Zmiany stanów skupienia substancji - zadania

Zad. 1 Przez przypadek wrzucono kawałek ołowiu do stopionej cyny, znajdującej się temperaturze topnienia. Czy na skutek tego kawałek ołowiu ulegnie stopnieniu?

Odp. Ołów nie stopi się płynnej cynie, która znajduje się w temperaturze topnienia. Jest tak dlatego, że ołów ma wyższą temperaturę topnienia niż cyna.

Zad. 2 Z jakiego powodu bryłka lodu, po przeniesieniu z otoczenia w którym panuje ujemna temperatura, do pomieszczenia w którym jest temperatura pokojowa (ok 20°C), nie topi się natychmiast, a proces topnienia zaczyna się po pewnym czasie.

Odp. Jest tak dlatego, że lód musi zostać ogrzany do temperatury 0°C, zanim będzie możliwe rozpoczęcie procesu topnienia.

Zad. 3 Do pomieszczenia wniesiono z dworu kulkę utoczoną ze śniegu. W pomieszczeniu panuje temperatura 0°C. Czy kulka śniegu stopi się w tym pomieszczeniu?

Odp. Temperatura 0°C to szczególny przypadek, kiedy współistnieje lód oraz woda. Nie dojdzie więc do procesu topnienia.

Zad. 4 Kiedy na zewnątrz panują niskie temperatury na szybach pojedynczych okien pojawiają się wzory z lodu. Z jakiego powodu powstają one po wewnętrznej stronie okna, tam gdzie temperatura jest wyższa?

Odp. W ciepłym wnętrzu, kiedy na zewnątrz jest niska temperatura, w powietrzu znajduje się więcej pary wodnej niż w mroźnym otoczeniu. Zimna szyba, od strony ogrzanego pomieszczenia, powoduje, że para wodna łatwo się skrapla i krzepnie, tworząc rozmaite wzory.

Zad. 5 Za pomocą lutowania łączy się ze sobą metalowe fragmenty elementów stosowanych m.in. w elektrotechnice i elektronice. Polega ono na wprowadzeniu między dwa ogrzane kawałki metalu roztopionego lutu, którym może być m.in. cyna, mosiądz i srebro. Z jakiego powodu mosiądz lub srebro tworzy mocniejsze połączenia lutowane niż cyna? Którym z tych rodzajów lutu jest prościej lutować?

Odp. Mosiądz i srebro po skrzepnięciu powodują działania dużo większych sił międzycząsteczkowych, niż w przypadku cyny. Cyną jest jednak prościej lutować, ponieważ ma ona mniejszą temperaturą topnienia niż mosiądz czy srebro.

Zad. 6 Jaka jest różnica między wrzeniem a parowaniem?

Odp. Wrzenie to zjawisko tworzenia się pęcherzyków pary w całej objętości cieczy, a parowanie zachodzi jedynie na jej powierzchni.

Zad. 7 Z jakiego powodu w termometrach zaokiennych jako wskaźnik (ciecz termometryczną) stosuje się zabarwiony spirytus, a nie rtęć?

Odp. Alkohol, który jest głównym składnikiem spirytusu krzepnie dopiero w temperaturze -114°C, a rtęć zaledwie w -39°C. Przy pomiarach temperatury na zewnątrz, duże mrozy mogłyby spowodować skrzepnięcie rtęci, a co za tym idzie termometr przestałby działać.

Zad. 8 Właściwością niektórych substancji (np. parafina, wosk, szkło) jest to, że wraz ze wzrostem temperatury miękną, a następnie przechodzą do stanu ciekłego. Czy jest możliwe określenie dla nich temperatury topnienia?

Odp. Dla tych substancji nie można ustalić temperatury topnienia.

Zad. 9 Z jakiego powodu zimą, w mroźny dzień, przy wydechu z płuc widoczna jest mgła, a kiedy temperatura wzrasta ona zanika?

Odp. Kiedy na zewnątrz panują niskie temperatury para wodna z płuc skrapla się częściowo w powietrzu, w wyniku czego tworzą się niewielkie kropelki wody.

Zad. 10 Jaka jest różnica między niewidoczną parą wodną, a mgłą, którą możemy dostrzec gołym okiem?

Odp. Para wodna składa się jedynie z cząsteczek wody, a mgła jest ich mieszaniną z drobnymi kropelkami wody.

Zad. 11 Nad łąką często wieczorami pojawia się mgła. Z jakiego powodu znika ona, kiedy słońce zaczyna świecić?

Odp. Kiedy mgła zostanie ogrzana promieniami słonecznymi, drobne kropelki wody zawieszone w niej parują, co powoduje powolny zanik mgły.

Zad. 12 Jak powstaje rosa na trawie? Dlaczego powstaje ona w nocy?

