Cómo calcular la densidad de las distintas sustancias y objetos

INTRODUCCIÓN

Aunque toda la materia posee masa y volumen, la misma masa de sustancias diferentes tienen ocupan distintos volúmenes, así notamos que el hierro o el hormigón son pesados, mientras que la misma cantidad de goma de borrar o plástico son ligeras. La propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de una sustancia recibe el nombre de densidad. Cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, más pesado nos parecerá.

Con este trabajo aprenderemos como calcular la densidad de diferentes sustancias y objetos, también conoceremos la utilización de los materiales que nos ayudan a calcular la densidad la densidad.

La densidad es la razón de la masa por unidad de volumen, por ejemplo, kg/m3. Se expresa tanto por un valor numérico como por unidades adecuadas. Para determinar la densidad de una sustancia, es preciso conocer tanto su volumen como su masa. Las densidades de los líquidos y los sólidos no cambian significativamente con la presión en condiciones ordinarias, pero si cambian con la temperatura. A si como también algunos métodos para obtener el volumen y la masa a partir de ellos calcular la densidad de algunas sustancias, o simplemente enseñarnos cuál es el manejo adecuado para usar un instrumento especializado en la medición de la propiedad.

LA DENSIDAD

La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

Así, como en el S.I. la masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen en metros cúbicos (m³) la densidad se medirá en kilogramos por metro cúbico (kg/m³). Esta unidad de medida, sin embargo, es muy poco usada, ya que es demasiado pequeña. Para el agua, por ejemplo, como un kilogramo ocupa un volumen de un litro, es decir, de 0,001 m³, la densidad será de: 1000 kg/m³

La mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo que, de usar esta unidad, se estarían usando siempre números muy grandes. Para evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida el gramo por centímetro cúbico (gr./c.c.).

Las medidas de la densidad quedan, en su mayor parte, ahora mucho más pequeñas y fáciles de usar. Además, para pasar de una unidad a otra basta con multiplicar o dividir por mil.

Unidades: Las unidades en la que puede estar la densidad son:

Se debe tener en cuenta que:

1. Los valores de densidad de las sustancias dependen de la presión y temperatura a la cual se encuentre, pero no dependen de la gravedad; por lo tanto, la densidad de un cuerpo en la tierra es igual que en la luna, a la misma presión y temperatura.

2. Estando a la misma presión y temperatura es posible diferenciar a dos sustancias químicamente puras por sus valores de densidad, debido a que es una propiedad intensiva y característica de cada sustancia.

3. Para una sustancia química, generalmente se cumple: Dsolido > Dliquido > Dgas

4. La densidad de sustancias sólidas y liquidas varia en cantidades muy pequeñas con la temperatura, por lo cual generalmente se considera constante en un rango de temperatura de 0°C a 30°C. En cálculos muy precisos se debe considerar que la densidad disminuye al aumentar la temperatura, esto se debe a la dilatación o aumento de volumen que experimentan las sustancias al ser calentadas.

Sustancia Densidad en kg/m³ Densidad en g/c.c.

Agua

Aceite

Gasolina

Plomo

Acero

Mercurio

Madera

Aire

Butano

Dióxido de carbono 1000

920

680

11300

7800

13600

900

1,3

2,6

1,8 1

0,92

0,68

11,3

7,8

13,6

0,9

0,0013

0,026

0,018

La densidad de un cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia flotará sobre otra si su densidad es menor. Por eso la madera flota sobre el agua y el plomo se hunde en ella, porque el plomo posee mayor densidad que el agua mientras que la densidad de la madera es menor, pero ambas sustancias se hundirán en la gasolina, de densidad más baja.

La densidad es una característica de cada sustancia. Nos vamos a referir a líquidos y sólidos homogéneos. Su densidad, prácticamente, no cambia con la presión y la temperatura; mientras que los gases son muy sensibles a las variaciones de estas magnitudes.

Cálculo de la densidad en los líquidos

En el laboratorio, vamos a coger agua en un recipiente y, utilizando una probeta y la balanza electrónica, vamos a calcular las masas que tienen diferentes volúmenes de agua; los vamos a anotar:

Masa de agua Volumen de agua

m1

m2

m3 V1

V2

V3

Hacemos otras medidas similares con aceite:

Masa de aceite Volumen de aceite

m4

m5

m6 V4

V5

V6

A continuación, dividimos cada medida de la masa de agua por el volumen que ocupa y lo mismo hacemos con las medidas obtenidas con el aceite.

¿Qué observaremos?

Masa / Volumen Masa / Volumen

m1/V 1 = d agua

m2/V 2 = d agua

m3/V 3 = d agua m4/V 4 = d aceite

m5/V 5 = d aceite

m6/V 6 = d aceite

Que los cocientes obtenidos con las medidas del agua son iguales entre sí, lo mismo que ocurre con las del aceite; pero,

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