No uso diário, a palavra "densidade" geralmente se refere ao estado de ser denso, como em "o tráfego é denso, "ou" essa pessoa é muito densa para entender você. "A definição de densidade (D) na ciência é muito mais específico. É a quantidade de massa (m) que ocupa um volume específico (v). Matematicamente, D = m / v. A densidade se aplica à matéria no estado sólido, líquido e gasoso e - nenhuma surpresa aqui - sólidos são mais densos que líquidos (geralmente), e líquidos são mais densos que gases.
Em um nível microscópico, a densidade é uma medida de quão próximos estão os átomos que compõem uma determinada substância. Se dois objetos ocupam o mesmo volume, o mais denso é mais pesado porque mais átomos são agrupados no mesmo espaço. A densidade é afetada pela temperatura e também pela pressão ambiente, embora essas dependências sejam mais pronunciadas no estado gasoso. As diferenças de densidade impulsionam o mundo; a vida não seria a mesma sem eles.
A densidade do óleo e da água
A água tem densidade de 1 quilograma por metro cúbico. Se isso parece coincidência, não é. As unidades métricas de massa são baseadas na densidade da água. A maioria dos óleos é menos densa que a água e é por isso que flutuam. Sempre que você mistura dois líquidos ou gases, o mais denso cai para o fundo do recipiente, desde que não se dissolva e forme uma solução. A razão para isso é simples. A gravidade exerce uma força maior em um material denso. O fato de o óleo não se dissolver na água e de flutuar possibilita a limpeza após um grande derramamento de óleo. Os trabalhadores geralmente recuperam o óleo raspando-o da superfície da água.
O balão de hélio é uma aplicação de densidade na vida real
Encha um balão com ar de seus pulmões e o balão ficará acomodado em uma mesa ou cadeira até que alguém o atire para o ar. Mesmo assim, ele pode flutuar nas correntes de ar por um tempo, mas acabará caindo no solo. Encha-o com o mesmo volume de hélio, porém, e você terá que amarrar um barbante nele para evitar que flutue. Isso porque, em comparação com as moléculas de oxigênio e nitrogênio do ar, as moléculas de hélio são muito leves. Na verdade, o hélio é aproximadamente 10 vezes menos denso que o ar. O balão flutuaria ainda mais rápido se você o enchesse com hidrogênio, que é cerca de 100 vezes menos denso que o ar, mas o gás hidrogênio é altamente inflamável. É por isso que não o usam para encher balões em carnavais.
Diferenças de densidade impulsionam correntes aéreas e oceânicas
Adicione calor ao ar e as moléculas voarão com mais energia, criando mais espaço entre elas. Em outras palavras, o ar se torna menos denso e, portanto, tem tendência a subir. No entanto, a temperatura na troposfera fica mais fria com a altitude, então há mais ar frio em altitudes mais elevadas e tem tendência a cair. O movimento constante do ar frio descendo e subindo do ar quente cria correntes de ar e ventos que impulsionam o clima no planeta.
As variações de temperatura nos oceanos também criam diferenças de densidade que impulsionam as correntes, mas as variações de salinidade são igualmente importantes. A água do mar não é uniformemente salina e, quanto mais sal contém, mais densa é. Variações de temperatura e salinidade criam diferenças de densidade que impulsionam correntes parasitas locais como bem como rios submarinos profundos que criam habitats para criaturas marinhas e afetam o mundo clima.
Exemplos de densidade no laboratório
Os pesquisadores de laboratório dependem das diferenças de densidade para separar as substâncias no estado líquido ou sólido. Eles fazem isso com uma centrífuga, que é um dispositivo que gira uma mistura tão rapidamente que cria uma força várias vezes maior do que a força da gravidade. Na centrífuga, os componentes mais densos de uma mistura sofrem a maior força e migram para o exterior do recipiente, de onde podem ser recuperados.
A densidade também pode ser usada para identificar materiais feitos de compostos desconhecidos. O procedimento é pesar os materiais e medir o volume que ocupam, por meio de deslocamento de água ou outro método. Você então encontra a densidade do material, usando a equação D = m / v, e a compara com as densidades conhecidas de compostos comuns listados nas tabelas de referência.
