La densidad es una propiedad intensiva que describe cuánta masa se encuentra contenida en una determinada cantidad de volumen de una sustancia o material.
El científico griego Arquímedes fue quien descubrió el principio de densidad y usualmente, se representa con la letra griega “ρ” (rho).
La densidad refiere el grado de proximidad entre los átomos de un elemento o las moléculas de un compuesto.
Cuanto más cercanas se encuentren las partículas individuales de una sustancia, mayor será su densidad, puesto que podrán caber más partículas en el volumen.
En otras palabras, la densidad indica cuánta “materia” está compactada en un espacio específico. De esto, que cada material presenta una densidad diferente.
Dado que las diversas sustancias poseen densidades distintas, la medición de la densidad se convierte en un valioso recurso para la identificación de dichas sustancias.
Características de la Densidad
Las características de la densidad son las siguientes:
- La densidad de una sustancia es constante, independientemente de la cantidad de material que se tenga.
- Su unidad de medida se expresa en unidades de masa por unidad de volumen. Las unidades típicas son kilogramos por metro cúbico (kg/m³) en el sistema internacional.
- Es una relación entre la masa y el volumen de una sustancia. Cuanta más masa esté contenida en un volumen dado, mayor será la densidad de esa sustancia.
- La densidad es útil para identificar sustancias, ya que cada sustancia tiene una densidad característica.
- Es fundamental para entender el principio de flotación. Un objeto flotará en un líquido si su densidad es menor que la del líquido circundante. Si su densidad es mayor, el objeto se hundirá.
- En la ingeniería y el diseño de objetos, la densidad se utiliza para seleccionar materiales adecuados para ciertas aplicaciones.
- La densidad puede variar con la temperatura y la presión. En general, las sustancias tienden a expandirse y volverse menos densas al aumentar la temperatura, y a contraerse y volverse más densas al aumentar la presión.
Fórmulas de la Densidad
Como se mencionó anteriormente, la densidad se representa con la letra griega “ρ” (rho) y se calcula mediante la siguiente fórmula:
Donde:
- ρ (rho): es la densidad en unidades de masa por unidad de volumen. Por ejemplo, kilogramos por metro cúbico , gramos por centímetro cúbico
- m: es la masa del objeto o sustancia en cuestión, medida en unidades de masa, en kilogramos (Kg) o gramos (g).
- V: es el volumen ocupado por el objeto o sustancia, medido en unidades de volumen. Por ejemplo, metros cúbicos, centímetros cúbicos
Las variaciones de las variables que se relacionan con la densidad se hallan de la manera siguiente:
Densidad de algunas sustancias
En la tabla se muestran las medidas de densidad de algunas sustancias. Estos valores son aproximados y pueden variar ligeramente según la temperatura y la presión.
Ejercicios de Densidad
Ejercicio 1: Calcula la densidad de un cubo de hierro que tiene una masa de 800 gramos y un volumen de 0,125
Solución:
Se conoce la siguiente información:
- ρ = ?
- masa = 800 g
- Volumen = 0,125
Primero, se convierte la masa a kilogramos:
1 kg = 1000 g → 800 ˜ 1000 = 0,8 Kg. La masa es igual a 0,8 Kg
Ahora, se utiliza la fórmula de densidad y se sustituyen los valores conocidos:
La densidad del cubo de hierro es de
Ejercicios 2: Una barra de metal tiene una densidad de 7,8 y un volumen de 0,25¿Cuál es la masa de la barra de metal?
Solución:
Se conoce la siguiente información:
- ρ = 7,8
- masa = ?
- Volumen = 0,25
Para resolver este ejercicio, se emplea la fórmula:
Sustituyendo los valores conocidos:
Entonces, la masa de la barra de metal es de 1,95 kilogramos.