La densidad (D) es una cantidad definida como masa (m) por unidad de volumen (v): D = m ÷ v. Dado que estas tres cantidades están relacionadas, puede encontrar una de ellas si conoce las otras dos. Esto es más útil de lo que parece porque la densidad es a menudo una cantidad conocida que puede buscar, asumiendo que conoce la composición del material.
Los cálculos son sencillos para los objetos sólidos, pero las cosas se vuelven más complicadas para los líquidos, donde la densidad cambia con la temperatura, y para los gases, cuya densidad depende de la temperatura y presión.
Usar unidades consistentes
La ecuación que relaciona densidad, masa y volumen es sencilla y le permite calcular la densidad de un material si mide su masa y volumen. La única advertencia es que debe realizar las mediciones en el mismo sistema.
Por ejemplo, si mide la masa en kilogramos, debe medir el volumen en metros cúbicos, y si mide el volumen en cuartos, debe medir la masa en libras. Los tres sistemas que probablemente utilizará son CGS (centímetros, gramos, segundos), MKS (metros, kilogramos, segundos) e Imperial Británica. Las unidades de densidades más utilizadas en estos tres sistemas son:
- CGS: gramos / centímetro cúbico o gramos / mililitro
- MKS: kilogramos / metro cúbico
- Británico: libras / pie cúbico
Uso de la calculadora de densidad, masa y volumen
Ejemplo: Suponga que tiene un vaso de precipitados lleno de una misteriosa solución acuosa. Calcular su densidad y compararla con la del agua pura puede ayudar a determinar su composición.
Calcula el volumen de la solución midiendo las dimensiones del vaso de precipitados y el nivel del líquido y encuentra que es 355 ml. Dado que un mililitro es un centímetro cúbico, debes encontrar la masa en gramos. Encuentra que son 372 g.
La densidad es entonces 372 g / 355 ml = 1,05 g / ml. Eso es solo un poco más denso que el agua pura (1 g / ml), por lo que todo lo que se disuelve en el agua está en una concentración baja.
Ejemplo: Encuentra una gran roca con una forma aproximadamente esférica y desea conocer su composición. Encontrar su densidad puede ayudarte a determinarlo.
Calcula el volumen de la roca midiendo su diámetro y dividiéndolo por 2 para encontrar su radio (r).
El volumen de una esfera es 4 / 3πr3, entonces si la roca tiene un radio de 10 pulgadas, su volumen es 418.67 pulgadas cúbicas.
Convierta a pies cúbicos multiplicando por 0,00057. El resultado es 0,239 pies cúbicos.
Si la roca pesa 40 libras, su densidad es de 40 libras / 0,239 pies.3 = 167. 36 libras / pie3. Esto está muy cerca de la densidad del granito, por lo que es muy probable que la roca sea granito sólido.
Usar tablas de densidad
Si tiene un objeto hecho de un material conocido, puede buscar su densidad en una tabla. Esta información le permite calcular su volumen pesándolo. Si ya conoce su volumen, puede calcular su masa. El uso de la calculadora de densidad, masa y volumen solo requiere reorganizar la ecuación de densidad para expresar el parámetro que desea en términos de los otros dos.
Ejemplo: Suponga que tiene una estatua de oro y desea encontrar su volumen.
D = m ÷ v, entonces v = m ÷ D
Encuentras que la estatua pesa 2 kg. En una tabla, encontrará que la densidad del oro es de aproximadamente 19,300 kg / m3.
Reemplazando números, encuentra que el volumen es 2 kg ÷ 19,300 kg / m3 = 0,0001 m3 o alrededor de una décima de litro.
Ejemplo: ¿Cuánto pesa un mililitro de mercurio?
D = m ÷ v, entonces m = Dv
La densidad del mercurio es 13,6 g / ml, por lo que un volumen de 1 ml tiene una masa de 13,6 gramos.
