La densidad se define como la cantidad de masa en una unidad de volumen de materia, ya que cada sustancia tiene una densidad diferente. A través de este artículo, cubriremos qué es la densidad relativa, los cálculos relacionados con la densidad relativa y la densidad de varias sustancias.
Observa cómo los diferentes líquidos forman diferentes capas. La diferente sustancia presenta una densidad diferente, lo que significa que para el mismo volumen, diferentes sustancias pesan diferente, por lo que las sustancias más pesadas tienden a depositarse en el fondo, como en el caso de la miel y en el caso de materiales más ligeros como el aceite, tienden a flotar. en la cima.
Densidad relativa
Definimos la densidad de una sustancia como la masa de una unidad de volumen de sustancia. La unidad SI de densidad se da como kilogramo por metro cúbico (kgm -3 ). La densidad de cualquier sustancia dada bajo condiciones específicas siempre permanece igual. La densidad de cualquier sustancia es sus propiedades características. Es principalmente diferente para diferentes sustancias. Por ejemplo, la densidad del metal oro es 19300 kg m -3 mientras que el agua es 1000 kgm -3 . La densidad de cualquier muestra dada de una sustancia puede ayudarnos a determinar su pureza. Siempre es fácil expresar la densidad de una sustancia en comparación con el agua.
La diferencia entre la gravedad específica o la densidad relativa y la densidad es que a temperatura y presión ambiente, 1 gramo por 1 cm cúbico es la densidad del agua. Esta densidad se trata como estándar, y la densidad de cualquier otro material (líquidos habituales) siempre es calculado en relación a esto que se llama la densidad relativa o gravedad específica.
Por lo tanto, la gravedad específica es la relación entre la masa de una sustancia y la de una sustancia de referencia. A continuación se muestra la fórmula para calcularlo.
Densidad relativa = Densidad de la sustancia/Densidad del agua
No tiene unidades ya que es una razón de cantidades similares.
La gravedad específica de una sustancia dice si el objeto flotará o se hundirá, nos da la idea de la masa relativa o la densidad relativa. Se considera que si el peso específico dado de una sustancia es inferior a 1, flotará y si es superior a 1, se hundirá.
La siguiente es la tabla que muestra diferentes densidades de materiales.
| Sustancia | Densidad (kgm -3 ) |
| AGUA | 1000 |
| DIESEL | 860 |
| GASOLINA | 725 |
| PLATA | 10500 |
| ORO | 19300 |
| AIRE | 1.18 |
| MERCURIO | 13600 |
| SANGRE | 1600 |
| COBRE | 8900 |
Como podemos observar en la tabla, diferentes materiales tienen diferentes valores de densidad. Cabe señalar que estas mediciones se realizan en función de una determinada temperatura y presión. Porque cambiar las condiciones físicas puede dar un valor diferente de densidad cada vez que la densidad depende de esos factores.
Factores que afectan la densidad relativa
Como se indicó anteriormente, la densidad relativa es una relación de la densidad de una sustancia con respecto a la densidad del agua. Por lo tanto, cualquier cambio en la densidad de cualquier sustancia o agua influirá en la relación de densidad relativa, por lo tanto, los siguientes son los factores que afectan la densidad de cualquier sustancia e indirectamente afectan la densidad relativa.
- Temperatura : la densidad es masa por unidad de volumen, cambiará si el volumen cambia, ya que la masa no cambia hasta que le agreguemos más del mismo material. Aumentar el volumen de la sustancia disminuirá la densidad y viceversa también es cierto. Podemos cambiar el volumen si calentamos o enfriamos la sustancia. En consecuencia, cambiará su densidad, por lo que el volumen es inversamente proporcional a la densidad. Y así, el aumento de temperatura también es inversamente proporcional a la densidad, ya que aumenta el volumen si aumenta la temperatura.
- Presión : por ejemplo, imagina que llevamos un vaso de agua de la tierra al espacio, donde se vaporiza lo antes posible debido a la ausencia de presión. Sin embargo, su densidad disminuye ya que el volumen ha aumentado. A medida que aumentamos la presión, la densidad también aumenta proporcionalmente a medida que aumenta la fuerza de atracción entre las moléculas y los espacios intermoleculares se reducen, por lo que aumenta su densidad. Entonces podemos decir que la presión es directamente proporcional a la densidad del material.
- Naturaleza de la sustancia : a partir de la fórmula, queda claro que la densidad es una propiedad característica de cualquier material y, por lo tanto, la densidad relativa depende totalmente de la naturaleza de la sustancia y del agua a cierta temperatura.
