Densidad

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Sustancia	Densidad media (en kg/m3)
Aceite	920
Acero	7850
Agua destilada a 4ºC	1000
Agua de mar	1027
Aire	1,3
Aerogel	3
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
Madera	600 - 900
Mercurio	13580
Oro	19300
Wolframio	19250
Uranio	19050
Tántalo	16650
Torio	11724
Estaño	7310
Piedra pómez	700
Plata	10490
Osmio	22610
Iridio	22650
Platino	21450
Plomo	11340
Poliuretano	40
Sangre	1480 - 1600
Tierra (planeta)	5515
Vidrio	2500

En física, la densidad, simbolizada habitualmente por la letra griega $\rho \,\!$ 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 absoluta o densidad normal (también llamada densidad real) expresa la masa por unidad de volumen. Cuando no se hace ninguna aclaración al respecto, el término «densidad» suele entenderse en el sentido de densidad absoluta. La densidad es una magnitud intensiva.

$\rho ={\frac {m}{V}}$

donde $\rho$ es la densidad absoluta, m es la masa y V es el volumen.

Aunque la unidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es kg/m³, también es costumbre expresar la densidad de los líquidos en g/cm³.

Densidad relativa

La densidad relativa o aparente expresa la relación entre la densidad de una sustancia y una densidad de referencia, resultando una magnitud adimensional y, por tanto, sin unidades.

$\rho _{r}={\frac {\rho }{\rho _{0}}}$

donde $\rho _{r}$ es la densidad relativa, $\rho$ es la densidad absoluta y $\rho _{0}$ es la densidad de referencia.

La densidad de referencia habitualmente es la densidad del agua líquida cuando la presión es de 1 atm y la temperatura es de 4 °C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua es de 1000 kg/m³, es decir, 1 kg/L.

Unidades de densidad

Las unidades de densidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI) son:

• kilogramo por metro cúbico (kg/m³)
• gramo por centímetro cúbico (g/cm³)

Unidades fuera del SI:

• En gases suele usarse como gramo por decímetro cúbico (g/dm³) (usado así para poder simplificar con la constante universal de los gases ideales:

$R=0,082{\frac {atm\cdot L}{mol\cdot K}}$

• kilogramo por litro (kg/L). El agua generalmente tiene una densidad alrededor de 1 kg/L, haciendo de esta una unidad conveniente.
• gramo por mililitro (g/mL), que equivale a (g/cm³).

También hay equivalencias numéricas de kg/L (1 kg/L = 1 g/cm³ = 1 g/mL).

Otras unidades usadas en el Sistema Anglosajón de Unidades son:

• 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 material homogéneo, la fórmula masa/volumen puede aplicarse en cualquier zona del material obteniendo siempre el mismo resultado. Sin embargo, un material heterogéneo no presenta la misma densidad en partes diferentes. En este caso, se puede medir la "densidad media", dividiendo la masa del objeto por su volumen; o la "densidad puntual" que será distinta en cada punto (o división infinitesimal) del objeto.

Por ejemplo, un vaso con agua es un conjunto formado por dos partes: el agua y el propio vaso. La densidad puntual en cada punto es distinta para el agua y para el vidrio. La densidad media, en cambio, es una sola para todo el objeto, y resultará intermedia entre la densidad del agua y la del vidrio.

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.

En el caso de un material mezclado con aire se tiene:

$\rho _{ap}={\frac {m_{ap}}{V_{ap}}}={\frac {m_{r}+m_{aire}}{V_{r}+V_{aire}}}$

La densidad aparente de un material no es una propiedad intrínseca del material y depende de su compactación.

Medición de densidad

Picnómetro.

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 longitudes apropiadas o mediante el desplazamiento de un líquido, entre otros métodos.

Un instrumento muy común para medir en forma directa la densidad de un líquido es el densímetro. Un instrumento menos común es el picnómetro y, en el caso de gases, el picnómetro de gas. 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 un material varía al cambiar la presión o la temperatura. Se puede demostrar,^{[cita requerida]} utilizando la termodinámica que al aumentar la presión debe aumentar la densidad de cualquier material estable. En cambio, si bien al aumentar la temperatura usualmente decrece la densidad de los materiales, hay excepciones notables. Por ejemplo, la densidad del agua líquida crece entre el punto de fusión (a 0 °C) y los 4 °C y lo mismo 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:

$\rho ={\frac {m\cdot P}{R\cdot T}}$

donde $R$ es la constante universal de los gases ideales, $P$ es la presión del gas, $m$ su masa molar, y $T$ la temperatura absoluta.

Eso significa que un gas ideal a 300 K (27 °C) y 1 bar duplicará su densidad si se aumenta la presión a 2 bar manteniendo la temperatura constante o, alternativamente, se reduce su temperatura a 150 K manteniendo la presión constante.

Véase también

• Densímetro
• Picnómetro
• Metrología
• Sistema Internacional de Unidades
• Propiedades físicas de los cuerpos
• Isopicna
• Peso específico
• Termoscopio