Los materiales flotan o se hunden en función principalmente de la densidad. Dado que los cubitos de hielo son un poco menos densos que el agua, los cubitos de hielo flotan en el agua. Dado que el acero es menos denso que el mercurio pero más denso que el agua, un rodamiento de bolas de acero flota en el mercurio líquido pero se hunde en el agua. La comprensión de la densidad comienza con la comprensión de cómo calcularla.
Definición y fórmula de densidad
La densidad es la relación entre la masa y el volumen de un objeto y, como tal, la densidad es un valor calculado en lugar de medido. Encontrar la densidad requiere medir tanto la masa como el volumen de un objeto. La densidad se utiliza para describir sólidos, líquidos y gases.
La fórmula de densidad en química es densidad igual a masaMETROdividido por volumenV. La densidad puede estar representada porDo por la letra griega rho (ρ), por lo que la fórmula se puede escribir como:
D = \ frac {M} {V} \\ \ text {o} \; ρ = \ frac {M} {V}
En geología, la gravedad específica se usa más que la densidad, pero las dos están estrechamente relacionadas. La gravedad específica consiste en la densidad del objeto dividida por la densidad del agua (1.0 g / cm
3), dando un valor adimensional.Unidades de densidad
Para los sólidos, las unidades de densidad en el sistema métrico generalmente se informan como gramos (masa) por centímetro cúbico (volumen) escrito como g / cm3. La densidad también puede expresarse en kilogramos por metro cúbico (kg / m3), kilogramos por centímetro cúbico (kg / cm3) o gramos por metro cúbico (g / m3).
Con menos frecuencia, la densidad se puede informar como libras (masa) por pie cúbico (volumen), escrito como libras / pie3, libras por pulgada cúbica (lb / in3) o libras por yarda cúbica (lb / yd3).
Para los líquidos, la densidad se informa más comúnmente como gramos por mililitro (g / mL), mientras que la densidad del gas generalmente se informa como gramos por litro (g / L). Sin embargo, las densidades de líquido y gas cambian con la presión y la temperatura, por lo que generalmente se informará en términos de presión estándar (una atmósfera) y temperatura (25 ° C para líquidos y 0 ° C para gases).
Medición de masa
Encontrar la masa de los sólidos requiere el uso de una balanza de triple haz o una balanza electrónica que mida la masa. Coloque la muestra en la bandeja, luego siga el procedimiento de la herramienta para encontrar la masa. Si mide la masa de un polvo o un líquido, primero encuentre la masa de un recipiente, luego agregue el polvo o líquido y mida la masa total, antes de restar la masa del recipiente.
Volumen de medición
Encontrar el volumen de un polígono regular simplemente requiere medir las dimensiones del sólido y buscar la fórmula de la forma. Por ejemplo, un bloque rectangular que mide 10 centímetros por 5 centímetros por 2 centímetros tiene un volumen de 10 × 5 × 2 o 100 centímetros cúbicos.
Encontrar el volumen de sólidos de forma irregular utiliza el principio de desplazamiento de Arquímedes. Mida una cantidad conocida de agua en un cilindro graduado, coloque el objeto de forma irregular en el cilindro y lea el cilindro graduado para determinar el cambio de volumen. El agua desplazada, que se muestra por el cambio en la lectura en el cilindro graduado, es igual al volumen del objeto insertado.
En el caso de los líquidos, el volumen se puede medir directamente con la probeta graduada.
Cálculos para encontrar la densidad
Para encontrar la densidad, divida la masa medida por el volumen medido (D = METRO ÷ V).
Ejemplos de fórmulas de densidad: sólidos
Si un cubo de un material que mide 1 centímetro en cada lado tiene una masa de 7,90 gramos, el cálculo de la densidad se convierte en
D = \ frac {7,90 \; \ text {g}} {1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm}} = 7,90 \; \ text {g / cm} ^ 3
Lo más probable es que el material sea hierro.
La masa de un objeto de forma irregular se mide como 211,4 gramos. El volumen de agua desplazada es igual a 20 mililitros. Dado que un mililitro de agua ocupa un centímetro cúbico de volumen, el volumen del objeto es igual a 20 centímetros cúbicos. Completando la fórmula muestra
D = \ frac {211.4 \; \ text {g}} {20 \; \ text {cm} ^ 3} = 10.57 \; \ text {g / cm} ^ 3
Lo más probable es que el material sea plateado.
Ejemplos de fórmulas de densidad: líquidos
Un líquido con un volumen de 50 mililitros (mL) tiene una masa de 63 gramos (g). Entonces
D = \ frac {63 \; \ text {g}} {50 \; \ text {mL}} = 1,26 \; \ text {g / mL}
Es probable que el líquido sea glicerina.
Un líquido con una masa medida de 338,75 gramos ocupa un volumen de 25 mililitros. Completar la fórmula de densidad muestra
D = \ frac {338,75 \; \ text {g}} {25 \; \ text {mL}} = 13,55 \; \ text {g / mL}
Probablemente el líquido sea mercurio.
Calculadora de fórmulas de densidad en línea
Hay disponibles calculadoras de fórmulas de densidad en línea. Sin embargo, se deben conocer dos de las tres variables (masa, volumen o densidad) (ver Recursos).