C 04 DENSIDAD Y PESO ESPECÍFICO
DENSIDAD (δ)delta
Se define como cociente entre la masa de un
objeto y su volumen.
Aun cuando para cualquier sustancia la masa y el
volumen son directamente proporcionales, la relación de proporcionalidad es
diferente para cada sustancia. Es precisamente la constante de proporcionalidad
de esa relación la que se conoce por densidad y se representa por la letra
griega δ.
FORMULA δ = m/V
DONDE: δ = Densidad en kg/dm3, kg/m3
m = masa en kg, slug, ton .
V = Volumen en dm3, m3, in3
Ecuación que facilita la definición de δ y también su significado físico. Su
unidad en el SI es el cociente entre la unidad de masa y la del volumen, es
decir kg/m³ o kg.m‾³.
La densidad es una propiedad o atributo característico de cada sustancia. En
los sólidos la densidad es aproximadamente constante, pero en los líquidos, y
particularmente en los gases, varía con las condiciones de medida. Así en el
caso de los líquidos se suele especificar la temperatura a la que se refiere el
valor dado para la densidad y en el caso de los gases se ha de indicar, junto
con dicho valor, la presión.
PESO ESPECÍFICO (g) gamma
Se define como el cociente entre el peso de un material y su volumen.
FORMULA g = P/V
DONDE: g = Peso especifico en kgf/dm3, kgf/m3. Kp/dm3, tonf/m3.
P = peso en kgf, N, tonf .
V = Volumen en dm3, m3, in3.
El peso de un cuerpo es: p = m * g
Donde: p = peso en kgf, N, tonf .
m = masa en kg, slug, ton .
g = aceleración de gravedad en m/s2.
FORMULA: g = p/V = m*g/V = δ*g
Densidad y peso específico
La densidad está relacionada con el grado de
acumulación de materia (un cuerpo compacto es, por lo general, más denso que
otro más disperso), pero también lo está con el peso. Así, un cuerpo pequeño
que es mucho más pesado que otro más grande es también mucho más denso.
La densidad y el peso específico numéricamente
son iguales no así en sus unidades.
Densidad relativa
La densidad relativa de una sustancia es el cociente entre su densidad y la de otra sustancia diferente que se toma como referencia o patrón:
FORMULA δ r = δ / δ p
d r = Densidad relativa (adimensional)
δ = Densidad de la sustancia (adimensional)
δ p = Densidad patrón (adimensional).
Para sustancias líquidas se suele tomar como
sustancia patrón el agua cuya densidad a 4 °C es igual a 1000 kg/m³. Para gases
la sustancia de referencia la constituye con frecuencia el aire que a 0 °C de
temperatura y 1 atmósfera de presión tiene una densidad de 1,293 kg/m³. Como
toda magnitud relativa, que se obtiene como cociente entre dos magnitudes
iguales, la densidad relativa carece de unidades físicas.
EL DENSÍMETRO
La determinación de densidades de líquidos tiene
importancia no sólo en la física, sino también en el mundo del comercio y de la
industria. Por el hecho de ser la densidad una propiedad característica -cada
sustancia tiene una densidad diferente- su valor puede emplearse para efectuar
una primera comprobación del grado de pureza de una sustancia líquida.
El densímetro es un sencillo aparato que se basa
en el principio de Arquímedes. Es, en esencia, un flotador de vidrio con un
lastre de mercurio en su parte inferior que le hace sumergirse parcialmente en
el líquido- y un extremo graduado directamente en unidades en densidad. El
nivel del líquido marca sobre la escala el valor de su densidad.
Ejercicios de densidad y peso específico
1.- Para determinar la densidad de un trozo de oro, se midió su masa y se encontró un valor igual que 50g; al medir su volumen éste fue de 2.587 cm3. Calcular la densidad.
2.-
Para cuantificar la densidad del agua en el laboratorio se midieron 10 cm3de
agua y se determinó su masa con la balanza, encontrándose un valor de 10g.
Calcular:
a)
¿Cuánto vale la densidad del agua?
b)
Si en lugar de 10 cm3 midiéramos 1000 cm3,
¿cambiaría el valor de la densidad del agua?
c)
¿Qué volumen ocuparán 600g de agua?
3.-
0.5 kg de alcohol etílico ocupan un volumen de 0.000633 cm3.
Calcular:
a)
¿Cuál es su densidad?
b)
¿Cuál es su peso específico?
4.-
Calcular la masa y el peso de 15 000 litros de gasolina. Densidad de la
gasolina 700 kg/m3.
5.-
¿Cuál es la densidad de un aceite cuyo peso específico es de 8 967 N/m3?
6.-
Si te mostraran dos frascos de vidrio perfectamente tapados, con una capacidad
de un litro cada uno, llenos de un líquido incoloro y te preguntaran si son de
la misma sustancia, ¿cómo harías para responder sin necesidad de destapar los
frascos?
7.-
Si para hallar la densidad del cobre te dan a escoger entre un cubo de 1 cm3 de
volumen y una barra de 10 kg de masa, ¿con cuál de los dos determinarías la
densidad?
8.-
Determinar el volumen de un trozo de corcho si su densidad es de
0.23
g/cm3 y tiene una masa de 50 g. Además, decir si flota o no
corcho al sumergirlo en un recipiente lleno de agua; justifica tu respuesta.
9.-
Un cubo de aluminio presenta 2 cm de longitud en uno de sus lados y tiene una
masa de 21.2 g.
Calcular:
a)
¿Cuál es su densidad?
b)
¿Cuál será la masa de 5.5 cm3 de aluminio?
10.-
¿Cuál es el volumen, en metros cúbicos y el litros, de 3 000 N de aceite de
oliva, cuyo peso específico es de 9 016 N/m3?
11.-
Un objeto Y tiene una masa de 150g y una densidad de 2 g/cm3, un
objeto Z tiene una masa de 750g y una densidad de 10 g/cm3.
a) Si se introducen por separado los dos objetos en un recipiente con agua, determinar cuál desplazará mayor volumen de agua.
