Medida de densidades
La densidad es una propiedad característica de la materia que nos permite diferenciar
una sustancia de otra. Su unidad en el SI es el kg/m3.
d e n s i d a d ( d ) = m a s a ( m ) /v o l u m e n ( V )
Veamos algunos ejemplos:
Densidad del agua:
Agua
Plomo
Densidad del plomo:
Densidad del corcho:
Corcho
El caso del agua es único, ya que 1 g es la masa de 1 cm3 (1 mL) de agua. El mismo
número que expresa la masa de agua, en gramos, indica también su volumen en cm3
(mL). Por tanto, la densidad del agua es 1 g/cm3. En el caso del plomo, por ejemplo, 1
cm3 tiene una masa de 11,3 g. En cambio, 1 cm3 de corcho tiene una masa de solo 0,25
g.
Bloques de corcho y de plomo con la misma masa
En el SI, la masa se mide en kg y el volumen en m3, así que la densidad debe medirse
en kg/m3. La unidad de densidad en el SI resulta un poco grande, por lo que se utiliza
más el g/cm3.
La densidad es una magnitud derivada de la masa y el volumen. Para realizar una
medida de densidad necesitamos efectuar antes dos medidas directas: masa y volumen.
Veamos un ejemplo.
¿Cuál es la densidad del objeto x? ¿De qué sustancia pura se trata?
Densidad
Densidad
Con la balanza determinamos su masa; en este caso, 445 g.
m = 400 + 40 + 5 = 445 g
Como es un sólido irregular, calculamos su volumen, que equivale al líquido desplazado
en la probeta.
V = 270 - 220 = 50 cm3
La densidad será:
d = m /V = 445 g /50 c m 3 = 8 .9 g / c m 3
La densidad hallada coincide con la del cobre. La flotabilidad de los sólidos en líquidos
depende de las densidades de ambos: si el sólido es más denso que el líquido, se hunde
en él (plomo y agua). Por el contrario, si es menos denso, flota (corcho y agua).
En el ejemplo del huevo, cuando el vaso tiene agua, el huevo se hunde. Pero cuando
echamos sal en el agua, como la densidad del agua salada es mayor, el huevo flota. Lo
mismo sucede con dos líquidos inmiscibles: el más denso se sitúa debajo, y el menos
denso, arriba (aceite y agua).
La masa y el volumen. Su medida
La masa
Se llama masa a la cantidad de materia que tiene un cuerpo. La unidad de masa en el SI
es el kilogramo (kg).
Un kilogramo es la masa de 1 dm3 de agua pura (agua destilada) a 4 °C.
Medida de masas
Las masas se miden con balanzas. Hay muchos modelos de balanzas, por ejemplo, la
balanza granatario y la digital.
Balanza granatario
La masa se mide por comparación con otras masas, que se presentan en pesas de
distintas cantidades.
Balanza digital
Es una balanza electrónica. Es la más utilizada en los laboratorios, ya que es precisa y
cómoda.
El volumen
Sobre el volumen de los sólidos y los líquidos influye la temperatura.
Si la temperatura aumenta, los sólidos y los líquidos se dilatan ligeramente; es decir,
aumenta un poco su volumen.
Si la temperatura disminuye, los sólidos y los líquidos se contraen; es decir, disminuye
algo su volumen.
En los gases, la influencia de la temperatura sobre el volumen es muy grande y obedece
a unas leyes concretas. Por el momento nos referiremos solo a los sólidos y los líquidos.
La unidad de volumen en el SI es el metro cúbico (m3): 1 m3 es el volumen de un cubo
de 1 m de lado.
Con frecuencia se emplean algunos submúltiplos, como, por ejemplo: el decímetro
cúbico (dm3) y el centímetro cúbico (cm3).
Gráficos: Algunos volúmenes aproximados
Recipientes utilizados para medir volúmenes
Medida de volúmenes de líquidos
La medida de volúmenes de líquidos es muy importante en el laboratorio, en la industria
e incluso en la vida doméstica.
Para medir el volumen de un líquido se utilizan diferentes instrumentos. Entre ellos, la
probeta, que:
Puede medir hasta un cierto volumen, no más. Es su capacidad máxima.
La cantidad mínima que puede medir es lo que cabe entre dos líneas
consecutivas de su escala. Es su precisión.
Medida de volúmenes de sólidos Al medir el volumen de un sólido debemos tener en
cuenta su forma:
Si el sólido es irregular nos ayudamos de un líquido (normalmente agua) y
utilizamos el «método de inmersión». El volumen del sólido será la diferencia
entre el volumen señalado por la probeta en (2) menos el volumen señalado en
(1). El error coincide, en este caso, con la precisión de la probeta.
Sólido irregular
En este caso, el volumen será:
Vs = 26 mL - 22 mL = 4 mL
. Como 1 mL de capacidad es igual a 1 cm3 de volumen, el volumen del sólido es de 4
cm3
Si el sólido es regular (cubo, ortoedro, cilindro, etc.), el volumen se obtiene
midiendo las dimensiones importantes y aplicando luego fórmulas matemáticas
conocidas. En este caso, el error vendrá dado por la precisión de la regla
utilizada para medir las dimensiones.
Sólido regular
Sistema internacional de unidades
Aparatos de medida
En todo proceso de medición se elige una unidad de medida entre todas las posibles y se
compara dicha unidad con la magnitud que se va a medir. El valor resultante de la
medida depende, por tanto, de la unidad que elijamos. Durante mucho tiempo existieron
unidades de medida diferentes para las distintas magnitudes, lo que complicaba las
mediciones. Para evitar esta situación, se estableció primero el Sistema métrico decimal
y, más tarde, el Sistema internacional de unidades, utilizado hoy día en España y en la
mayor parte del mundo.
Las unidades básicas del Sistema internacional son las que aparecen en la tabla
siguiente. El resto de unidades se definen a partir de éstas:
Unidades de medida
TABLA
Relación de diferentes unidades de medida.
Magnitud
Nombre Símbolo
Longitud
Metro
m
Masa
Kilogramo kg
Tiempo
Segundo s
Intensidad eléctrica Amperio A
Intensidad luminosa Candela cd
Temperatura
Kelvin
K
mol
Cantidad de sustancia mol
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