- Esempi
- Densità relativa di alcune sostanze note
- Differenza con densità assoluta
- Esercizi risolti
- -Esercizio 1
- Soluzione
- -Esercizio 2
- Soluzione
- -Esercizio 3
- Soluzione
- Riferimenti
La densità relativa è la relazione adimensionale tra la densità di una sostanza e un riferimento che solitamente è l'acqua a 4 ° C (39,2 ° F) per liquidi e solidi, mentre per i gas si utilizza aria secca.
In alcuni testi è anche chiamato peso specifico (traduzione letterale di gravità specifica in inglese), ma è lo stesso concetto. Entrambe le densità devono essere nello stesso sistema di unità e sono state misurate in condizioni uguali di pressione e temperatura.
Gli oggetti galleggianti hanno una densità relativa inferiore rispetto all'acqua. Fonte: PIxabay.
La densità relativa viene calcolata matematicamente come segue:
Sebbene la densità di qualsiasi sostanza dipenda dalle condizioni di pressione e temperatura in cui viene misurata, soprattutto quando si tratta di gas, la densità relativa è un concetto molto utile per caratterizzare rapidamente materiali diversi.
Questo può essere visto immediatamente, poiché la densità dell'acqua è di circa 1 grammo per ogni centimetro cubo: 1 g / cc o 1000 kg / m 3 , a pressione atmosferica e in un buon intervallo di temperature (da 0 a 15 º C) .
Dando la densità relativa di una sostanza si sa subito quanto sia leggera o pesante rispetto all'acqua, sostanza universale.
Inoltre, la densità relativa è un valore facile da ricordare poiché viene misurata con numeri piccoli e facili da maneggiare, come si vedrà nella prossima sezione, in cui vengono citati i valori delle densità relative per alcune sostanze note.
Esempi
La densità relativa dell'acqua è ovviamente 1, poiché come detto all'inizio è lo standard di riferimento per liquidi e solidi. Liquidi come caffè, latte o bibite hanno densità relative molto vicine a quella dell'acqua.
Per quanto riguarda gli oli, non esiste un unico valore di densità relativa applicabile a tutti, poiché dipende dalla loro origine, composizione e lavorazione. La maggior parte delle densità relative per gli oli è compresa tra 0,7 e 0,95.
I gas sono molto più leggeri, quindi in molte applicazioni il riferimento che viene preso è la densità dell'aria, in modo tale che la densità relativa indichi quanto un gas è leggero o pesante rispetto all'aria. Rispetto all'acqua, la densità relativa dell'aria è 0,0013.
Diamo un'occhiata ad alcuni valori di densità relativa per sostanze e materiali noti.
Densità relativa di alcune sostanze note
- Corpo umano: 1.07.
- Mercurio: 13.6.
- Glicerina: 1,26.
- Benzina: 0,68.
- Acqua di mare: 1.025.
- Acciaio: 7.8.
- Legno: 0,5.
- Ghiaccio: 0,92.
Il valore di densità relativa fornisce informazioni immediate sul fatto che una sostanza o un materiale galleggi nell'acqua o affondi al contrario.
In considerazione di ciò, uno strato di olio rimarrà sopra uno strato di acqua, poiché quasi tutti gli oli hanno un peso specifico inferiore a questo liquido. Un cubo di legno nell'acqua può averne una parte, proprio come il ghiaccio.
Differenza con densità assoluta
La densità assoluta è il quoziente tra la massa di una sostanza e il volume che occupa. Poiché il volume a sua volta dipende dalla temperatura (la maggior parte delle sostanze si espande quando viene riscaldata) e dalla pressione, la densità a sua volta dipende da queste due grandezze. Matematicamente abbiamo:
Dove ρ è la densità, le cui unità nel Sistema Internazionale sono Kg / m 3 , m è la massa e V è il volume.
A causa della relazione che il volume ha con la temperatura e la pressione, i valori di densità che appaiono nelle tabelle sono solitamente specificati alla pressione atmosferica e in determinati intervalli di temperatura.
