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Densidade (D) é uma quantidade definida como massa (m) por unidade de volume (v): D = m ÷ v. Como essas três quantidades estão relacionadas, você pode encontrar uma delas se conhecer as outras duas. Isso é mais útil do que parece, porque a densidade geralmente é uma quantidade conhecida que você pode procurar, supondo que você saiba a composição do material. Os cálculos são diretos para objetos sólidos, mas as coisas ficam mais complicadas para líquidos, cuja densidade muda com a temperatura, e para gases, cuja densidade depende da temperatura e da pressão.
Usar unidades consistentes
A equação que relaciona densidade, massa e volume é direta e permite calcular a densidade de um material se você medir sua massa e volume. A única ressalva é que você deve fazer as medições no mesmo sistema. Por exemplo, se você medir a massa em quilogramas, deverá medir o volume em metros cúbicos e, se medir o volume em quartos, deverá medir a massa em libras. Os três sistemas que você provavelmente usará são CGS (centímetros, gramas, segundos), MKS (metros, quilogramas, segundos) e o Imperial Britânico. As unidades mais usadas para densidades nesses três sistemas são:
Cálculos de densidade
Exemplo: Suponha que você tenha um copo cheio de uma solução aquosa misteriosa. Calcular sua densidade e compará-la com a da água pura pode ajudar a determinar sua composição.
Você calcula o volume da solução medindo as dimensões do copo e o nível do líquido e considera 355 ml. Como um mililitro é um centímetro cúbico, você deve encontrar a massa em gramas. Você acha que é 372 gm. A densidade é então de 372 g / 355 ml = 1,05 g / ml. Isso é apenas um pouco mais denso que a água pura (1 g / ml); portanto, o que quer que seja dissolvido na água está em baixa concentração.
Exemplo: Você encontra uma rocha grande com uma forma aproximadamente esférica e deseja conhecer sua composição. Encontrar sua densidade pode ajudá-lo a determinar isso.
Calcule o volume da rocha medindo seu diâmetro e dividindo por 2 para encontrar seu raio (r). O volume de uma esfera é 4 / 3πr3, portanto, se a rocha tiver um raio de 10 polegadas, seu volume será de 418,67 polegadas cúbicas. Converta em pés cúbicos, multiplicando por 0,00057. O resultado é 0,239 pés cúbicos. Se a rocha pesa 40 libras, sua densidade é de 40 lb / 0,239 ft3 = 167. 36 lb / ft3. Isso é muito próximo da densidade do granito, então há uma boa chance de a rocha ser granito sólido.
Usando tabelas de densidade
Se você tiver um objeto feito de um material conhecido, poderá procurar sua densidade em uma tabela. Esta informação permite calcular seu volume pesando-o. Se você já conhece seu volume, pode calcular sua massa. Tudo o que você precisa fazer é reorganizar a equação de densidade para expressar o parâmetro desejado nos termos dos outros dois.
Exemplo: Suponha que você tenha uma estátua de ouro e queira encontrar seu volume.
D = m ÷ v, então v = m ÷ D
Você acha que a estátua pesa 2 kg. Em uma tabela, você encontrará a densidade do ouro em cerca de 19.300 kg / m3. Ao inserir números, você encontra o volume em 2 kg ÷ 19.300 kg / m3 = 0,0001 m3 ou cerca de um décimo de um litro.
Exemplo: Quanto pesa um mililitro de mercúrio?
D = m ÷ v, então m = Dv
A densidade do mercúrio é de 13,6 g / ml, portanto, um volume de 1 ml tem uma massa de 13,6 gramas.