Densidade (D) é uma quantidade definida como massa (m) por unidade de volume (v): D = m ÷ v. Como essas três quantidades estão relacionadas, você pode encontrar uma delas se conhecer as outras duas. Isso é mais útil do que parece, porque a densidade geralmente é uma quantidade conhecida que você pode pesquisar, supondo que você conheça a composição do material.
Os cálculos são diretos para objetos sólidos, mas as coisas ficam mais complicadas para líquidos, onde a densidade muda com a temperatura e para gases, para os quais a densidade depende da temperatura e pressão.
Use unidades consistentes
A equação que relaciona densidade, massa e volume é direta e permite calcular a densidade de um material medindo sua massa e volume. A única ressalva é que você deve fazer as medições no mesmo sistema.
Por exemplo, se você medir a massa em quilogramas, deverá medir o volume em metros cúbicos e, se medir o volume em quartos, deverá medir a massa em libras. Os três sistemas que você provavelmente usará são CGS (centímetros, gramas, segundos), MKS (metros, quilogramas, segundos) e Imperial Britânica. As unidades mais utilizadas para densidades nestes três sistemas são:
- CGS: gramas / centímetro cúbico ou gramas / mililitro
- MKS: quilogramas / metro cúbico
- Britânico: libras / pé cúbico
Usando a calculadora de densidade, massa e volume
Exemplo: Suponha que você tenha um copo cheio de uma misteriosa solução aquosa. Calcular sua densidade e compará-la com a da água pura pode ajudar a determinar sua composição.
Você calcula o volume da solução medindo as dimensões do copo e o nível do líquido e descobre que é de 355 ml. Como um mililitro é um centímetro cúbico, você deve encontrar a massa em gramas. Você descobre que são 372 gm.
A densidade é então 372 gm ÷ 355 ml = 1,05 gm / ml. Isso é apenas um pouco mais denso do que a água pura (1 gm / ml), então tudo o que é dissolvido na água está em uma concentração baixa.
Exemplo: Você encontra uma grande rocha com uma forma aproximadamente esférica e quer saber sua composição. Encontrar sua densidade pode ajudá-lo a determinar isso.
Calcule o volume da rocha medindo seu diâmetro e dividindo por 2 para encontrar seu raio (r).
O volume de uma esfera é 4 / 3πr3, então, se a rocha tem um raio de 10 polegadas, seu volume é 418,67 polegadas cúbicas.
Converta para pés cúbicos multiplicando por 0,00057. O resultado é 0,239 pés cúbicos.
Se a rocha pesa 40 libras, sua densidade é 40 libras / 0,239 pés3 = 167. 36 lb / pés3. Isso está muito próximo da densidade do granito, então há uma boa chance de que a rocha seja granito sólido.
Usando tabelas de densidade
Se você tem um objeto feito de um material conhecido, pode consultar sua densidade em uma tabela. Esta informação permite calcular seu volume por meio de pesagem. Se você já conhece seu volume, pode calcular sua massa. Usando a calculadora de densidade, massa e volume, é necessário reorganizar a equação de densidade para expressar o parâmetro que você deseja em termos dos outros dois.
Exemplo: Suponha que você tenha uma estátua de ouro e queira saber seu volume.
D = m ÷ v, então v = m ÷ D
Você descobre que a estátua pesa 2 kg. Em uma tabela, você encontrará a densidade do ouro em cerca de 19.300 kg / m3.
Conectando os números, você descobre que o volume é de 2 kg ÷ 19.300 kg / m3 = 0,0001 m3 ou cerca de um décimo de litro.
Exemplo: Quanto pesa um mililitro de mercúrio?
D = m ÷ v, então m = Dv
A densidade do mercúrio é de 13,6 g / ml, portanto, um volume de 1 ml tem uma massa de 13,6 gramas.