KWALIFIKACJA CHM4 - CZERWIEC 2019

PYTANIE NR 30.
Gęstość wody w temperaturze 25oC wynosi
Ilustracja przedstawia tabelę zawierającą dane dotyczące gęstości (d) i lepkości dynamicznej (η) wody w różnych
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Gęstość wody zależy od temperatury i w 25°C jest nieco mniejsza niż 1,000 g/cm3.
Wartość 0,99707 g/cm3 odpowiada danym tablicowym dla 25°C, natomiast pozostałe liczby są charakterystyczne dla innych temperatur lub innych zaokrągleń, więc nie pasują do warunku w pytaniu.

Pełne wyjaśnienie:

Gęstość (ρ) to stosunek masy do objętości. Dla wody ρ silnie zależy od temperatury: w pobliżu 4°C osiąga maksimum, a wraz ze wzrostem temperatury stopniowo maleje. Dlatego w 25°C gęstość wody jest mniejsza od 1,000 g/cm3.

W zadaniu pytanie dotyczy konkretnej temperatury 25°C, więc należy odwołać się do wartości tablicowych (lub standardu opisującego własności wody) i wybrać liczbę zgodną z tą temperaturą oraz podaną jednostką g/cm3. Odpowiedź "0,99707 g/cm3" mieści się w typowym zakresie tablicowym dla 25°C i jest zgodna z kierunkiem zmian gęstości wraz z temperaturą.

Pozostałe propozycje są błędne, ponieważ:

  • wartości wyraźnie niższe od 0,997 g/cm3 odpowiadają sytuacji, w której woda ma wyższą temperaturę niż 25°C (gęstość dalej maleje) albo pochodzą z innego zestawu danych/zaokrągleń,
  • wartości zbyt niskie lub "nietypowe" dla 25°C wskazują na pomylenie temperatury (np. odczyt dla innego punktu) albo na wybór liczby na zasadzie podobieństwa,
  • w zadaniach tablicowych kluczowe jest dopasowanie do warunku (tu: 25°C) i zachowanie właściwej precyzji zapisu.

W praktyce laboratoryjnej taka wiedza jest potrzebna np. przy przeliczaniu masy i objętości roztworów, weryfikacji pomiaru gęstości piknometrem/areometrem oraz przy ocenie wpływu temperatury na wyniki pomiarów objętościowych.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Gęstość to stosunek masy do objętości (ρ = m/V). W laboratoriach często używa się jednostki g/cm3 lub kg/m3. Trzeba uważać na przeliczenie: 1 g/cm3 = 1000 kg/m3, więc sama liczba może wyglądać inaczej w zależności od jednostki.
Woda ma maksimum gęstości w okolicach 4°C. Powyżej tej temperatury rozszerza się, czyli objętość rośnie szybciej niż masa, dlatego gęstość spada poniżej 1,0 g/cm3. W 25°C różnica jest już wyraźna, więc 1,0 g/cm3 byłoby błędnym przybliżeniem.
Najpierw sprawdź, czy tablica podaje gęstość w funkcji temperatury oraz w jakiej jednostce. Następnie odszukaj wiersz dla 25°C (lub wykonaj interpolację, jeśli podano co 5–10°C). Na końcu dopasuj liczbę do odpowiedzi, zwracając uwagę na liczbę cyfr znaczących.
Najczęściej myli się temperaturę (np. wybiera wartość dla 20°C albo 30°C), ignoruje jednostkę (g/cm3 vs kg/m3) albo wybiera liczbę "bliską 1" bez odwołania do danych. Błąd robi też brak uwagi na zapis: 0,997… nie jest tym samym co 0,990…
Tak, ale w typowych warunkach laboratoryjnych wpływ niewielkich zmian ciśnienia jest dużo mniejszy niż wpływ temperatury. W zadaniach szkolnych i wielu procedurach przyjmuje się wartości tablicowe dla warunków odniesienia, a korekty ciśnieniowe uwzględnia się dopiero w metrologii o wysokiej dokładności.
Temperatura wpływa na objętość cieczy, a więc pośrednio na stężenie, gdy odmierzamy objętościowo. Jeśli roztwór przygotowuje się bardzo dokładnie, stosuje się szkło miarowe w temperaturze odniesienia i dba o wyrównanie temperatury, bo gęstość i objętość zmieniają się wraz z temperaturą.
Do typowych metod należą: piknometr (dokładny pomiar masy znanej objętości), areometr (szybki odczyt zanurzenia) oraz gęstościomierze oscylacyjne. W analizie ilościowej ważne jest też utrzymanie temperatury próbki, bo wpływa ona na wynik pomiaru.
Wystarczy pomnożyć przez 1000. Przykładowo 0,997 g/cm3 odpowiada 997 kg/m3. Na egzaminie to częsty "haczyk": odpowiedź może wyglądać inaczej liczbowo tylko dlatego, że podano inną jednostkę niż w treści pytania.
Interpolację stosuje się wtedy, gdy tablice podają wartości co pewien krok (np. co 5°C), a zadanie dotyczy temperatury pośredniej. Wtedy szacuje się wartość pomiędzy dwiema najbliższymi pozycjami. W pytaniach testowych zwykle dobiera się temperatury tak, aby interpolacja nie była konieczna.
Poprawna odpowiedź powinna być zgodna z tablicą i z precyzją zapisu w zadaniu. Jeśli w odpowiedziach są liczby różniące się na trzecim–piątym miejscu po przecinku, często chodzi o właściwy punkt temperatury, a nie o "ładniejszą" liczbę. Warto zwracać uwagę na spójność cyfr znaczących.
info

Statystycznie 76% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnio łatwe

Źródła:

  • NIST Chemistry WebBook (SRD 69) – Water – Thermophysical Properties (density vs temperature), https://webbook.nist.gov/chemistry/fluid/ (dostęp 2026-02-27)
  • IAPWS – Releases on properties of water (materiały dot. własności termodynamicznych i transportowych wody, w tym gęstości), https://www.iapws.org/relguide/ (dostęp 2026-02-27)
  • Engineering Toolbox – Water density at different temperatures, https://www.engineeringtoolbox.com/water-density-specific-weight-d_595.html (dostęp 2026-02-27)

Materiały:

  • Tablice fizykochemiczne (gęstość wody w funkcji temperatury) stosowane w pracowniach analitycznych
  • Materiały IAPWS dotyczące własności termodynamicznych wody
  • Podręczniki z metrologii chemicznej (niepewność, zaokrąglenia, warunki odniesienia)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego