La Densidad Aprende Fácil

Nuestra experiencia nos dice que una bola de algodón es más ligera que una bola del mismo tamaño de metal.

¿Por qué?

Todo tiene que ver con el tema que vamos a estudiar hoy, la densidad.

que es la densidad

¿Qué es la Densidad?

La densidad es una propiedad física de la materia que determina la relación entre la masa y el volumen del cuerpo en condiciones normales.

Por lo general, se mide a 0 ° C y a 1 atmósfera de presión, que son las llamadas Condiciones Normales (CN).

Es una propiedad característica de cada materia, ya que en las mismas condiciones, por ejemplo en CN no cambia, es siempre la misma.

Las densidades se utilizan ampliamente para identificar sustancias puras y para caracterizar y estimar la composición de muchos tipos de mezclas.

Además es muy fácil de calcular.

Si depende de la masa y del volumen, la temperatura puede hacer que un cuerpo aumente de volumen y la presión también,  por lo que la densidad dependerá también tanto de la temperatura como de la presión a la que esté el cuerpo, por eso se toma como referencia las condiciones normales.

Calcular la Densidad

Para calcular la densidad de un cuerpo, debe determinarse con precisión su masa y dividirla por el volumen exacto del cuerpo.

densidad = Masa / Volumen

Muchas veces se expresa  con la letra griega ρ (se pronuncia rho), de acuerdo con la relación anterior:

ρ = m / V

m = masa en kilogramo o múltiplo o submúltiplo (kg)
V = volumen en metro cúbico o múltiplo o submúltiplo (m3)
ρ en kilogramo partido metro cúbico (kg/m3 )

La densidad del agua es de 1 gramo por centímetro cúbico y la densidad de la Tierra es de 5,51 gramos por centímetro cúbico, siempre hablando en condiciones normales o estándar (CN).

Veamos un Ejemplo :

Tenemos una sustancia con una masa m = 4 kg y un volumen de V = 500 dm 3 .

¿Cuál es su densidad?

Conversión de volumen a m3
V = 500 dm 3 = 0,5 m 3

Cálculo de densidad ρ

Sabemos que: ρ = m / V

Entonces, ρ = = 8 kg / m 3

Unidades de la Densidad

La densidad se puede expresar en unidades distintas del kilogramo partido metro cúbico (kg/m 3 ).

De hecho, debes prestar mucha atención a las conversiones, se pueden utilizar otras unidades.

Sabemos que :

1 Kg = 1.000g y que

1 m3 = 1.000dm3

Por tanto, podemos escribir:

1 kg/ 1 m3 = 1000 g / 1000 dm3 = 1 g/dm3

De esta forma, el valor de densidad permanece igual; solo las unidades varían.

Esto es válido para cualquier otro múltiplo o submúltiplo de las unidades de masa y de volumen.

Ojo en los líquidos el volumen podemos expresarlo con unidades de capacidad, es decir en litros, mililitros, etc.

Recuerda 1 Litro = 1.000 cm3

Fíjate en este resumen de las unidades de la densidad más utilizadas:

unidades de la densidad

Mismo Volumen o Masa Pero Diferente Densidad

Cada materia o sustancia ocupa un cierto volumen.

Puede resultar que los volúmenes de dos cuerpos sean iguales, pero sus masas son diferentes.

En este caso, decimos tienen diferentes densidad.

Los cuerpos del mismo volumen y hechos de diferentes sustancias, tienen diferentes masas, por lo que también tienen diferente densidad.

Por ejemplo, dos cubos del mismo tamaño, hechos de hierro fundido y aluminio, se diferenciarán en peso y en su densidad.

densidad

Ahora imagina una pieza de hierro con una masa de 1 kg y una pieza de madera con una masa de 1 kg, es decir igual masa.

El volumen de la madera será mayor que el volumen de la pieza de hierro porque la densidad de la madera es menor que la del hierro.

Dos cuerpo con igual masa, pero diferente volumen tienen también diferente densidad.

Factores que Afectan la Densidad

Temperatura

La densidad es masa por unidad de volumen; cambiará si el volumen cambia ya que la masa no cambia hasta que le agreguemos más del mismo material.

Aumentar el volumen de sustancia disminuirá la densidad y viceversa.

Podemos cambiar el volumen si calentamos o enfriamos la sustancia.

En consecuencia, cambiará su densidad, por lo que el volumen es inversamente proporcional a la densidad.

