Diferencia entre revisiones de «Densidad»
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La '''densidad''' es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m<sup>3</sup>), aunque frecuente y coloquialmente se expresa en g/cm<sup>3</sup>. La densidad es una [[magnitud intensiva]]. |
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==Usos== |
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Revisión del 19:46 1 dic 2009
Sustancia | Densidad media (en kg/m3) |
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Aceite | 920 |
Acero | 7850 |
Agua destilada a 4ºC | 1000 |
Agua de mar | 1027 |
Aire | 1,2 |
Aerogel | 1-2 |
Alcohol | 780 |
Magnesio | 1740 |
Aluminio | 2700 |
Carbono | 2260 |
Caucho | 950 |
Cobre | 8960 |
Cuerpo humano | 950 |
Diamante | 3515 |
Gasolina | 680 |
Helio | 0,18 |
Hielo | 920 |
Hierro | 7874 |
Hormigón armado | 2500-3500 |
Madera | 600 - 900 |
Mercurio | 13580 |
Oro | 19300 |
Wolframio | 19250 |
Uranio | 19050 |
Tántalo | 16650 |
Torio | 11724 |
Estaño | 7310 |
Piedra pómezPumita | 700 |
Plata | 10490 |
Osmio | 22610 |
Iridio | 22560 |
Platino | 21450 |
Plomo | 11340 |
Poliuretano | 40 |
Sangre | 1480 - 1600 |
Tierra (planeta) | 5515 |
Vidrio | 2500 |
En física, la densidad, simbolizada habitualmente por la letra griega y denominada en ocasiones masa específica, es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen, y puede utilizarse en términos absolutos o relativos. En términos sencillos, un objeto pequeño y pesado, como una piedra o un trozo de plomo, es más denso que un objeto grande y liviano, como un corcho o un poco de espuma.
Densidad absoluta
La densidad es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m3), aunque frecuente y coloquialmente se expresa en g/cm3. La densidad es una magnitud intensiva.
Usos
Densidad absoluta
La densidad o densidad absoluta expresa la masa por unidad de volumen.
donde es la densidad, m es la masa y V es el volumen del cuerpo.
Densidad relativa
La densidad relativa es también llamada gravedad específica o peso específico, y es la relación entre la densidad de una sustancia y la de otra, tomada como patrón. Generalmente para sólidos y líquidos se emplea el agua destilada, y para gases, el aire o el hidrógeno.
donde es la densidad relativa, es la densidad absoluta, y es la densidad de la sustancia.
Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua líquida a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua destilada es de 1000 kg/m3, es decir, 1 kg/L.
Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de 1 atm y la temperatura de 0 °C.
Unidades de densidad
Unidades de densidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI):
- kilogramo por metro cúbico (kg/m³).
- gramo por centímetro cúbico (g/cm³).
- kilogramo por litro (kg/L) o kilogramo por decímetro cúbico. El agua tiene una densidad próxima a 1 kg/L (1000 g/dm³ = 1 g/cm³ = 1 g/mL).
- gramo por mililitro (g/mL), que equivale a (g/cm³).
- Para los gases suele usarse el gramo por decímetro cúbico (g/dm³) o gramo por litro (g/L), con la finalidad de simplificar con la constante universal de los gases ideales:
Unidades usadas en el Sistema Anglosajón de Unidades:
- onza por pulgada cúbica (oz/in3)
- libra por pulgada cúbica (lb/in3)
- libra por pie cúbico (lb/ft3)
- libra por yarda cúbica (lb/yd3)
- libra por galón (lb/gal)
- libra por bushel americano (lb/bu)
- slug por pie cúbico.
Densidad media y puntual
Para un sistema homogéneo, la fórmula masa/volumen puede aplicarse en cualquier región del sistema obteniendo siempre el mismo resultado.
Sin embargo, un sistema heterogéneo no presenta la misma densidad en partes diferentes. En este caso, hay que medir la "densidad media", dividiendo la masa del objeto por su volumen o la "densidad puntual" que será distinta en cada punto, posición o porción infinitesimal) del sistema, y que vendrá definida por
Densidad aparente y densidad real
La densidad aparente es una magnitud aplicada en materiales porosos como el suelo, los cuales forman cuerpos heterogéneos con intersticios de aire u otra sustancia normalmente más ligera, de forma que la densidad total del cuerpo es menor que la densidad del material poroso si se compactase.
En el caso de un material mezclado con aire se tiene:
La densidad aparente de un material no es una propiedad intrínseca del material y depende de su compactación.
Medición de densidad
La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la obtención indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y posteriormente se calcula la densidad. La masa se mide habitualmente con una balanza, mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del objeto y midiendo las dimensiones apropiadas o mediante el desplazamiento de un líquido, entre otros métodos.
Entre los instrumentos más comunes para la medida de densidades tenemos:
- El densímetro, que permite la medida directa de la densidad de un líquido
- El picnómetro, es un aparato que permite la medida precisa de la densidad de sólidos, líquidos y gases picnómetro de gas.
- La balanza de Mohr es una variante de balanza hidrostática que permite la medida precisa de la densidad de líquidos.
Otra posibilidad para determinar las densidades de líquidos y gases es utilizar un instrumento digital basado en el principio del tubo en U oscilante[cita requerida].
Cambios de densidad
En general, la densidad de una sustancia varía cuando cambia la presión o la temperatura.
- Cuando aumenta la presión, la densidad de cualquier material estable también aumenta.
- Como regla general, al aumentar la temperatura, la densidad disminuye (si la presión permanece constante). Sin embargo, existen notables excepciones a esta regla. Por ejemplo, la densidad del agua crece entre el punto de fusión (a 0 °C) y los 4 °C; algo similar ocurre con el silicio a bajas temperaturas.[cita requerida]
El efecto de la temperatura y la presión en los sólidos y líquidos es muy pequeño, por lo que típicamente la compresibilidad de un líquido o sólido es de 10–6 bar–1 (1 bar=0,1 MPa) y el coeficiente de dilatación térmica es de 10–5 K–1.
Por otro lado, la densidad de los gases es fuertemente afectada por la presión y la temperatura. La ley de los gases ideales describe matemáticamente la relación entre estas tres magnitudes:
donde es la constante universal de los gases ideales, es la presión del gas, su masa molar y la temperatura absoluta.
Eso significa que un gas ideal a 300 K (27 °C) y 1 atm duplicará su densidad si se aumenta la presión a 2 atm manteniendo la temperatura constante o, alternativamente, se reduce su temperatura a 150 K manteniendo la presión constante.