Propriedade da matéria que relaciona massa e volume
A densidade é uma grandeza física que varia de acorda com a temperatura e pressão das substâncias. Ela é definida pelo quociente entre a massa de um o corpo e o seu volume. Conhecida como massa volúmica ou massa volumétrica, ela mede a concentração da massa em determinado volume.
Ela é única de cada tipo de material e é fundamental na etapa de seleção e descrição de diferentes materiais. Além disso, serve como parâmetro identificar elementos até então desconhecido, pois compara valores de densidade com os já tabelados pela ciência.
Uma das grandezas fundamentais para os cálculos de hidrodinâmica e hidrostática, ela serve também para analisar estruturas, especificar um fluido corrosivo, escolher tipos de aço para determinada obra, dentre outros aspectos importantes, sendo bastante usada em projetos físicos, químicos e mecânicos.
Densidade relativa
Relação entre a densidade de uma substância em comparação com a de outra substância de referência, a densidade relativa costuma usar como base água, substância que possui densidade de 1000 kg/m³ = 1.
Desse modo, uma substância que possua densidade relativa igual a 1 possui a mesma densidade da substância de referência. Ou seja, elas possuem volumes e massa idênticos.
Assim, um material com uma densidade inferior a 1 vai flutuar na substância de referência. Por outro lado, uma substância com uma densidade relativa maior que 1 afundará quando imersa na água, por exemplo.
O densímetro é utilizado para aferir a densidade de substâncias líquidas. (Foto: Wikimédia)
Calculando
Com variação de acordo com a mudança de pressão e temperatura, a densidade é a quantidade de massa dividida por unidade de volume de uma substância. Isso acontece porque o volume é uma grandeza física que varia conforme a temperatura e a pressão.
É utilizada como parâmetro para medir o nível de concentração de matéria em um determinado volume. Isso significa que quanto maior for a densidade, maior será a quantidade de massa compactada em um determinado volume.
Por outro lado, quanto menor o volume ocupado por determinada massa, maior será a sua densidade. Isso ocorre porque ela é inversamente proporcional ao volume, portanto, à medida que a temperatura aumenta, as moléculas se expandem, aumentando o volume e, consequentemente, diminuindo a densidade.
A densidade de um corpo pode ser definida pela quantidade de massa que ele possui dividida pelo volume que esse corpo ocupa. Nas substâncias líquidas, ela pode ser medida através do densímetro. Trata-se de um tubo de vidro com uma haste graduada em densidades que ao ser imerso no líquido fica posicionado de forma que o nível do líquido fica exatamente em cima da graduação na haste.
A fórmula matemática utilizada para calcular é a seguinte:
d = m/v
Sua unidade o Sistema Internacional de Unidades (SI) é o quilograma por metro cúbico (kg/m³). Entretanto, as unidades mais utilizadas são o grama por centímetro cúbico (g/m³) e o grama por mililitro (g/mL). Já para substâncias gasosas, a unidade é expressa em gramas por litro (g/L).
Quando a água congela sua densidade diminui,
por isso o gelo flutua na água líquida. (Foto: Pixabay)
Densidade de misturas
A densidade tanto pode ser expressa para uma substância quanto para uma mistura ou para substâncias compostas. Para calculá-la em substâncias compostas é preciso levar em conta a composição das substâncias envolvidas.
No caso de misturas e composições, as interações entre átomo, molécula e íons interferem nos cálculos, logo a densidade deve ser calculada a partir das proporções das interações entre cada um dos componentes. Assim, nas misturas ela varia conforme a quantidade das substâncias envolvidas.
Exemplo:
Solução de 200 ml de água + 20 gramas de sal.
Sabendo que a densidade da água nas condições ambientes é igual a 1,00 g/cm3, o que quer dizer que em 1 cm3 ou em 1 mL, há 1,0 g de água. A densidade dessa solução será dada da seguinte forma:
Exemplo:
d = m/v
d = 220/200 g (massa do sal + massa da água /volume)
d = 1,1 g/mL
Algumas substâncias e suas densidades
Veja a densidade média de alguns materiais em g/cm3.
Substância | Densidade |
|
|
Água | 1 |
Ar | 1,2 |
Óleo de cozinha | 0,89 |
Acetona | 0,8 |
Aço | 7,8 |
Água | 1,0 |
Alumínio | 2,7 |
Chumbo | 11,3 |
Cobre | 8,9 |
Etanol | 0,79 |
Ferro | 7,86 |
Gasolina | 0,72 |
Glicerina | 1,26 |
Leite | 1,03 |
Madeira | 0,5 |
Mercúrio | 13,6 |
Ouro | 19,3 |
Gelo | 0,92 |
Curiosidades
• Através da medição da densidade é possível verificar se houve alguma adulteração em determinados produtos como o leite, o etanol combustível e a gasolina;
• O Ósmio é o elemento mais denso da tabela periódica, com 22.610 kg/m³;
• A substância química menos densa presente na tabela periódica é o Hidrogênio, com o valor de aproximadamente 0,0899 kg/m³.