Y así, el aumento de temperatura también es inversamente proporcional a la densidad, ya que aumenta el volumen si aumenta la temperatura.

Presión

A medida que aumentamos la presión, disminuimos el volumen del cuerpo y la densidad aumenta proporcionalmente a medida que la fuerza de atracción entre las moléculas se fortalece y los espacios intermoleculares disminuyen.

Entonces podemos decir que la presión es directamente proporcional a la densidad del material.

Densidad y Flotación

La flotación o flotabilidad de un cuerpo depende de su densidad.

Si un objeto tiene una densidad menor que la densidad del agua, flota.

El principio de flotación lo estableció Arquímedes.

Según él, todos los objetos colocados en un líquido experimentan una fuerza ascendente que permite que el cuerpo flote si desplaza agua con un peso igual al peso del cuerpo.

Esta fuerza ascendente se conoce como fuerza de flotación y la ley se conoce como la ley de flotabilidad.

Básicamente, la flotación depende de la densidad.

densidad y flotación

Si un objeto tiene una densidad menor que la densidad del agua, flota.

Por ejemplo, la hoja de una planta flota en el agua porque la densidad de la hoja es menor que la densidad del agua.

Una piedra arrojada al agua se hunde porque la densidad de la piedra es mayor que la densidad del agua.

¿Has pensado que un barco que pesa varias toneladas flota? Seguro que si.

Esto se puede explicar de la siguiente manera:

Un barco está hecho de hierro y acero, pero tiene mucho espacio lleno de aire por lo que su volumen es muy grande.

Si conseguimos que la densidad (su masa dividida entre el volumen) sea menor que la del agua habremos conseguido que el barco flote.

Para saber más puedes visitar: Flotabilidad.

Densidad en Solidos, Líquidos y Gases

Sólidos

Las partículas de los sólidos están muy juntas.

Están empaquetados de manera compacta, lo que proporciona a los sólidos una alta densidad.

Líquidos

Las partículas de los líquidos están muy juntas.

Aunque están dispuestos de forma aleatoria, todavía están empaquetados de forma compacta, lo que da a los líquidos una alta densidad, aunque un poco menor que la de los sólido.

Por ejemplo, la densidad del aluminio sólido es 2,72 g / cm 3 y la densidad del aluminio líquido es 2,38 g / cm 3 .

Esto significa que el aluminio líquido flota sobre el aluminio sólido.

Pero OJO hay una excepción muy importante.

El agua es diferente de la mayoría de las sustancias: es menos densa como sólido que como líquido, porque sus partículas se separan ligeramente al congelarse.

Es por eso que los cubitos de hielo y los icebergs flotan en agua líquida.

Gases

Las partículas de los gases están muy separadas, por lo que los gases tienen una densidad muy baja.

Para un gas , es un poco diferente porque es la relación entre la masa y la que tendría el mismo volumen de aire.

Densidad y Peso Específico

La densidad es la masa dividido entre el volumen.

Unidades de masa: kilogramos / m3

El peso específico o peso unitario es el peso por unidad de volumen.

OJO el peso se mide en KiloNewtons o Kilopondios, no en Kilogramos.

Unidades del peso específico: kiloNewtons / m3

La diferencia será la diferencia entre la masa y el peso, es decir la gravedad

El peso cambia con la fuerza gravitacional pero la masa permanece constante.

Para saber más visita: Masa, Peso y Gravedad

Sabiendo que el Peso = masa x gravedad; y que la gravedad es 9,8 m/s2 tenemos que:

La densidad expresada en Kg/m3 es igual al peso específico expresado en Kilopondios/m3.

Densidad Relativa

La densidad relativa de un cuerpo es la relación entre su densidad y la densidad de un cuerpo que se toma como referencia.

El cuerpo de referencia para líquidos y sólidos suele ser el agua pura a 4ºC y 1 atmósfera de presión que tiene una densidad de 1 Kg / litro.

Normalmente la densidad del agua hasta los 25ºC no cambia.

Densidad del Agua  = 1000 kg/m3 = 1 Kg / litro = 1g/ml

La fórmula de la densidad relativa sería:

Densidad relativa = Densidad de la sustancia / Densidad del agua

Los gases se comparan comúnmente con el aire seco, que tiene una densidad de 1,29 gramos / litro a 0ºC y 1 atmósfera de presión.

La densidad relativa, precisamente por ser relativa a otro cuerpo, es una magnitud sin dimensión y su valor se expresa sin unidad de medida .

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