Figura 1: Esferas de hierro de diferentes tamaños

Transcripción

1 Densidad Magnitud escalar, derivada e intensiva: Densidad En la próxima figura podemos observar siete esferas de hierro de diferentes tamaños ordenadas de menor a mayor y cada una de ellas posee mayor masa y mayor volumen. Figura 1: Esferas de hierro de diferentes tamaños La masa es una magnitud escalar, extensiva y es una de las propiedades fundamentales de la materia, el volumen es otra magnitud escalar, extensiva, derivada y representa el espacio que ocupa la materia que en este caso, está representado por las esferas de la misma materia y por lo que el tamaño dependerá de la cantidad de masa y del volumen que poseen cada una de ellas. En general, las propiedades extensivas son aditivas, a mayor masa de un cuerpo físico tendrá un mayor volumen y a mayor volumen, este tendrá mayor masa. La densidad de una sustancia o una porción de materia de un objeto con límites reales o imaginarios -a diferencia de las magnitudes físicas antes descriptas- es una magnitud escalar e intensiva de la materia y está referida al cociente de la masa y el volumen que ocupa. La densidad se simboliza con la letra (rho) del alfabeto griego. Experimentalmente podemos comprobar si disponemos de cubos de hierro macizos de distintos tamaños, de 1 dm 3, 0,5 dm 3, 0,3 dm 3 y 0,1 dm 3, tendrán una masa de 7,86 kg, 3,93 kg, 2,368 kg y 0,786 kg respectivamente y se puede concluir que todos los cubos de hierro poseen la misma densidad, 7,86 kg/dm 3 o en otras unidades equivalentes 7,86 g/cm 3 y 7860 kg/m 3. Figura 2: Cubos de hierro de diferentes tamaños, la densidad del hierro es la misma

2 Figura 3: Cubos de hierro de igual tamaño, la densidad del hierro es la misma. Es importante destacar que si disponemos de cubos de igual tamaño -ocupando el mismo volumen en el espacio- constituidos por sustancias o materias diferentes, todos tendrán diferente masa y por consiguiente, diferente densidad. La densidad dependerá del tipo de materia o sustancia. Figura 4: Cubos de hierro de igual tamaño Como se ha explicado en el capítulo Clasificación y formas de la materia el hierro es clasificado como una sustancia homogénea por ser un elemento de la Tabla periódica de elementos y símbolo químico es Fe. La tabla periódica de los elementos clasifica, agrupa y distribuye a los diferentes elementos químicos por sus propiedades y características; y establece un orden específico agrupando a todos los elementos existentes en la naturaleza o producidos por el hombre. Figura 5: Elemento Hierro (Fe) de la Tabla Periódica La densidad de cuerpos sólidos con forma irregular se puede calcular de forma directa, midiendo independientemente la masa y el volumen, como puede observarse en las próximas imágenes.

3 En primer lugar, con una balanza calculamos la masa de la piedra, luego para conocer el volumen, debemos disponer de una probeta graduada con un volumen de agua conocido, sumergimos la pieza, medimos el volumen de agua que desplazo el cuerpo al sumergirse y ese será su volumen, como fue explicado y representado en la clase Volumen Por último obtenemos el cociente entre la masa y el volumen obteniendo la densidad de la piedra. Figura 6: Cálculo de la densidad de una piedra Figura 7: Cálculo de la densidad de otro cuerpo sólido Conclusiones: como pudo observarse en las imágenes, podemos obtener la masa del cuerpo de forma irregular midiendo exactamente por pesada con una balanza, luego el volumen observando la diferencia de la altura del agua (H 2 O) desplazada y con ambos datos, podemos calcular la densidad.

4 Si es una esfera, el volumen se calcula matemáticamente midiendo el diámetro y si es un cubo o un cuerpo similar, se multiplicará el largo x el ancho x la altura, expresando las unidades en dm 3 o cm 3, luego se calcula la masa pesando cada cuerpo y la densidad se obtiene como la masa dividido el volumen. Ecuaciones para calcular volúmenes de diferentes cuerpos con formas regulares: Figura 8: Cálculos de volúmenes de los cuerpos geométricos

5 Por último: Equivalencia de las unidades de densidad: La densidad de las sustancias más comunes son: Tabla 1: Tabla de equivalencias de unidades de densidad Tabla 2: Densidad de sustancias comunes y uso cotidiano Autor: Profesor Eduardo E. Castellani