Contente
- A densidade de óleo e água
- O balão de hélio é uma aplicação de densidade na vida real
- Diferenças de densidade geram correntes de ar e oceano
- Exemplos de densidade no laboratório
No uso diário, a palavra "densidade" geralmente se refere ao estado de ser denso, como em "o tráfego é denso" ou "essa pessoa é muito densa para entender você". A definição de densidade (D) na ciência é muito mais específica. É a quantidade de massa (m) que ocupa um volume específico (v). Matematicamente, D = m / v. A densidade aplica-se à matéria no estado sólido, líquido e gasoso, e - nenhuma surpresa aqui - os sólidos são mais densos que os líquidos (geralmente) e os líquidos são mais densos que os gases.
Em um nível microscópico, a densidade é uma medida de quão próximos estão os átomos que compõem uma determinada substância. Se dois objetos ocupam o mesmo volume, o mais denso é mais pesado, porque mais átomos são acumulados no mesmo espaço. A densidade é afetada pela temperatura e também é afetada pela pressão ambiente, embora essas dependências sejam mais pronunciadas no estado gasoso. As diferenças de densidade dirigem o mundo; a vida não seria a mesma sem eles.
A densidade de óleo e água
A água tem uma densidade de 1 quilograma por metro cúbico. Se isso soa como uma coincidência, não é. As unidades métricas de massa são baseadas na densidade da água. A maioria dos óleos é menos densa que a água, e é por isso que eles flutuam. Sempre que você mistura dois líquidos ou gases, o mais denso cai no fundo do recipiente, desde que não se dissolva e forme uma solução. A razão para isso é simples. A gravidade exerce uma força mais forte sobre um material denso. O fato de o óleo não se dissolver na água e flutuar possibilita a limpeza após um grande derramamento de óleo. Os trabalhadores geralmente recuperam o óleo deslizando-o para fora da superfície da água.
O balão de hélio é uma aplicação de densidade na vida real
Sopre um balão com ar dos pulmões e ele ficará feliz em uma mesa ou cadeira até que alguém o jogue no ar. Mesmo assim, pode flutuar nas correntes de ar por um tempo, mas acabará caindo no chão. Encha-o com o mesmo volume de hélio e você precisará amarrar um barbante para impedir que ele flutue. Isso porque, comparadas às moléculas de oxigênio e nitrogênio no ar, as moléculas de hélio são muito leves. De fato, o hélio é aproximadamente 10 vezes menos denso que o ar. O balão flutuaria ainda mais rápido se você o preenchesse com hidrogênio, que é 100 vezes menos denso que o ar, mas o gás hidrogênio é altamente inflamável. É por isso que eles não o usam para encher balões em carnavais.
Diferenças de densidade geram correntes de ar e oceano
Adicione calor ao ar e as moléculas voam com mais energia, criando mais espaço entre elas. Em outras palavras, o ar se torna menos denso, por isso tem uma tendência a subir. No entanto, a temperatura na troposfera fica mais fria com a altitude; portanto, há mais ar frio em altitudes mais altas e a tendência é de queda. O movimento constante da queda de ar frio e da subida do ar quente cria correntes de ar e ventos que impulsionam o clima no planeta.
As variações de temperatura nos oceanos também criam diferenças de densidade que direcionam as correntes, mas as variações de salinidade são igualmente importantes. A água do mar não é uniformemente salina e, quanto mais sal contém, mais densa é. As variações de temperatura e salinidade criam diferenças de densidade que conduzem correntes parasitas locais, bem como rios subaquáticos profundos que criam habitats para criaturas marinhas e afetam o clima do mundo.
Exemplos de densidade no laboratório
Os pesquisadores de laboratório dependem das diferenças de densidade para separar as substâncias no estado líquido ou sólido. Eles fazem isso com uma centrífuga, que é um dispositivo que gira uma mistura tão rapidamente que cria uma força que é várias vezes maior que a força da gravidade. Na centrífuga, os componentes mais densos de uma mistura experimentam a maior força e migram para o exterior da embarcação, de onde podem ser recuperados.
A densidade também pode ser usada para identificar materiais feitos de compostos desconhecidos. O procedimento é pesar os materiais e medir o volume que eles ocupam, usando o deslocamento da água ou algum outro método. Em seguida, você encontra a densidade do material, usando a equação D = m / v, e a compara com as densidades conhecidas de compostos comuns listados nas tabelas de referência.