Diferentes formas de calcular la Densidad Relativa:
- método de flotabilidad
- Hidrómetro
- Equilibrio hidrostático
- Método de cuerpo sumergido
- Método del picnómetro
- Método picnómetro de comparación de aire para sólidos
- Densitómetro Oscilante
Hidrómetro
La densidad relativa de cualquier líquido se saca usando un hidrómetro. Un bulbo está completamente unido a un tallo de área de sección transversal constante. Primero se hace flotar el hidrómetro en el líquido de referencia (en azul claro) y se marca el desplazamiento (el nivel del líquido en el tallo) (con una línea azul). La referencia podría ser en la práctica el agua.
Luego se hace flotar el hidrómetro en un líquido de densidad desconocida. Luego se anota el cambio en el desplazamiento. En el ejemplo representado, el hidrómetro ha caído en el líquido verde; por lo tanto su densidad es menor que la del líquido de referencia. Es importante que el hidrómetro flote en ambos líquidos. La aplicación de principios físicos simples como el cambio de desplazamiento puede ayudar a determinar la densidad relativa.
Picnómetro
Se utiliza un picnómetro para determinar la densidad de un líquido. Por lo general, está hecho de vidrio, con un tapón de vidrio esmerilado apropiado con un tubo capilar a través de él, para que las burbujas de aire puedan escapar del aparato. Permite calcular la densidad de un líquido con referencia a un fluido de trabajo adecuado, como el agua o el mercurio.
Si el matraz está vacío, lleno de agua y lleno de un líquido cuya densidad relativa se necesita, la densidad relativa se puede calcular fácilmente. La densidad de partículas también se calcula con un picnómetro. El picnómetro se llena con un líquido de densidad conocida, en el que el polvo de peso conocido es completamente insoluble. Se calcula el peso del líquido desplazado y, por tanto, la densidad relativa del polvo.
Densímetros digitales
Instrumentos basados en presión hidrostática:
Utiliza el Principio de Pascal que establece que la diferencia de presión entre dos puntos dentro de una columna vertical de cualquier líquido o fluido depende de la distancia vertical entre los dos puntos dados, la densidad del fluido y la fuerza gravitatoria. Esto se usa ampliamente para aplicaciones de medición de tanques como un medio conveniente para medir el nivel de líquido y medir la aproximación y la densidad.
Transductores de elementos vibrantes:
Requiere un elemento vibratorio en contacto para ser colocado con el fluido de interés. La frecuencia resonante de ese elemento en particular se mide y se relaciona con la densidad del fluido mediante una caracterización que depende completamente del diseño del elemento. En los nuevos laboratorios para mediciones precisas de la densidad relativa se utilizan medidores de tubo en U oscilante. Por lo tanto, se utilizan en las industrias cervecera, destiladora, farmacéutica, petrolera y otras.
Transductor ultrasónico:
Las poderosas ondas ultrasónicas pasan desde una fuente tomada, a través del fluido de nuestro interés, y hacia un detector de metales que mide la espectroscopia acústica de las ondas viajeras. Las propiedades del fluido, como la densidad y la viscosidad, se pueden determinar a partir del espectro.
Medidor basado en radiación:
La radiación pasa desde una fuente distante, a través del fluido de nuestro interés, y hacia un detector o contador de centelleo. Como cada vez que aumenta la densidad del fluido, la radiación de flujo detectada o los «recuentos» disminuirán. Normalmente se considera que la fuente es el isótopo radiactivo cesio-137, con una vida media de unos 30 años. Una ventaja de esto es que no se requiere que el instrumento esté en contacto con el fluido.
Transductor de fuerza de flotación:
La fuerza de flotación generada por un flotador en un líquido uniforme es igual al peso del líquido que es desplazado por el flotador. Dado que la fuerza de flotación es lineal, la medida de la fuerza de flotación suele dar una medida de la densidad del líquido. Cuando la cabeza del objeto se sumerge verticalmente en el líquido, el flotador se mueve algo verticalmente y la posición del flotador controla la posición de un imán permanente muy eficaz cuyo desplazamiento suele detectarse mediante una array concéntrica de sensores de desplazamiento lineal de efecto Hall. Las señales de salida de los sensores se mezclan en una máquina electrónica dedicada que proporciona un voltaje de salida único cuya magnitud es una medida lineal directa de la cantidad que se va a medir.
Problemas de muestra
Pregunta 1: Se da que la densidad relativa de la plata es 10,8. La densidad del agua es de 1000 kgm -3 . ¿Cuál es la densidad de la plata en la unidad SI?
Solución:
Dado,
Densidad relativa de la plata = 10,8
Densidad del agua = 1000 kgm -3 .
Lo sabemos,
Densidad relativa =Densidad de la plata/Densidad del agua
Densidad de la plata= Densidad relativa \veces Densidad del agua
Densidad de la plata= 10,8 x 10 3 kgm -3 .
