Os materiais flutuam ou afundam com base principalmente na densidade. Como os cubos de gelo são ligeiramente menos densos que a água, os cubos de gelo flutuam na água. Como o aço é menos denso que o mercúrio, mas mais denso que a água, um rolamento de esferas de aço flutua no mercúrio líquido, mas afunda na água. A compreensão da densidade começa com a compreensão de como calculá-la.
Definição e fórmula de densidade
A densidade é a relação entre a massa e o volume de um objeto e, como tal, a densidade é um valor calculado e não medido. Encontrar a densidade requer medir a massa e o volume de um objeto. A densidade é usada para descrever sólidos, líquidos e gases.
A fórmula de densidade em química é densidade igual a massaMdividido pelo volumeV. A densidade pode ser representada porDou pela letra grega rho (ρ), então a fórmula pode ser escrita como:
D = \ frac {M} {V} \\ \ text {ou} \; ρ = \ frac {M} {V}
Em geologia, a gravidade específica é usada mais do que a densidade, mas as duas estão intimamente relacionadas. A gravidade específica consiste na densidade do objeto dividido pela densidade da água (1,0 g / cm
3), produzindo um valor adimensional.Unidades de Densidade
Para sólidos, as unidades de densidade no sistema métrico são geralmente relatadas como gramas (massa) por centímetro cúbico (volume) escritas como g / cm3. A densidade também pode ser relatada como quilogramas por metro cúbico (kg / m3), quilogramas por centímetro cúbico (kg / cm3) ou gramas por metro cúbico (g / m3).
Menos comumente, a densidade pode ser relatada como libras (massa) por pé cúbico (volume), escrita como lb / pés3, libras por polegada cúbica (lb / in3) ou libras por jarda cúbica (lb / jarda3).
Para líquidos, a densidade é mais comumente relatada como gramas por mililitro (g / mL), enquanto a densidade do gás é geralmente relatada como gramas por litro (g / L). As densidades do líquido e do gás mudam com a pressão e a temperatura, no entanto, geralmente serão relatadas em termos de pressão padrão (uma atmosfera) e temperatura (25 ° C para líquidos e 0 ° C para gases).
Medindo Massa
Encontrar a massa dos sólidos requer o uso de uma balança de feixe triplo ou escala eletrônica que mede a massa. Coloque a amostra na bandeja e siga o procedimento da ferramenta para encontrar a massa. Se estiver medindo a massa de um pó ou líquido, primeiro encontre a massa de um recipiente, então adicione o pó ou líquido e meça a massa total, antes de subtrair a massa do recipiente.
Volume de medição
Encontrar o volume de um polígono regular requer simplesmente medir as dimensões do sólido e procurar a fórmula para a forma. Por exemplo, um bloco retangular medindo 10 centímetros por 5 centímetros por 2 centímetros tem um volume de 10 × 5 × 2 ou 100 centímetros cúbicos.
Encontrar o volume de sólidos de forma irregular usa o princípio de deslocamento de Arquimedes. Meça uma quantidade conhecida de água em um cilindro graduado, coloque o objeto de formato irregular no cilindro e leia o cilindro graduado para determinar a mudança no volume. A água deslocada, mostrada pela mudança na leitura do cilindro graduado, é igual ao volume do objeto inserido.
Para líquidos, o volume pode ser medido diretamente usando o cilindro graduado.
Cálculos para encontrar densidade
Para encontrar a densidade, divida a massa medida pelo volume medido (D = M ÷ V).
Exemplos de fórmula de densidade: sólidos
Se um cubo de um material medindo 1 centímetro de cada lado tem uma massa de 7,90 gramas, o cálculo da densidade torna-se
D = \ frac {7,90 \; \ text {g}} {1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm}} = 7,90 \; \ text {g / cm} ^ 3
O material é provavelmente ferro.
A massa de um objeto de formato irregular é medida como 211,4 gramas. O volume de água deslocado é igual a 20 mililitros. Como um mililitro de água ocupa um centímetro cúbico de volume, o volume do objeto é igual a 20 centímetros cúbicos. Completar a fórmula mostra
D = \ frac {211,4 \; \ text {g}} {20 \; \ text {cm} ^ 3} = 10,57 \; \ text {g / cm} ^ 3
O material é provavelmente prata.
Exemplos de fórmula de densidade: líquidos
Um líquido com volume de 50 mililitros (mL) tem massa de 63 gramas (g). Então
D = \ frac {63 \; \ text {g}} {50 \; \ text {mL}} = 1,26 \; \ text {g / mL}
O líquido provavelmente é glicerina.
Um líquido com massa medida de 338,75 gramas ocupa um volume de 25 mililitros. Completar a fórmula de densidade mostra
D = \ frac {338,75 \; \ text {g}} {25 \; \ text {mL}} = 13,55 \; \ text {g / mL}
O líquido provavelmente é mercúrio.
Calculadora de Fórmula de Densidade Online
Calculadoras de fórmula de densidade online estão disponíveis. Duas das três variáveis (massa, volume ou densidade) devem ser conhecidas, no entanto (consulte Recursos).