Densidad
- 1. LA DENSIDAD La densidad de una sustancia es el cociente entre la masa y el volumen: Densidad = Masa/Volumen d = m/V La masa y el volumen son propiedades generales o extensivas de la materia, es decir son comunes a todos los cuerpos materiales y además dependen de la cantidad o extensión del cuerpo. En cambio la densidad es una propiedad característica, ya que nos permite identificar distintas sustancias.
- 2. Si un cuerpo no tiene una distribución uniforme de la masa en todos sus puntos la densidad alrededor de un punto puede diferir de la densidad media. Si se considera una sucesión pequeños volúmenes decrecientes (convergiendo hacia un volumen muy pequeño) y estén centrados alrededor de un punto, siendo la masa contenida en cada uno de los volúmenes anteriores, la densidad en el punto común a todos esos volúmenes:
- 3. TIPOS DE DENSIDAD Absoluta La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de una sustancia. Su unidad en el Sistema Internacional es kilogramo por metro cúbico (kg/m³), aunque frecuentemente también es expresada en g/cm³. La densidad es una magnitud intensiva.
- 4. Relativa La densidad relativa de una sustancia es la relación existente entre su densidad y la de otra sustancia de referencia; en consecuencia, es una magnitud adimensional (sin unidades). Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua líquida a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua destilada es de 1000 kg/m³, es decir, 1 kg/dm³.
- 5. Media y puntual Para un sistema homogéneo, la expresión masa/volumen puede aplicarse en cualquier región del sistema obteniendo siempre el mismo resultado. Sin embargo, un sistema heterogéneo no presenta la misma densidad en partes diferentes. En este caso, hay que medir la "densidad media", dividiendo la masa del objeto por su volumen o la "densidad puntual" que será distinta en cada punto, posición o porción "infinitesimal“ del sistema, y que vendrá definida por:
- 6. Aparente La densidad aparente es una magnitud aplicada en materiales de constitución heterogénea, y entre ellos, los porosos como el suelo, los cuales forman cuerpos heterogéneos con intersticios de aire u otra sustancia, de forma que la densidad total de un volumen del material es menor que la densidad del material poroso si se compactase. En el caso de un material mezclado con aire se tiene:
- 7. MEDICIÓN La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la obtención indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y posteriormente se calcula la densidad. La masa se mide habitualmente con una balanza, mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del objeto y midiendo las dimensiones apropiadas o mediante el desplazamiento de un líquido, entre otros métodos. Los instrumentos más comunes para medir la densidad son:
- 8. EL DENSÍMETRO El densímetro, que permite la medida directa de la densidad de un líquido.
- 9. EL PICNÓMETRO El picnómetro, que permite la medida precisa de la densidad de sólidos, líquidos y gases (picnómetro de gas).
- 10. BALANZA HIDROSTÁTICA La balanza hidrostática, que permite calcular densidades de sólidos.
- 11. BALANZA DE MOHR La balanza de Mohr (variante de balanza hidrostática), que permite la medida precisa de la densidad de líquidos.
- 12. UNIDADES En el Sistema Internacional de Unidades (SI): • kilogramo por metro cúbico (kg/m³). • gramo por centímetro cúbico (g/cm³). • kilogramo por litro (kg/L) o kilogramo por decímetro cúbico. La densidad del agua es aproximadamente 1 kg/L (1000 g/dm³ = 1 g/cm³ = 1 g/ml). • gramo por mililitro (g/ml), que equivale a (g/cm³). • Para los gases suele usarse el gramo por decímetro cúbico (g/dm³) o gramo por litro (g/L), con la finalidad de simplificar con la constante universal de los gases ideales:
- 13. En el Sistema anglosajón de unidades: • onza por pulgada cúbica (oz/in³) • libra por pulgada cúbica (lb/in³) • libra por pie cúbico (lb/ft³) • libra por yarda cúbica (lb/yd³) • libra por galón (lb/gal) • libra por bushel americano (lb/bu) • slug por pie cúbico.