KWALIFIKACJA CHM4 - PAŹDZIERNIK 2016

PYTANIE NR 30.
Do oznaczania gęstości polegającej na określeniu siły wyporu, działającej na pływak zanurzony w badanej cieczy, należy zastosować
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Metoda opisana w pytaniu polega na wyznaczeniu gęstości na podstawie siły wyporu działającej na ciało zanurzone w cieczy. Do takiego pomiaru stosuje się wagę hydrostatyczną, która pozwala porównać "ciężar" w powietrzu i w cieczy. Piknometr działa metodą objętościową, a anemometry służą do pomiaru ruchu gazów.

Pełne wyjaśnienie:

W pytaniu kluczowe jest rozpoznanie zasady pomiaru: gęstość cieczy ma być wyznaczona metodą opartą o siłę wyporu działającą na element zanurzony w badanym medium. Taki opis odpowiada pomiarom hydrostatycznym, które wykorzystują zależność wynikającą z zasady Archimedesa: zanurzone ciało doświadcza siły wyporu równej ciężarowi wypartej cieczy. Jeżeli układ pomiarowy pozwala uchwycić zmianę "ciężaru pozornego" po zanurzeniu, to z tej różnicy można wnioskować o gęstości cieczy.

Odpowiedź "wagę hydrostatyczną" jest właściwa, ponieważ waga hydrostatyczna służy do wyznaczania gęstości z użyciem efektu wyporu (porównuje wskazania/siły dla obiektu w powietrzu i po zanurzeniu w cieczy). W praktyce przemysłowej i laboratoryjnej jest to jedna z metod pomiaru gęstości oparta o ważenie hydrostatyczne.

Pozostałe propozycje nie pasują do opisu metody:

  • "piknometr" – to przyrząd do wyznaczania gęstości (lub gęstości względnej) metodą objętościową: odmierzana jest ściśle znana objętość, a następnie mierzona masa cieczy w tej objętości. W pytaniu jednak wskazano wprost, że chodzi o siłę wyporu, a nie o napełnianie naczynia wzorcowego.
  • "termoanemometr" – służy do pomiaru prędkości przepływu powietrza/gazu (zwykle na podstawie chłodzenia elementu ogrzewanego). Nie jest narzędziem do pomiaru gęstości cieczy ani siły wyporu.
  • "anemometr" – również dotyczy pomiaru ruchu powietrza/gazu (prędkości wiatru/przepływu), a nie gęstości cieczy.

Wskazówka egzaminacyjna: w zadaniach o doborze przyrządu zawsze szukaj słów opisujących zasadę działania (tu: "siła wyporu", "zanurzenie"), bo to one odróżniają metody hydrostatyczne od objętościowych (piknometr) i od pomiarów przepływu (anemometry).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Waga hydrostatyczna to przyrząd wykorzystujący efekt siły wyporu do wyznaczania gęstości. Porównuje się wskazania (ciężar pozorny) obiektu w powietrzu i po zanurzeniu w cieczy, a z różnicy wnioskuje o gęstości badanego medium lub materiału.
Metoda wyporu opiera się na zasadzie Archimedesa: zanurzone ciało traci pozornie na ciężarze o wartość równą ciężarowi wypartej cieczy. Mierząc tę zmianę (np. na wadze hydrostatycznej) można powiązać ją z gęstością cieczy, bo większa gęstość daje większą siłę wyporu.
Piknometr wyznacza gęstość metodą objętościową: znana objętość naczynia jest napełniana cieczą, a następnie waży się jej masę. W opisie z pytania kluczowa jest siła wyporu działająca na zanurzony element, czyli inny mechanizm niż w piknometrze.
Nie. Anemometr służy do pomiaru prędkości przepływu powietrza lub innych gazów (np. w wentylacji, kanałach). Nie mierzy siły wyporu ani gęstości cieczy. W testach często jest "pułapką" jako ogólny przyrząd pomiarowy.
Termoanemometr mierzy prędkość przepływu gazu na podstawie zjawisk cieplnych (zmiany temperatury/ochładzania czujnika). Stosuje się go m.in. w pomiarach wentylacyjnych i kontrolnych. Nie jest to przyrząd do gęstości cieczy, więc nie pasuje do metody wyporu.
Szukaj w treści słów i opisów typu: zanurzenie, siła wyporu, "ciężar pozorny", "różnica wskazań po zanurzeniu". Te elementy wskazują na wykorzystanie zasady Archimedesa. Wtedy typowym wyborem jest waga hydrostatyczna (lub ogólnie metoda ważenia hydrostatycznego).
Najczęściej myli się metody: wybiera się piknometr "bo gęstość", mimo że pytanie opisuje wypór, albo wybiera się przyrządy od przepływu (anemometr), bo brzmią "pomiarowo". Pomaga skupienie na zasadzie działania opisanej w treści, nie na samym haśle "gęstość".
Gęstość sprawdza się m.in. przy kontroli jakości surowców, ocenie stężenia roztworów, monitorowaniu zmian składu w procesie oraz przy odbiorach dostaw. Jest to szybki parametr pośrednio informujący o składzie, zwłaszcza gdy istnieje zależność gęstości od stężenia.
Piknometr: mierzysz masę znanej objętości cieczy (podejście objętościowe). Metoda wyporu: mierzysz zmianę siły/ciężaru pozornego obiektu po zanurzeniu, czyli efekt Archimedesa. Obie metody mogą prowadzić do gęstości, ale korzystają z innego zjawiska i aparatury.
Tak. Gęstość większości cieczy zmienia się z temperaturą (zwykle maleje przy wzroście temperatury). Dlatego w praktyce pomiary wykonuje się w określonej temperaturze lub koryguje wyniki. Na egzaminie warto pamiętać, że warunki pomiaru (w tym temperatura) są ważne dla porównywalności wyników.
info

Statystycznie 43% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że metoda opisana w pytaniu polega na wyznaczeniu gęstości na podstawie siły wyporu działającej na ciało zanurzone w cieczy.

Źródła:

  • IUPAC Compendium of Chemical Terminology (Gold Book) – hasło "density (mass density)", https://goldbook.iupac.org/terms/view/D01590 (dostęp: 2026-02-28)
  • Encyclopaedia Britannica – hasło "Hydrostatic weighing" (opis zasady wyznaczania gęstości metodą wyporu), https://www.britannica.com/science/hydrostatic-weighing (dostęp: 2026-02-28)
  • Wikipedia (PL) – "Piknometr", https://pl.wikipedia.org/wiki/Piknometr (dostęp: 2026-02-28)

Materiały:

  • Podręczniki z metrologii i technik pomiarowych w przemyśle chemicznym (działy: pomiar gęstości, metody hydrostatyczne)
  • Instrukcje/DTR do przyrządów pomiarowych używanych w zakładzie (waga hydrostatyczna, piknometr, areometr)
  • Materiały szkolne z podstaw fizyki: zasada Archimedesa i zastosowania w pomiarach

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego