DENSITATEA RELATIVĂ: CALCUL, EXEMPLE, EXERCIȚII - FIZIC - 2025

Densitatea relativă este relația adimensional dintre densitatea unei substanțe și o referință care este de obicei apă la 4 ° C (39,2 ° F) pentru lichide și solide, în timp ce gazele se utilizează aerul uscat.

În unele texte se mai numește gravitate specifică (traducere literală a gravitației specifice în engleză), dar este același concept. Ambele densități trebuie să fie în același sistem de unități și au fost măsurate în condiții egale de presiune și temperatură.

Obiectele plutitoare au o densitate relativă mai mică decât apa. Sursa: PIxabay.

Densitatea relativă se calculează matematic după cum urmează:

Deși densitatea oricărei substanțe depinde de condițiile de presiune și temperatură în care este măsurată, mai ales când vine vorba de gaze, densitatea relativă este un concept foarte util pentru a caracteriza rapid materiale diverse.

Acest lucru poate fi observat imediat, deoarece densitatea apei este de aproximativ 1 gram pentru fiecare centimetru cub: 1 g / cc sau 1000 kg / m ³ , la presiunea atmosferică și într-un interval bun de temperaturi (de la 0 la 15 ºC) .

Dând densitatea relativă a unei substanțe, se știe imediat cât de ușoară sau grea este față de apă, substanța universală.

În plus, densitatea relativă este o valoare ușor de reținut, deoarece este măsurată cu numere mici și ușor de manevrat, așa cum se va vedea în secțiunea următoare, în care sunt menționate valorile densităților relative pentru unele substanțe cunoscute.

Exemple

Densitatea relativă a apei este în mod evident 1, deoarece așa cum s-a spus la început, este standardul de referință pentru lichide și solide. Lichidele precum cafeaua, laptele sau băuturile răcoritoare au densități relative foarte aproape de cea a apei.

În ceea ce privește uleiurile, nu există o valoare unică a densității relative aplicabilă tuturor, deoarece depinde de originea, compoziția și prelucrarea acestora. Majoritatea densităților relative pentru uleiuri sunt cuprinse între 0,7 și 0,95.

Gazele sunt mult mai ușoare, astfel încât în ​​multe aplicații, referința luată este densitatea aerului, astfel încât densitatea relativă indică cât de ușor sau greu este un gaz comparativ cu aerul. Față de apă, densitatea relativă a aerului este 0,0013.

Să analizăm unele valori de densitate relativă pentru substanțe și materiale cunoscute.

Densitatea relativă a unor substanțe cunoscute

- Corpul uman: 1,07.

- Mercur: 13.6.

- Glicerina: 1,26.

- Benzina: 0,68.

- Apă de mare: 1.025.

- Oțel: 7,8.

- Lemn: 0,5.

- Gheață: 0,92.

Valoarea relativă a densității oferă informații imediate dacă o substanță sau un material plutesc în apă sau se scufundă dimpotrivă.

Având în vedere acest lucru, un strat de ulei va rămâne deasupra unui strat de apă, deoarece aproape toate uleiurile au o greutate specifică mai mică decât acest lichid. Un cub de lemn din apă poate avea o porție din el, la fel ca gheața.

Diferența cu densitatea absolută

Densitatea absolută este coeficientul dintre masa unei substanțe și volumul pe care îl ocupă. Deoarece volumul la rândul său depinde de temperatură (majoritatea substanțelor se extind atunci când sunt încălzite) și de presiune, densitatea la rândul său depinde de aceste două mărimi. Matematic avem:

Unde ρ este densitatea, ale cărei unități din Sistemul internațional sunt Kg / m ³ , m este masa și V este volumul.

Datorită relației pe care volumul o are cu temperatura și presiunea, valorile densității care apar în tabele sunt de obicei specificate la presiunea atmosferică și în anumite intervale de temperatură.

Astfel, în condiții normale pentru gaze: 1 atmosferă de presiune și 0ºC de temperatură, densitatea aerului este stabilită la 1.293 Kg / m ³ .

