Densidad, masa y volumen
La densidad (ρ, la letra griega ro) es la masa de un material por unidad de volumen:
ρ = m ÷ V
Se expresa en kg/m³ en el Sistema Internacional, o en g/cm³, que da la misma cifra que en kg/L. Si conoces dos de las tres magnitudes, obtienes la tercera: m = ρ × V y V = m ÷ ρ.
La densidad relativa compara esa densidad con la del agua, 1000 kg/m³. Es un número sin unidades: si es menor que 1, el objeto flota en el agua; si es mayor, se hunde. En el lenguaje de la calle se suele decir «densidad» para las dos cosas, pero son conceptos distintos. En los libros de física de la ESO también se le llama masa volúmica.
Ejemplo resuelto: 2,5 kg de líquido en una garrafa de 2 L
- Densidad: 2,5 ÷ 0,002 = 1250 kg/m³, es decir, 1,25 kg/L.
- Densidad relativa: 1,25. El líquido se hunde en el agua: puede ser un jarabe o un anticongelante concentrado.
Densidad de materiales habituales
| Material | kg/m³ | Densidad relativa |
|---|---|---|
| Aire (nivel del mar, 20 °C) | 1,2 | 0,0012 |
| Madera de pino | 500 | 0,50 |
| Gasolina | 750 | 0,75 |
| Gasóleo | 840 | 0,84 |
| Aceite de oliva | 915 | 0,92 |
| Hielo | 917 | 0,92 |
| Agua | 1000 | 1,00 |
| Agua de mar | 1025 | 1,03 |
| Miel | 1420 | 1,42 |
| Hormigón | 2400 | 2,4 |
| Aluminio | 2700 | 2,7 |
| Acero | 7850 | 7,85 |
| Cobre | 8960 | 8,96 |
| Oro | 19.300 | 19,3 |
Aplicaciones prácticas
- Peso de una carga: 1 m³ de hormigón pesa unas 2,4 toneladas, algo que conviene recordar para un remolque o una losa.
- Combustible: un depósito de 50 L de gasolina pesa unos 50 × 0,75 = 37,5 kg.
- Calefacción: un depósito de 1000 L de gasóleo pesa unos 840 kg.
- Aceite: una garrafa de 5 L de aceite de oliva pesa unos 4,6 kg, menos que 5 L de agua: por eso el aceite flota.
- Identificar un material: un anillo de 10 g que desplaza 0,52 mL de agua tiene una densidad de 19,2 g/cm³, compatible con el oro.
Cómo medir una densidad en casa
Pesa el objeto en una báscula de cocina y mide su volumen por el agua que desplaza en un vaso medidor: es el método de Arquímedes. Para un líquido, pesa un volumen conocido y resta el peso del recipiente.
Conviene saber
La densidad cambia con la temperatura, porque la mayoría de los materiales se dilatan al calentarse. El agua es más densa a 4 °C: por eso el hielo flota y los lagos se congelan por la superficie. En los gases el efecto es mucho mayor: el aire es alrededor de un 10 % menos denso a 32 °C que a 0 °C, una de las razones por las que los aviones necesitan más pista en los días de calor.