Por lo tanto, la densidad de la plata es 10800kgm -3
Pregunta 2: ¿Cuál es la densidad relativa y su unidad SI?
Responder:
La densidad relativa o densidad específica es la relación de la densidad de una sustancia con respecto a la densidad del agua a 40 C. Como las unidades tanto del numerador como del denominador en la relación son las mismas, se anulan entre sí. Por lo tanto, la densidad relativa no tiene unidades. La densidad de cualquier sustancia definida como masa por unidad de volumen. Por lo tanto, su unidad SI es: kg/m3.
Pregunta 3: Indique la diferencia entre densidad y volumen.
Responder:
Volumen: indica cuánto espacio ocupa un material o sustancia. Masa: es una medida de la cantidad de materia presente en un objeto o sustancia. Densidad: se define como cuánto espacio ocupa un material o sustancia (su volumen) con respecto a la cantidad de materia en ese objeto o material (su masa).
Pregunta 4: Se da que la densidad del mercurio es 13600 kgm 3 . La densidad del agua es de 1000 kgm 3 . ¿Cuál es la densidad relativa del mercurio en la unidad SI?
Solución:
Dado,
Densidad del mercurio = 13600kgm -3
Densidad del agua = 1000 kgm -3 .
Lo sabemos,
Densidad relativa =Densidad del mercurio/Densidad del agua
\por lo tanto Densidad relativa =13600/1000 = 13.6
Por tanto, la densidad relativa del mercurio es 13,6.
Pregunta 5: Se da que la densidad del hierro es de 7800 kgm -3 . La densidad del agua es de 1000 kgm -3 . ¿Cuál es la densidad relativa del hierro en la unidad SI? ¿Es mayor que la densidad relativa del mercurio, que es 13,6? ¿Se hundirá o flotará una barra de hierro?
Solución:
Dado,
Densidad del hierro = 7800kgm -3 .
Lo sabemos,
Densidad relativa =Densidad del mercurio/Densidad del agua
Densidad relativa
Por lo tanto, la densidad relativa del hierro es 7,8.
Como su densidad relativa es menor que la del mercurio, flotará en él.
Pregunta 6: Se da que la densidad del diesel es de 860 kgm -3 . La densidad del agua es de 1000 kgm -3 . ¿Cuál es la densidad relativa del diésel en unidades SI?
Solución:
Dado,
Densidad del diesel = 860 kgm -3
Lo sabemos,
Densidad relativa =Densidad del diesel/Densidad del agua
Densidad relativa
Por lo tanto, la densidad relativa del diésel es 0,86
Pregunta 7: Se da que la densidad del oro es 19300 kgm -3 . La densidad del agua es de 1000 kgm -3 . ¿Cuál es la densidad relativa del oro en unidades SI? ¿Flotará en mercurio con una densidad relativa de 13,6 y en agua con 1?
Solución:
Dado,
Densidad del oro = 19300kgm -3
Lo sabemos,
Densidad relativa =Densidad del oro/Densidad del agua
Densidad relativa
Por lo tanto, la densidad relativa del oro es 19,3.
Por lo tanto, no flotará tanto en mercurio como en agua, ya que tiene una mayor densidad.
Pregunta 8. Se da que la densidad del cobre es 8900 kgm -3 . La densidad del agua es de 1000 kgm -3 . ¿Cuál es la densidad relativa del cobre en unidades SI?
Solución:
Dado,
Densidad del cobre = 8900 kgm -3
Lo sabemos,
Densidad relativa =Densidad del cobre/Densidad del agua
Densidad relativa
Por lo tanto, la densidad relativa del hierro es 8,9
Pregunta 9: Se da que la densidad del hierro es de 7800 kgm -3 . La densidad del agua es de 1000 kgm -3 . ¿Cuál es la densidad relativa del hierro en la unidad SI? ¿Es mayor que la densidad relativa del mercurio, que es 13,6? ¿Se hundirá o flotará una barra de hierro? ¿Qué pasará con una barra de oro con una densidad de 19300?
Solución:
Dado,
Densidad del hierro = 7800kgm -3
Densidad del oro = 19300kgm -3
Lo sabemos,
Densidad relativa
Densidad relativa
Por lo tanto, la densidad relativa del oro es 19,3.
También se puede encontrar la densidad relativa del mercurio.
Densidad relativa =Densidad del mercurio/Densidad del agua
Densidad relativa
Por tanto, la densidad relativa del hierro es 7,8.
Como el hierro tiene una densidad relativa menor que el mercurio, flotará en él y la barra de oro se hundirá por tener una densidad relativa mayor.
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por dheerajhinaniya y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA