Fórmula de densidad, unidades y ejemplos: Cómo encontrar la densidad

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Fórmula de densidad

La densidad de un objeto describe una relación entre la masa del objeto y la cantidad de volumen que ocupa el objeto. La masa es una medida de la cantidad de materia que está contenida en un objeto. Por lo general, se mide en unidades como gramos o kilogramos.

El volumen es una medida de la cantidad de espacio que ocupa la materia. Se puede medir con uno de los dos métodos principales: multiplicando la longitud por el ancho por la altura de la materia, o utilizando el método de desplazamiento de agua si la materia tiene una forma irregular. Hay muchas unidades potenciales que se utilizarían para representar el volumen de la materia, pero las más comunes incluyen mililitros, litros, centímetros cúbicos y metros cúbicos.

¿Qué mide la densidad?

La densidad es el grado de compactación de la masa de materia. Cuanto más compactada esté la masa en relación con la cantidad de volumen que ocupa la materia, mayor será su densidad. Por el contrario, la materia que tiene una baja densidad, tiene una menor proporción de masa por cantidad de volumen que ocupa la materia. En teoría, la cantidad de un material que está presente durante una medición de densidad no debería afectar la densidad de esa materia. Ya sea que se pruebe una pequeña cantidad o una gran cantidad, la relación general de masa a volumen debe permanecer sin cambios.

En una situación de la vida real, imagina una caja de cartón que mide 1 metro de largo, 1 metro de ancho y 1 metro de alto. Esta caja ocuparía un volumen de 1 metro cúbico, que se encuentra al multiplicar el largo por el ancho por la altura. Si esa caja contuviera una cantidad específica de materia medida en 100 kg de masa, entonces se podría calcular la densidad.

En este ejemplo, dos formas en que podría aumentar la densidad de esa caja llena serían:

1. Disminuya el volumen de la caja manteniendo la masa de la caja igual
2. Aumente la cantidad de masa contenida dentro de esa caja de 1 metro cúbico.

Cómo calcular la densidad

La densidad generalmente se determina a través de cálculos en lugar de mediciones individuales. La ecuación para calcular la densidad se representa con la fórmula densidad=masa/volumen .

Para determinar la densidad de un sólido que tiene lados de longitud regular, primero se necesita calcular el volumen del sólido usando la ecuación volumen = largo x ancho x alto .

Una vez que se calcula el volumen, se puede encontrar la masa en una escala y se puede completar el cálculo de la densidad. Aquí hay un ejemplo de cómo puede verse:

Un bloque de madera tiene una masa de 5 kg y tiene una longitud de 5 cm, un ancho de 3 cm y una altura de 4 cm. Primero, determinando el volumen del bloque, se aplicaría la ecuación largo x ancho x alto. 5 cm x 3 cm x 4 cm = 60 {eq}cm^{3} {/eq}

Luego, usando la ecuación de densidad, densidad = 5 kg / 60 {eq}cm^{3} {/eq}Densidad = 0,083 kg / {eq}cm^{3} {/eq}

En circunstancias en las que se examinaría la densidad de un líquido, la masa del líquido podría tomarse midiendo la masa en una escala y registrando el volumen de un recipiente como un cilindro graduado. El cilindro graduado está diseñado para dar mediciones precisas de volumen con las unidades de mililitros.

Por último, también se puede calcular la densidad de un gas. La masa de un gas se puede medir en una escala de la misma manera que un sólido o un líquido. El volumen del gas será independientemente del tamaño del recipiente que lo contenga. Un gas se expandirá hasta llenar todo el recipiente. Tradicionalmente, las unidades que se utilizarían para representar un cálculo realizado en un contenedor de gas serían kg/{eq}cm^{3} {/eq}.

Unidades de densidad

La densidad se puede calcular usando cualquier unidad de masa y cualquier unidad de volumen, lo que lleva a docenas de unidades aceptables para registrar como unidad para problemas de cálculo de densidad.

Las unidades de masa más comunes serán gramos o kilogramos, pero el volumen puede ser mucho más complicado. Los volúmenes de sólidos son unidades cúbicas, lo que puede hacerlos un poco más complejos para convertirlos de uno a otro. Estas son algunas de las conversiones más utilizadas para pasar de una unidad de volumen a otra:

1ml= 1 {eq}cm^{3} {/eq}

1000 ml = 1 litro

1 {eq}m^3 {/eq} = 1000000 {eq}cm^{3} {/eq}

1 {eq}m^3 {/eq} = 1000 L

Ejemplos de fórmulas de densidad

Ejemplo 1

Determinemos la densidad de un objeto que tiene una masa de 8000 gramos y ocupa un espacio de 3000 litros usando las unidades de kg/{eq}m^{3} {/eq} en la respuesta final.

Primero, convierta los 8000 gramos en kg utilizando el factor de conversión de 1000 gramos = 1 kg. Esto lleva a que la masa se registre como 8 kg. Luego convierte los 3000 Litros en {eq}m^{3} {/eq}. Esta conversión genera un volumen de 3 {eq}m^{3} {/eq}.

Luego, usando esos números convertidos y la ecuación densidad = masa/volumen, la matemática será densidad = 8 kg / 3 {eq}m^{3} {/eq}. Esta respuesta es 2,67 kg/{eq}m^{3} {/eq}

Ejemplo 2

Un líquido ocupa un volumen de 10 ml. Ese líquido se vierte en un recipiente puesto a cero en una escala masiva y da una lectura de 25 gramos. La ecuación densidad=masa/volumen sustituida por números sería 25 gramos/10 ml. El resultado de 2,5 g/ml sería la densidad de este líquido.

Ejemplo 3

Se encuentra que el gas contenido en una caja sin masa tiene una masa de 1.4 kg. Ese gas ocupa un espacio de 15 {eq}cm^{3} {/eq}.

Para determinar la densidad de este gas, la masa de 1,4 kg debe dividirse por el volumen de 15 {eq}cm^{3} {/eq}.

1,4 kg / 15{eq}cm^{3} {/eq}= 0,093 kg / {eq}cm^{3} {/eq}

Resumen de la lección

La densidad de un objeto se puede calcular usando la ecuación densidad = masa / volumen. Este cálculo da un valor numérico que describe la cantidad de masa que está confinada dentro de un volumen específico de un objeto. La densidad de un objeto no debe cambiar dependiendo de la cantidad presente del objeto, debido al hecho de que la proporción de masa a volumen debe permanecer igual independientemente de la cantidad de material presente.

Calcular el volumen de los sólidos puede ser un poco más difícil debido a la necesidad de determinar si tienen una forma regular o una forma irregular. Un sólido de forma regular puede calcular su volumen multiplicando el largo x ancho x alto, pero un sólido de forma irregular necesitaría encontrar su volumen utilizando el método de desplazamiento de agua. Dado que el volumen es una medida un poco más compleja que la masa, el volumen también tendrá muchas más unidades posibles que la masa. Algunas de las unidades de volumen más comunes y las conversiones a otras unidades se pueden ver a continuación:

1 ml = 1 {eq}cm^{3} {/eq}

1000 ml = 1 litro

1 {eq}m^{3} {/eq} = 1000000 {eq}cm^{3} {/eq}

1 {eq}m^{3} {/eq} = 1000 L