Como calcular a proporção de densidade

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Autor: John Stephens
Data De Criação: 26 Janeiro 2021
Data De Atualização: 1 Novembro 2024
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Como calcular a proporção de densidade - Ciência
Como calcular a proporção de densidade - Ciência

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Em geral, uma proporção compara duas quantidades que possuem as mesmas unidades, com a finalidade de determinar o valor numérico que relaciona as duas quantidades.

Por exemplo, é comum nas receitas de bolos que os ingredientes tenham que ser incluídos nas proporções de peso. O peso do açúcar no bolo deve ser igual ao peso da farinha, mas isso não significa que eles serão adicionados em volumes iguais. Por que é que?

Noções básicas de densidade

Primeiro, a fórmula geral de densidade de massa é a massa que ocupa uma unidade de volume, por unidade de volume. Uma densidade é simplesmente uma maneira de descrever como algum material é distribuído. Existem muitos tipos de densidades: qualquer quantidade descrita como uma quantidade por unidade de área, volume ou outra unidade espacial é uma densidade.

É útil lembrar as densidades de alguns materiais comuns como referência ao comparar outros materiais. A densidade da água é de 1 g / mL, e a densidade do ar na pressão e temperatura padrão é de cerca de 1,18 vezes 10-3 g / cm3.

Cálculo da densidade do ar

O cálculo da densidade do ar depende de vários fatores, como pressão atmosférica, Pe temperatura, T. o lei do gás ideal é a melhor maneira de determinar a relação entre pressão, temperatura e densidade do ar, ρ.

A lei do gás ideal é: P _ = rT_ρ, em que as três quantidades físicas estão relacionadas pela constante específica do gás para o ar seco, r ( r = 287,058 J / kg K, para P em unidades de Pascal, T em unidades de Kelvins, e ρ em kg / m3).

A partir desta equação, podemos reorganizar rapidamente as variáveis ​​para ver como a densidade do ar muda em função da pressão e da temperatura. Após reorganizar, obtemos: ρ = P / rT. Ao fazer isso, podemos ver rapidamente o que acontece quando uma das quantidades físicas muda.

Maneiras rápidas de estimar alterações na densidade do ar

Vamos manter a pressão constante e ver o que acontece se a temperatura mudar. Se a temperatura aumentar, o denominador aumentará enquanto o numerador permanecer constante. Isso significa que a densidade do ar diminuiria. Da mesma forma, se a pressão aumentar enquanto a temperatura permanecer constante, a densidade do ar aumentará.

É útil lembrar esses relacionamentos, ou simplesmente a lei ideal dos gases, para poder determinar rapidamente como a densidade do ar depende de fatores ambientais, como pressão e temperatura.

Também pode ser útil calcular taxas de densidade do ar para determinar se os fatores ambientais aumentaram ou diminuíram para resultar na alteração da densidade.

O que é uma relação de densidade?

Uma taxa de densidade é simplesmente uma maneira de comparar duas densidades que estão nas mesmas unidades. Geralmente, as densidades de sólidos e líquidos são comparadas com a densidade da água. Para gases, a comparação padrão é o ar. Essa proporção tem um nome especial devido à padronização: gravidade específica.

Gravidades específicas são, portanto, sem unidade e são simplesmente um fator numérico que pode ser multiplicado pelo meio de padronização (água ou ar, dependendo do material que você está considerando), para determinar a densidade do material.

As sutilezas da razão de densidade para assar bolos

E o bolo? Como podemos determinar quanto açúcar e farinha nosso bolo precisa? Lembre-se de que os pesos dos dois devem ser semelhantes, mas isso não significa que podemos despejar um copo de cada um na massa.

A densidade de açúcar granulado é de 0,85 g / cm3, e a densidade da farinha de trigo é de 0,53 g / cm3. Imediatamente, podemos calcular a taxa de densidade de açúcar para farinha: 0,85 / 0,53 = 1,6. A partir disso, sabemos que no mesmo volume de açúcar e farinha, o açúcar será 1,6 vezes mais pesado.

Portanto, se uma receita pedir 1 xícara de açúcar, precisamos adicionar 1,6 xícaras de farinha de trigo para que a proporção seja mantida e nosso bolo aumente adequadamente.

É claro que as proporções são uma ótima maneira de determinar rapidamente como as massas e os volumes de materiais diferentes se relacionam.