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La densidad (D) es una cantidad definida como masa (m) por unidad de volumen (v): D = m ÷ v. Dado que estas tres cantidades están relacionadas, puede encontrar una de ellas si conoce las otras dos. Esto es más útil de lo que parece porque la densidad es a menudo una cantidad conocida que puede buscar, suponiendo que conoce la composición del material. Los cálculos son sencillos para objetos sólidos, pero las cosas se vuelven más complicadas para líquidos, cuya densidad cambia con la temperatura, y para gases, cuya densidad depende de la temperatura y la presión.
Usar unidades consistentes
La ecuación que relaciona densidad, masa y volumen es sencilla y le permite calcular la densidad de un material si mide su masa y volumen. La única advertencia es que debe realizar las mediciones en el mismo sistema. Por ejemplo, si mide la masa en kilogramos, debe medir el volumen en metros cúbicos, y si mide el volumen en cuartos de galón, debe medir la masa en libras. Los tres sistemas que probablemente usará son CGS (centímetros, gramos, segundos), MKS (metros, kilogramos, segundos) e Imperial británico. Las unidades más utilizadas para densidades en estos tres sistemas son:
Cálculos de densidad
Ejemplo: Suponga que tiene un vaso lleno de una solución acuosa misteriosa. Calcular su densidad y compararla con la del agua pura puede ayudar a determinar su composición.
Calcula el volumen de la solución midiendo las dimensiones del vaso de precipitados y el nivel del líquido y encuentra que es 355 ml. Como un mililitro es un centímetro cúbico, debes encontrar la masa en gramos. Usted encuentra que son 372 gm. La densidad es entonces 372 gm ÷ 355 ml = 1.05 gm / ml. Eso es solo un poco más denso que el agua pura (1 g / ml), por lo que todo lo que se disuelve en el agua está en una concentración baja.
Ejemplo: Encuentra una roca grande con una forma más o menos esférica y desea conocer su composición. Encontrar su densidad puede ayudarlo a determinar eso.
Calcule el volumen de la roca midiendo su diámetro y dividiendo por 2 para encontrar su radio (r). El volumen de una esfera es 4 / 3πr3, así que si la roca tiene un radio de 10 pulgadas, su volumen es de 418.67 pulgadas cúbicas. Convierte a pies cúbicos multiplicando por 0.00057. El resultado es 0.239 pies cúbicos. Si la roca pesa 40 libras, su densidad es de 40 lb / 0.239 pies3 = 167. 36 lb / pie3. Esto está muy cerca de la densidad del granito, por lo que hay una buena posibilidad de que la roca sea de granito sólido.
Usar tablas de densidad
Si tiene un objeto hecho de un material conocido, puede buscar su densidad en una tabla. Esta información le permite calcular su volumen pesándolo. Si ya conoce su volumen, puede calcular su masa. Todo lo que tiene que hacer es reorganizar la ecuación de densidad para expresar el parámetro que desea en términos de los otros dos.
Ejemplo: Supongamos que tiene una estatua de oro y desea encontrar su volumen.
D = m ÷ v, entonces v = m ÷ D
Usted encuentra que la estatua pesa 2 kg. En una tabla, encontrará que la densidad del oro es de aproximadamente 19,300 kg / m3. Al conectar números, el volumen es de 2 kg ÷ 19,300 kg / m.3 = 0.0001 m3 o aproximadamente una décima parte de un litro.
Ejemplo: ¿Cuánto pesa un mililitro de mercurio?
D = m ÷ v, entonces m = Dv
La densidad del mercurio es de 13,6 g / ml, por lo que un volumen de 1 ml tiene una masa de 13,6 gramos.