Unidad 2: DENSIDAD

Unidad 2: DENSIDAD
Definición de densidad: es la relación entre la masa de un cuerpo y el
volumen que ocupa, es una propiedad intensiva y característica, la unidad
en el sistema internacional es Kg/m3.
Cada sustancia, en su estado natural, tiene una densidad característica. Por ejemplo, 1 litro de agua en estado
líquido tiene una masa de 1 kilogramo: decimos que la densidad del agua es 1 kg/l. Y 1 litro de hierro, en estado
sólido, tiene una masa de 7,9 kg: decimos que su densidad es de 7,9 kg/l.
Los cuerpos más densos que el agua, como una llave o un objeto de hierro, se hunden en ella; los menos densos,
como un tapón de corcho o un trozo de madera, flotan sobre ella.
Si en un vaso echamos agua (densidad = 1 kg/l), aceite (densidad = 0,92 kg/l) y alcohol etílico (densidad = 0,8
kg/l), vemos cómo se forman tres capas de líquido: la de arriba de alcohol, la de en medio de aceite y la inferior
de agua. Los tres líquidos se sitúan según el valor de sus densidades, sin mezclarse.
Densidad: masa de un cuerpo por unidad de volumen. En ocasiones se habla de densidad relativa que es la
relación entre la densidad de un cuerpo y la densidad del agua a 4 °C, que se toma como unidad. Como un
centímetro cúbico de agua a 4 °C tiene una masa de 1 g, la densidad relativa de la sustancia equivale
numéricamente a su densidad expresada en gramos por centímetro cúbico.
La densidad puede obtenerse de varias formas. Por ejemplo, para objetos macizos de densidad mayor que el
agua, se determina primero su masa en una balanza, y después su volumen; éste se puede calcular a través del
cálculo si el objeto tiene forma geométrica, o sumergiéndolo en un recipiente calibrando, con agua, y viendo la
diferencia de altura que alcanza el líquido. La densidad es el resultado de dividir la masa por el volumen. Para
medir la densidad de líquidos se utiliza el densímetro, que proporciona una lectura directa de la densidad.
El término de densidad también se aplica a las siguientes magnitudes:
1) La relación entre el número de partículas en un volumen dado, o el total de una determinada cantidad —como
la energía o el momento— que existe en un volumen, y dicho volumen. Es el caso de la densidad de carga, la
densidad de electrones o la densidad de energía.
2) La energía luminosa por unidad de volumen (densidad de energía luminosa).
3) La oscuridad de una imagen en una película o placa fotográfica (densidad fotográfica).
En la tabla se muestran la densidad de algunas sustancias en Kg/m 3.
Sustancia
Densidad (Kg/m3)
Aire
1,28
Petróleo
800
Benceno
880
Agua
1.000
Aluminio
2.700
Hierro
7.860
Cobre
8.900
Plomo
11.340
Mercurio
13.500
Oro
19.300
Osmio
22.610
Instrumento para medida de la Densidad
Densímetro, en química, vidrio o instrumento de metal graduado que se
utiliza para medir la densidad de un líquido. Se basa en el principio
hidrostático del matemático e inventor griego Arquímedes, que establece que
cualquier cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje hacia
arriba igual a la masa del líquido desalojado. El densímetro tiene una parte
inferior en forma de ampolla llena de plomo o mercurio y flota por sí mismo
en la disolución a medir. Cuando está sumergido, la varilla graduada se eleva
verticalmente para dar una lectura de la escala. Los densímetros deben
calibrarse según el tipo de líquido que hay que analizar, y a una temperatura
tipo, normalmente 4 °C o 20 °C. Existen distintos tipos de densímetros que
miden la densidad y la pureza de los acumuladores, de las calderas de los
barcos, del suelo y de la leche.
¿Cómo se calcula la densidad de una sustancia?
Para calcular la densidad de una sustancia hemos de medir primero su masa y su volumen.
Su densidad será el resultado de dividir la masa entre el volumen hallado.
*Para obtener la densidad de un sólido, lo podemos pesar en una balanza para saber su masa, y sumergirlo en
un vaso con agua para calcular su volumen por diferencia entre los niveles del líquido.
*Para medir la densidad de un líquido podemos utilizar un vaso graduado: primero hemos de pesar el vaso
vacío y después lleno con el líquido, y restando obtenemos su masa. El volumen que ocupa lo vemos sobre la
escala graduada. La densidad de un líquido también se puede medir directamente con un aparato llamado
densímetro.
*Para obtener la densidad de un gas utilizamos un recipiente cerrado de volumen conocido. Primero hemos de
pesar el recipiente vacío, y luego lleno con el gas; restando obtenemos su masa. El volumen que ocupa es el del
recipiente.
Problemas de Densidad
1° año Ciencias Física
Prof. Javier Ponce
1. Una sustancia “X” tiene una masa de 250,0 g y ocupa un volumen de de 200 mL.
a) ¿Cuál es la densidad?
b) ¿La sustancia “X” puede ser glicerina?
c) Expresa la densidad en Kg/m3 y en g/mL.
2. Una cadenita de oro tiene una masa de 5,25 g ¿cuál es su volumen?
3. Un cilindro de diámetro de 8,4 cm y altura 15,7 cm es de aluminio macizo. ¿Cuál es su masa? Expresa el resultado
en Kg y en toneladas.
4. Completa el siguiente cuadro:
5.
m (g)
V (mL)
Densidad (g/mL)
10
--------
1,43
4,42
50
--------
-------
0,04
1,25
En un experimento se determinó la masa y el volumen de 5 objetos del mismo material. Los valores obtenidos se
pueden ver en la tabla.
a) Construye la gráfica de m (g) = f (V en mL)
b) ¿Qué conclusión puedes obtener de la gráfica trazada?
c) Determina la densidad del material.
d) ¿Puedes determinar cuál es el material con que están construidos los objetos?
Volumen (cm3)
Masa (g)
2,4
27,1
5,0
56,5
7,1
80,2
8,9
101,0
13,2
150,0
6. Al determinar la masa de una botella conteniendo un litro de jugo se obtuvo un valor de 1,300 Kg. Sabiendo que la
masa del recipiente vacío es de 180 g, calcular la densidad del jugo.
7. ¿Cuál es la masa de una varilla de cobre cuyo volumen es de 40 mL?
8. ¿Cuál es el volumen de una pesa de plomo cuya masa es de 10 Kg?
9. Un cubo de una sustancia cuya densidad es 1,2 g/mL tiene 1,8 cm de arista. ¿Cuál es la masa?
10. Si la masa de un trozo de metal es de 50 g y la densidad del metal es de 3,5 g/cm 3.
a) ¿Cuál es su volumen?
b) Un trozo de cobre de igual masa:¿ocupa un volumen mayor, igual o menor al calculado anteriormente?