Odp. Kiedy para wodna skrapla się na skutek oziębienia, na powierzchni rośliny powstaje rosa.

Zad. 13 Z jakiego powodu przy suszeniu dużych owoców tnie się je na plasterki? W jaki sposób przyspiesza to proces suszenia?

Odp. Pocięcie owoców zwiększa powierzchnię parowania, a od jej wielkości zależy to jak szybko przebiega proces suszenia (odparowywania wody z owocu).

Zad. 14 Kropla wody została opuszczona na letnią powierzchnię patelni kuchennej, po chwili rozpłynęła się po metalu i wyschła. Kolejną kroplę opuszczono na powierzchnię rozgrzanego do czerwoności metalu, zaczęła ona dość szybko poruszać się po powierzchni i wyparowała po dłuższej chwili. Dlaczego wyższa temperatura powierzchni, na którą spadła kropla, nie spowodowała szybszego jej odparowania?

Odp. Kiedy kropla została opuszczona na powierzchnię o bardzo wysokiej temperaturze utworzyła się pod nią cieniutka warstwa pary, która zaizolowała pozostałą część kropli od rozgrzanej powierzchni. W ten sposób mogła ona utrzymać się dłużej na gorącym metalu, zanim wyparowała.

Zad. 15 W jaki sposób możemy dokonać zmian stanu skupienia wody? Opisz w jaki sposób otrzymujemy z lodu wodę, a w jaki sposób z wody parę.

Odp. Aby otrzymać z lodu wodę należy ogrzać go do temperatury topnienia, a potem ogrzewać go dalej aż do momentu, w którym zmieni się w ciecz. Im większa temperatura, tym szybszy proces topnienia. Aby otrzymać z wody parę należy podgrzać ją do temperatury wrzenia i ją utrzymać do momentu wyparowania cieczy.

Zad. 16 Podczas destylacji wody zachodzą pewne procesy fizyczne – nazwij je. W jakim celu destyluje się wodę, a w jakim ropę naftową?

Odp. Podczas destylacji zachodzi odparowanie i skroplenie powstałej w ten sposób pary. Jej celem jest uzyskanie cieczy o dużej czystości. W przypadku ropy chodzi o uzyskanie łatwo parujących składników złożonej cieczy, w tym przypadku benzyny.

Zad. 17 Kiedy zimą wywiesimy na zewnątrz mokrą bieliznę początkowo zamarza ona, lecz po pewnym czasie wysycha. W jaki sposób określisz taki proces schnięcia bielizny?

Odp. Jest to sublimacja

Zad. 18 Istnieją takie ciała, które przez cały czas pachną np. sproszkowana kamfora czy naftalen. Podczas wydzielania zapachów przez ciała stałe zachodzi pewne zjawisko fizyczne; nazwij je.

Odp. Jest to sublimacja

Zad. 19  W jaki sposób nazwiesz zjawisko powstawania śniegu? Zapisz właściwy termin, mając świadomość, że powstaje on na skutek zestalenia w atmosferze pary wodnej.

Odp. Jest to resublimacja

Zad. 20 Pewien chłopiec podczas zabawy w kuchni wsypał sól do wody. Na skutek tego powstała ciecz określana słoną wodą. Wiedząc, że doszło do procesu rozpuszczania, nazwij wszystkie czynniki – słoną wodę, sól oraz wodę.

Odp. Słona woda jest roztworem, sól jest ciałem rozpuszczanym, a woda to rozpuszczalnik.

Zad. 21 Szklankę napełniono gorącą wodą, a następnie wrzucono do środka kostkę cukru i kostkę ludu. Jak nazwiesz skutki tego działania dla obu substancji: A – cukier się stopi, a lód rozpuści się;
B – cukier się rozpuści, a lód się stopi, C – cukier i lód się roztopią, D – cukier i lód się rozpuszczą

Odp. B

Zad. 22 Dane są dwie porcje cukru. Jedną z nich umieszczono w gorącej wodzie, a drugą ogrzano bez wody na patelni. W którym przypadku cukier topi się, a w którym rozpuszcza?

Odp. Cukier topi się na patelni, gdyż nie ma substancji, jaka mogłaby być rozpuszczalnikiem. W przypadku umieszczenia cukru w gorącej wodzie, rozpuszcza się on w niej, gdyż woda stanowi w tym przypadku rozpuszczalnik.

Zad. 23 Stopioną cynę zmieszano ze stopionym ołowiem. Gdy metale skrzepły powstał stop cyny i ołowiu i może on być traktowany jako roztwór jednego metalu w drugim. Czy w takim przypadku można określić, który z tych metali był substancją rozpuszczaną, a który stał się rozpuszczalnikiem?

Odp. W przypadku stopów metali takich jak cyna i ołów nie jest możliwe określenie, który z metali w stopie jest rozpuszczalnikiem.

Zad. 24 Z powodu zasolenia woda morska nie jest zdatna do spożycia. W jaki sposób z wody morskiej można uzyskać wodę, która nie zawiera soli?

Odp. Najłatwiejszym sposobem jest wykorzystanie procesu parowania do destylacji wody. Parę wodną należy skroplić i zebrać do zbiornika, w ten sposób zostanie nam woda czysta (pozbawiona soli) i osad solny na dnie naczynia, w którym pierwotnie znajdowała się woda.

Zad. 25 Codziennie wykorzystywany przez nas w kuchni majonez składa się z żółtka kurzego, oliwy, octu, soli oraz niewielkiej zawartości innych składników. Jest wytwarzany poprzez rozdrobnienie wszystkich składników i ich dokładne wymieszanie. Do jakiej grupy zaliczysz majonez – zawiesin, czy roztworów?

Odp. Majonez to zawiesina.

Zad. 26 Wyróżniamy dwie grupy mieszanin – jednorodne, czyli roztwory i niejednorodne, określane także zawiesinami. Do szklanki nalano pewną mieszaninę, która jest mętna. Wskazuje to na to, że jest ona być roztworem, czy może zawiesiną?

Odp. Mętność mieszaniny wskazuje na to, że może być ona zawiesiną. Roztwory są najczęściej przejrzyste.

Zad. 27 Do naczynia z wodą wsypano drobną sól i gwałtownie zamieszano. Na skutek tego powstała mętna i nieprzeźroczysta ciecz, jednak z upływem czasu stała się ona przeźroczysta. W jaki sposób doszło do zmiany w przeźroczystości tej samej mieszaniny? Czy w trakcie pierwszej części przemiany mieszaninę tę można określić jako roztwór?

Odp. Mieszanina stała się przeźroczysta na skutek rozpuszczenia się soli. W pierwszej części przemiany mieszanina ta jest zawiesiną, a dopiero po rozpuszczeniu soli roztworem.

Zad. 28 Szklanka została napełniona do połowy wodą i pozostawiona na kuchennym stole na noc. Rano zauważono, że w wodzie przy ściankach szklanki można zauważyć niewielkie pęcherzyki powietrza. Jaką wodą napełniono szklankę – nieprzegotowaną, czy przegotowaną?

Odp. Szklanka została napełniona wodą nieprzegotowaną. Przegotowanie wody powoduje usunięcie z niej rozpuszczonego powietrza.

Zad. 29 Woda i oliwa nie mieszają się. Można jednak utworzyć z nich emulsję, jeżeli poddamy obie te substancje bardzo silnym drganiom. Oliwa rozpadnie się wtedy na niewielkie kuleczki i stworzy z wodą mętną mieszaninę. Taka emulsja to zawiesina, czy roztwór oliwy w wodzie?

Odp. Taka emulsja to zawiesina.

Zad. 30 Woda sodowa jest wytwarzana za pośrednictwem nasycenia wody dwutlenkiem węgla w stanie gazowym, który znajduje się pod dużym ciśnieniem. Do jakiego rodzaju mieszanin zaliczysz wodę sodową – zawiesin, czy roztworów?

Odp. Wodę sodową zaliczymy do roztworów. Jest to roztwór gazu w wozie.

Zad. 31 Zdarza się, że zimą na rzece lub jeziorze powstaje gruba tafla lodu, a ryby giną w wyniku przyduchy. Z jakiego powodu konieczne jest wówczas tworzenie w wodzie przerębli?

Odp. Powodem przyduchy jest brak powietrza w wodzie. Dzięki przeręblom powietrze może swobodnie dotrzeć do wody.

Zad. 32 Umieszczenie w zamrażalniku lodówki wody przegotowanej spowoduje, że lód jaki z niej powstanie będzie przeźroczysty. W przypadku gdy umieścimy w środku wodę nieprzegotowaną, powstały z niej będzie mętny i nieprzeźroczysty. Jaka jest przyczyna powstawania tej różnicy?

Odp. W wodzie nieprzegotowanej pozostają pęcherzyki powietrza, które powodują rozpraszanie światła, a co za tym idzie obserwowalną nieprzeźroczystość lodu.

Zad. 33 Podczas ogrzewania wody wodociągowej lub pochodzącej ze studni, w czajniku, przy temperaturze około 80°C zaczyna ona szumieć, a potem ten szum ustaje. Dopiero gdy woda osiągnie temperaturę wrzenia (100°C) szum powraca. Co powoduje szum wody przy każdym z tych poziomów temperatury?

Odp. Przy temperaturze 80°C szum powoduje ucieczka powietrza z wody, w temperaturze 100°C powoduje go wydobywanie się z wody pęcherzyków pary, czyli wrzenie wody.