Pertanto, in condizioni normali per i gas: 1 atmosfera di pressione e 0 ° C di temperatura, la densità dell'aria è fissata a 1.293 Kg / m 3 .
Sebbene il suo valore subisca queste variazioni, è una quantità molto appropriata per determinare il comportamento delle sostanze, soprattutto nei mezzi considerati continui.
La differenza con la densità relativa è che la densità assoluta ha dimensioni, nel qual caso i suoi valori dipendono dal sistema di unità selezionato. In questo modo, la densità dell'acqua a una temperatura di 4 ° C è:
ρ acqua = 1 g / cm 3 = 1000 Kg / m 3 = 1,94 slug / ft 3
Esercizi risolti
-Esercizio 1
Trova il volume occupato da 16 grammi di olio il cui peso specifico è 0,8.
Soluzione
Innanzitutto troviamo la densità assoluta ρ dell'olio dell'olio. Denotando la sua densità relativa come s g, abbiamo:
ρ olio = 0,8 x densità dell'acqua
Per la densità dell'acqua verrà utilizzato il valore fornito nella sezione precedente. Quando la densità relativa è nota, la densità assoluta viene immediatamente recuperata moltiplicando questo valore per la densità dell'acqua. Così:
Densità del materiale = Densità relativa x Densità dell'acqua (in condizioni normali).
Pertanto, per l'olio in questo esempio:
ρ olio = 0,8 x 1 g / cm 3 = 0,8 g / cm 3
Poiché la densità è il quoziente tra la massa me il volume V, sarà il seguente:
-Esercizio 2
Una roccia ha un peso specifico di 2,32 e un volume di 1,42 x 10-4 m 3 . Trova il peso della roccia in unità del Sistema Internazionale e nel sistema tecnico.
Soluzione
Il valore della densità dell'acqua sarà utilizzato come 1000 Kg / m 3 :
ρ roccia = 2,32 x 1000 Kg / m 3 = 2,32 x 10 3 Kg / m 3
La massa m della roccia è in chilogrammi:
Il peso in unità del sistema tecnico è di 0,33 chilogrammi forza. Se è preferito nel sistema internazionale, l'unità è Newton, per la quale la massa viene moltiplicata per il valore di g, l'accelerazione di gravità.
-Esercizio 3
Un picnometro è un contenitore con il quale è possibile determinare la densità relativa di una sostanza a una certa temperatura.
Picnometro. Fonte: Wikipedia.org.
Per determinare la densità di un liquido sconosciuto in laboratorio, è stata seguita questa procedura:
- Il picnometro vuoto è stato pesato e la lettura è stata di 26,038 g
- Quindi il picnometro è stato riempito con acqua a 20 ° C (densità dell'acqua 0,99823 g / cc) e pesato, ottenendo un valore di 35,966 g.
- Infine è stato pesato il picnometro riempito con il liquido sconosciuto e la lettura ottenuta è stata di 37.791 g.
Si richiede di dedurre un'espressione per calcolare la densità del liquido e applicarla con i dati ottenuti.
Soluzione
La massa sia dell'acqua che del fluido viene determinata sottraendo la lettura del picnometro pieno dal picnometro vuoto:
massa H2O = 35,966 g - 26,038 g = 9,928 g; massa del fluido = 37,791 g - 26,038 g = 11,753 g
Infine viene sostituito nell'espressione che è stata dedotta:
fluido ρ = (11,753 g / 9,928 g). 0,99823 g / cc = 1,182 g / cc.
Riferimenti
- Encyclopedia Britannica. Peso specifico. Estratto da: britannica.com.
- Giancoli, D. 2006. Fisica: principi con applicazioni. 6 ° .. Ed Prentice Hall.
- Mott, R. 2006. Fluid Mechanics. 4 °. Edizione. Pearson Education. 12-21.
- Valera Negrete, J. 2005. Note sulla fisica generale. UNAM. 44-45.
- White, F. 2004. Fluid Mechanics. 5a edizione. Mc Graw Hill. 17-18.