Que es la densidad de una sustancia

Que es la densidad de una sustancia

Qué es la densidad en física

La densidad de una sustancia se define como la cantidad de materia contenida en un volumen determinado de la misma. Numéricamente, se puede expresar como la masa por unidad de volumen y se calcula mediante la fórmula:

La densidad es una propiedad extensiva de una sustancia. Esto significa que la densidad no depende de la cantidad de materia examinada. Supongamos que el trozo de zinc del ejemplo anterior se cortara precisamente por la mitad. La masa sería ahora de 2,3 g y tendría un volumen de 0,32 ml. Por tanto, la densidad sería:

Fíjate en que el valor de la densidad no cambió cuando se examinó un trozo más pequeño del zinc. Curiosamente, tanto la masa como el volumen son propiedades intensivas. Sus valores cambian cuando cambia la cantidad de material examinado.

Unidades de densidad

La densidad (más precisamente, la densidad de masa volumétrica; también conocida como masa específica), de una sustancia es su masa por unidad de volumen. El símbolo más utilizado para la densidad es ρ (la letra griega rho en minúscula), aunque también se puede utilizar la letra latina D. Matemáticamente, la densidad se define como la masa dividida por el volumen:[1]

donde ρ es la densidad, m es la masa y V es el volumen. En algunos casos (por ejemplo, en la industria del petróleo y el gas de Estados Unidos), la densidad se define vagamente como su peso por unidad de volumen,[2] aunque esto es científicamente inexacto: esta cantidad se llama más específicamente peso específico.

Los distintos materiales suelen tener densidades diferentes, y la densidad puede ser relevante para la flotabilidad, la pureza y el envasado. El osmio y el iridio son los elementos más densos conocidos en condiciones estándar de temperatura y presión.

Para simplificar las comparaciones de la densidad en diferentes sistemas de unidades, a veces se sustituye por la cantidad adimensional «densidad relativa» o «gravedad específica», es decir, la relación entre la densidad del material y la de un material estándar, normalmente el agua. Así, una densidad relativa inferior a uno con respecto al agua significa que la sustancia flota en el agua.

Qué es la densidad en la ciencia

Aquí tienes una tabla de densidades de sustancias comunes, incluyendo varios gases, líquidos y sólidos. La densidad es una medida de la cantidad de masa contenida en una unidad de volumen. La tendencia general es que la mayoría de los gases son menos densos que los líquidos, que a su vez son menos densos que los sólidos, pero hay numerosas excepciones. Por esta razón, la tabla enumera la densidad de menor a mayor e incluye el estado de la materia.

Tenga en cuenta que la densidad del agua pura se define como 1 gramo por centímetro cúbico (o, g/ml). A diferencia de la mayoría de las sustancias, el agua es más densa como líquido que como sólido. Una consecuencia es que el hielo flota en el agua. Además, el agua pura es menos densa que el agua de mar, por lo que el agua dulce puede flotar sobre el agua salada, mezclándose en la interfase.

La densidad depende de la temperatura y la presión. En el caso de los sólidos, también se ve afectada por la forma en que se apilan los átomos y las moléculas. Una sustancia pura puede adoptar muchas formas, que no tienen las mismas propiedades. Por ejemplo, el carbono puede adoptar la forma de grafito o de diamante. Ambos son químicamente idénticos, pero no comparten un valor de densidad idéntico.

Cuál es la unidad de densidad

La densidad es un concepto fundamental en las ciencias; lo verás a lo largo de tus estudios. Se utiliza con bastante frecuencia para identificar rocas y minerales, ya que la densidad de las sustancias rara vez cambia de forma significativa. Por ejemplo, el oro siempre tendrá una densidad de 19,3 g/cm3; si un mineral tiene una densidad distinta a esa, no es oro.

Probablemente tengas una sensación intuitiva de la densidad en los materiales que utilizas a menudo. Por ejemplo, las esponjas tienen una densidad baja; tienen una masa baja por unidad de volumen. No te sorprende que una esponja grande sea fácil de levantar. En cambio, el hierro es denso. Si coges una sartén de hierro, esperas que sea pesada.

Los alumnos, e incluso los profesores, suelen confundir masa y densidad. Las palabras «pesado» y «ligero» se refieren por sí solas a la masa, no a la densidad. Una esponja muy grande puede pesar mucho (tener una masa elevada), pero su densidad es baja porque sigue pesando muy poco por unidad de volumen. Para la densidad, también hay que tener en cuenta el tamaño, o el volumen, del objeto.

Otra cosa complicada sobre la densidad es que no se pueden sumar densidades. Si tengo una roca formada por dos minerales, uno con una densidad de 2,8 g/cm3, y otro con una densidad de 3,5 g/cm3, la roca tendrá una densidad entre 3,5 y 2,8 g/cm3, no una densidad de 6,3 g/cm3. Esto se debe a que tanto la masa como el volumen de los dos minerales se sumarán, por lo que al dividirlos para obtener la densidad el resultado estará entre los dos.

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