La capacidad de convertir entre unidades de masa, densidad y volumen es una de las habilidades fundamentales necesarias para resolver problemas básicos de física y química. La masa, en el sistema SI de unidades utilizadas por defecto en todo el mundo para resolver tales problemas, tiene unidades de kilogramos (kg) y sus derivaciones, mientras que el volumen tiene unidades de metros cúbicos, om3, siendo el metro la unidad SI de longitud. En consecuencia, la densidad, que es la masa por unidad de volumen, a menudo se expresa en kg / m3. Debido a que las cantidades son a menudo más pequeñas en los experimentos y mediciones diarias, es típico ver la densidad expresada en g / cm3, o gm / ml (un mililitro se define como un centímetro cúbico). Un kg / m3 es igual a 1000 g / cm3.
Derivando masa del volumen
Supongamos que se le da un volumen conocido de una sustancia (agua o algún otro fluido, un metal o cualquier otra cosa que se suponga que tiene una distribución de materia uniforme o casi uniforme) y se le pide que calcule su masa. Para ello, en base a las relaciones establecidas anteriormente, debes conocer la densidad de la sustancia y solo su densidad.
Dado que la densidad (ρ) es masa (metro) dividido por volumen (V), entonces la masa es igual a la densidad multiplicada por el volumen:
\ rho = \ frac {m} {V}
Entonces
m = \ rho V
Densidades en el mundo real
Varias tablas en línea incluyen las densidades de sustancias comunes. Por ejemplo, el agua corriente a una temperatura de 4 ° C tiene una densidad de 1000 kg / m3 o 1 g / ml, nuevamente por definición. Los aceites son menos densos que el agua, por lo que el componente de aceite de un aderezo para ensaladas como el italiano flota en la parte superior de la mezcla. La leche, que se compone casi en su totalidad de agua pero que incluye azúcares, proteínas y (normalmente) grasas, tiene una densidad de 1,03 veces la del agua.
Los metales son, por regla general, notablemente más densos que los líquidos y varían mucho de uno a otro. El oro, por ejemplo, tiene una densidad de 19,3 g / ml. Esto significa que 1 m3 de oro tiene una masa de:
m = 1000 \ times19.3 = 19,300 \ text {kg}
Dado que 1 kg = 2.204 lb, una porción de oro de un metro por un metro por un metro (aproximadamente del tamaño de una mesa más pequeña) tendría una masa de 42,537 libras, más de 21 toneladas.
Aplicaciones
Dado que un barco de navegación moderno está hecho principalmente de metal, ¿cómo flota? Para que algo flote en el agua, debe tener menos masa que el agua que desplaza. Esto se logra como resultado de todo el espacio vacío incluido en la construcción del barco, como el espacio entre las capas del casco de un barco. Cuando un bote de metal, como una canoa, se coloca en el agua,comienzahundirse porque el metal sólido es lo que primero entra en contacto con el agua. Pero porque elgeneralLa densidad de la canoa es menor que la de un volumen equivalente de agua, incluso con uno o dos pasajeros agregados, la mayor parte permanece por encima de la superficie del agua.