров'я, накопичуючи отруйну речовину в своєму організмі. Ще більше труїлися при виробництві капелюхів – вираз «хвороба старого капелюшника» наочно свідчить про це. Сьогодні від отруєння ртуттю страждають насамперед люди, що живуть риболовлею і активно вживають рибу в їжу (теплова обробка, як відомо, не виводить ртуть з продуктів). Велика кількість таких людей проживає у Канаді, Бразилії, Колумбії та Китаї. За статистикою в середньому 8 дітей на тисячу з небезпечного регіону мають хронічні порушення, що виявляються в ослабленні пам'яті та розумової відсталості. Але ось небезпека отруєння парами ртуті, на думку деяких експертів, сильно перебільшена, оскільки межа щільності ртутних парів набагато нижча, ніж у повітря, а тому їх концентрація в небезпечних показниках можлива лише за великої кількості цієї речовини. Не така небезпечна і рідка ртуть. Якщо проковтнути металеві кульки ртуті з термометра, вони, не завдавши шкоди, пройдуть крізь весь кишечник. Це пояснюється консистенцією ртуті, яку здатний всмоктувати шлунково-кишковий тракт.
Заборонено до перевезення!
Цікаво, що ртуть заборонено перевозити в літаках, але аж ніяк не тому, що пасажири та члени екіпажу можуть нею отруїтися. Ртуть, потрапляючи на алюмінієві сплави, руйнує поверхневу плівку оксиду алюмінію, без якої метал стає крихким та швидко руйнується у повітрі. Така проблема для авіації була актуальною у 1970-і роки. Літаки з витоком великої кількості ртуті, що стався на борту, вже не підлягали експлуатації. Залежно від рівня пошкодження їх або відправляли на капітальний ремонт, або остаточно списували.
Існує багато причин, з яких не потрібно мати справу з ртуттю за жодних обставин. Мало того, що вона токсична і може призвести до емоційних та розумових розладів людини, так вона ще може призвести до руйнування алюмінієвої конструкції літака та авіакатастрофи! Як таке може бути?
Оксид алюмінію та залізна іржа
Алюміній у наш час застосовують скрізь: від пивних банок до літаків. Справа в тому, що алюміній є добрим вибором між іншими матеріалами для багатьох ситуацій. Він легкий, міцний і має покриття, зрівнятися з яким за твердістю може лише алмаз. Залізо - точніше сталь - має велику міцність і поки не замінене, наприклад, у будівництві. Однак, якщо змусити це залізо-сталь літати на море щодня, то воно швидко заіржавіє. Коли залізо іржавіє, це з'єднується з киснем. При цьому залізо перетворюється на легкі, червоні пластівці, які легко зчищаються з поверхні заліза. На відміну від заліза алюміній при взаємодії з киснем утворює оксид алюмінію – неймовірно тверду речовину, яку важко подряпати.
Те різке різницю поведінки заліза і алюмінію при взаємодії з киснем лише підтверджує цю думку, що «хімія – це чаклунство». Оксид алюмінію не відшаровується від алюмінію, як іржа від заліза. Навпаки, плівка з оксиду алюмінію герметизує алюміній, що залишився, і запобігає подальшому його «іржавінню». Це те, що треба для алюмінієвої конструкції, яка літає в повітрі і, часто, над морями-океанами.
Ртуть та свіжий алюміній
Ртуть розбиває всю цю чудову досконалість алюмінію. Або принаймні може розбити, якщо потрапить на алюмінієву деталь зі свіжою подряпиною. Якщо це трапляється, то ртуть активно з'єднується з алюмінієм, вириваючи його з алюмінієвої конструкції. Звичайно, коли алюміній і ртутна амальгама потрапляють на повітря, то алюміній відразу з'єднується з киснем з утворенням того ж надміцного оксиду алюмінію. Просто це все відбувається не в тому місці у вигляді росте пір'я і стовпів, які піднімаються їх рідкої ртуті.
Цей вихід оксиду алюмінію з первинної подряпини дає ртуті можливість прориватися крізь алюміній, доки вся ртуть не випарується в повітря. Тому навіть невелика кількість ртуті може спричинити великі руйнування.
Як ртуть з'їдає алюміній
Ну, не насправді! Що ртуть дійсно робить, так це проникає через захисний шар оксидний алюмінію, дає можливість алюмінію окислюватися з дуже великою швидкістю. Ртуть дозволяє поверхні алюмінію бути в постійному контакті з повітрям і забезпечує безперервний процес утворення оксиду алюмінію. Це виглядає так, ніби дійсно ртуть їсть алюміній.
Звичайно, в нормальних умовах цього не трапляється, тому що на відкритій поверхні алюмінію миттєво утворюється плівка оксиду алюмінію, яка захищає алюміній від подальшого окислення. Ртуть інгібує процес утворення оксидної плівки і дає цю моторошну картину поїдання алюмінію ртуттю, яка показана .
Механізм реакції
Механізм реакції алюмінію з ртуттю дуже складний. Відбувається спонтанна реакція між плівкою ртуті, алюмінієм, вологою та киснем із повітря (малюнок). Коли ртуть не розчиняється в алюмінії, алюміній незначно розчиняється в ртуті (0,002 % при кімнатній температурі). Коли ртуть змочує поверхню алюмінію, вона підтримує цю поверхню в активованому стані, так що на ній не може утворюватися оксидний шар. Алюміній розчиняється в ртуті і окислюватиметься в контакті з повітрям.
У ході цієї реакції не відбувається витрати ртуті, тому один раз розпочавшись, вона, в принципі, ніколи не зупиниться.
Малюнок — Вплив ртуті на алюміній
Хімія взаємодії алюмінію та ртуті
Якщо на алюмінії відсутня оксидний шар, то ртуть утворює з ним амальгаму - метал алюмінію з ртуттю. Свіжий алюміній з амальгамою на його поверхні бурхливо реагує з вологою в повітрі – дуже активно реагує, особливо в дні з високою вологістю :
Al(т) + 3H 2 O(ж) => Al(OH 3)(т) + 3 / 2 H 2 (г)
H= -418 кДж/моль.