Deși valoarea sa experimentează aceste variații, este o cantitate foarte potrivită pentru a determina comportamentul substanțelor, în special în mediile considerate continue.

Diferența cu densitatea relativă este că densitatea absolută are dimensiuni, caz în care valorile sale depind de sistemul unitar selectat. În acest fel, densitatea apei la o temperatură de 4 ° C este:

ρ _apă = 1 g / cm ³ = 1000 Kg / m ³ = 1,94 slug / ft ³

Exerciții rezolvate

-Exercitiul 1

Găsiți volumul ocupat de 16 grame de ulei a căror gravitate specifică este de 0,8.

Soluţie

Mai întâi găsim densitatea absolută a _uleiului ρ . Denotându- și densitatea relativă ca s _g, avem:

ρ _ulei = 0,8 x Densitatea apei

Pentru densitatea apei, se va folosi valoarea dată în secțiunea anterioară. Când este cunoscută densitatea relativă, densitatea absolută este recuperată imediat prin înmulțirea acestei valori cu densitatea apei. Asa de:

Densitatea materialului = Densitatea relativă x Densitatea apei (în condiții normale).

Prin urmare, pentru uleiul din acest exemplu:

ρ _ulei = 0,8 x 1 g / cm ³ = 0,8 g / cm ³

Deoarece densitatea este coeficientul dintre masa m și volumul V, va fi următorul:

-Exercitiul 2

O rocă are o gravitate specifică de 2,32 și un volum de 1,42 x 10 ^-4 m ³ . Găsiți greutatea rocii în unitățile sistemului internațional și în sistemul tehnic.

Soluţie

Valoarea densității apei va fi folosită ca 1000 Kg / m ³ :

ρ _rock = 2,32 x 1000 Kg / m ³ = 2,32 x 10 ³ Kg / m ³

Masa m a rocii este în kilograme:

Greutatea în unități a sistemului tehnic este de 0,33 kilograme-forță. Dacă este preferat în sistemul internațional, atunci unitatea este Newton, pentru care masa se înmulțește cu valoarea g, accelerația gravitației.

-Exercitiul 3

Un picnometru este un recipient cu care densitatea relativă a unei substanțe poate fi determinată la o anumită temperatură.

Picnometru. Sursa: Wikipedia.org.

Pentru a determina densitatea unui lichid necunoscut în laborator, a fost urmată această procedură:

- Pictometrul gol a fost cântărit și citirea a fost de 26,038 g

- Apoi, picnometrul a fost umplut cu apă la 20 ° C (densitate de apă 0,99823 g / cc) și cântărit, obținând o valoare de 35,966 g.

- În cele din urmă, picnometrul umplut cu lichidul necunoscut a fost cântărit, iar valoarea obținută a fost de 37.791 g.

Se cere să se deducă o expresie care să calculeze densitatea lichidului și să o aplice cu datele obținute.

Soluţie

Masa apei și a fluidului se determină scăzând citirea completă a picnometrului din picnometrul gol:

masa _H2O = 35,966 g - 26,038 g = 9,928 g; masa _fluidului = 37,791 g - 26,038 g = 11,753 g

În sfârșit, acesta este substituit în expresia care a fost dedusă:

_fluid ρ = (11,753 g / 9,928 g). 0,99823 g / cc = 1,182 g / cc.

Referințe

1. Enciclopedia Britannica. Gravitație specifică. Recuperat de la: britannica.com.
2. Giancoli, D. 2006. Fizică: Principii cu aplicații. 6 - ^lea .. Ed Prentice Hall.
3. Mott, R. 2006. Mecanica fluidelor. 4a. Ediție. Pearson Education. 12-21.
4. Valera Negrete, J. 2005. Note privind fizica generală. UNAM. 44-45.
5. White, F. 2004. Mecanica fluidelor. Ediția a V-a. Mc Graw Hill. 17-18.