Calcolo della densità relativa, esempi, esercizi

IL Densità relativa È la relazione senza dimensioni tra la densità di una sostanza e un altro di riferimento che è generalmente acqua a 4 ° C (39.2 ºF) per liquidi e solidi, mentre per i gas viene utilizzata l'aria secca.

In alcuni testi si chiama anche Peso specifico (Traduzione letterale di Peso specifico in inglese), ma è lo stesso concetto. Entrambe le densità devono trovarsi nello stesso sistema di unità e sono state misurate nelle stesse condizioni di pressione e temperatura.

Gli oggetti galleggianti hanno una densità relativa inferiore a quella dell'acqua. Fonte: Pixabay.

La densità relativa è matematicamente calcolata come segue:

Densità relativa = densità dell'acqua/densità dell'acqua

Mentre la densità di qualsiasi sostanza dipende dalle condizioni di pressione e temperatura in cui viene misurata, specialmente quando si tratta di gas, la densità relativa è un concetto molto utile per caratterizzare rapidamente vari materiali.

Successivamente, questo è apprezzato, poiché la densità dell'acqua è di circa 1 grammo per centimetro cubo: 1 g /cc o 1000 kg /m³, a pressione atmosferica e in un buon intervallo di temperatura (da 0 a 15 ° C).

Dando la densità relativa di una sostanza, è immediatamente noto quanto leggero o pesante rispetto all'acqua, la sostanza universale.

Inoltre, la densità relativa è un valore facile da ricordare poiché viene misurato con numeri piccoli e facili da gestire, come si vedrà nella sezione seguente, in cui sono menzionati i valori delle densità relative per alcune sostanze note.

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Esempi

La densità relativa dell'acqua è ovviamente 1, poiché come indicato all'inizio, è il modello di riferimento per liquidi e solidi. Liquidi come caffè, latte o bevande analcoliche hanno densità relative molto vicine a quella dell'acqua.

Per quanto riguarda gli oli, non esiste un valore unico della densità relativa applicabile a tutti, poiché dipende dalla sua origine, composizione e lavorazione. La maggior parte delle densità di petrolio relative sono in un intervallo di 0.7 e 0.95.

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I gas sono molto più leggeri, quindi in molte applicazioni il riferimento che viene preso è la densità dell'aria, in modo che la densità relativa indichi quanto leggera o pesante un gas rispetto all'aria. Rispetto all'acqua, la densità relativa dell'aria è 0.0013.

Diamo un'occhiata ad alcuni valori di densità relativi per sostanze e materiali noti.

Densità relativa di alcune sostanze conosciute

- Corpo umano: 1.07.

- Mercurio: 13.6.

- Glicerina: 1.26.

- Benzina: 0.68.

- Acqua di mare: 1.025.

- Acciaio: 7.8.

- Wood: 0.5.

- Ghiaccio: 0.92.

Il valore della densità relativa informa immediatamente se una sostanza o un materiale galleggia in acqua o sui lavandini contrari.

In vista di ciò, uno strato di olio sarà sopra un'acqua, poiché quasi tutti gli oli hanno una densità relativa in meno di quella di questo liquido. Un cubo di legno in acqua può averne uno fuori, allo stesso modo del ghiaccio.

Differenza con la 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 (quando la maggior parte delle sostanze viene dilatata) e dalla pressione, la densità a sua volta dipende da queste due magnitudini. Matematicamente hai:

Dove ρ è densità, le cui unità nel sistema internazionale sono kg/m³, M è l'impasto e V È il volume.

A causa della relazione con il volume con la temperatura e la pressione, i valori di densità assoluta che compaiono nelle tabelle sono generalmente specificati nella pressione atmosferica e in alcuni intervalli di temperatura.

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Pertanto, in condizioni normali per i gas: 1 atmosfera di pressione e temperatura 0º C, la densità dell'aria viene stabilita in 1.293 kg/m³.

Sebbene il suo valore abbia queste variazioni, è un importo molto appropriato determinare il comportamento delle sostanze, specialmente in mezzi considerati continui.

La differenza con la densità relativa è che l'assoluto ha dimensioni, nel qual caso i suoi valori dipendono dal sistema di unità selezionate. In questo modo, la densità dell'acqua alla 4a c di temperatura è:

ρ_acqua = 1 g /cm³ = 1000 kg/m³ = 1.94 Slug/piede³

Esercizi risolti

-Esercizio 1

Trova il volume occupato da 16 grammi di olio la cui densità relativa è 0.8.

Soluzione

Per prima cosa troviamo la densità assoluta ρ_olio di olio. Indicando come s_G La sua densità relativa è:

ρ_olio = 0.8 x densità dell'acqua

Per la densità dell'acqua, verrà utilizzato il valore indicato nella sezione precedente. Quando è nota la densità relativa, l'assoluto viene immediatamente recuperato moltiplicando questo valore per densità dell'acqua. COSÌ:

Densità del materiale = densità relativa x densità dell'acqua (in condizioni normali).

Pertanto, per l'olio di questo esempio:

ρ_olio = 0.8 x 1 g/cm³= 0.8 g/cm³

Poiché la densità è il quoziente tra la massa M e il volume V, questo rimarrà il seguente:

V = m/ρ = 16 g / 0.8 g/cm³= 20 cm³

-Esercizio 2

Una roccia ha una gravità specifica di 2.32 e un volume di 1.42 x 10 ^-4 M³. Trova il peso della roccia nelle unità del sistema internazionale e nel sistema tecnico.

Soluzione

Il valore della densità dell'acqua verrà utilizzato come 1000 kg/m³:

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ρ_roccia = 2.32 x 1000 kg/m³= 2.32 x 10³ Kg/m³

Massa M della roccia è in chilogrammi:

M = R_roccia . V = 2.32 x 10³ Kg/m³. 1.42 x 10 ^-4 M³ = 0.33 kg.

Il peso nelle unità del sistema tecnico è 0.33 chilogrammi-forza. Se preferito nel sistema internazionale, allora l'unità è Newton, per la quale la massa viene moltiplicata per il valore di G, l'accelerazione della gravità.

P = m. G = 0.33 kg. 9.8 m/s² = 3.23 n.

-Esercizio 3

Un picnometro è un contenitore con cui è possibile determinare la densità relativa di una sostanza a una certa temperatura.

Pycnometer. Fonte: Wikipedia.org.

Per determinare la densità di un fluido sconosciuto in laboratorio, questa procedura è stata seguita:

- Il picnometro vuoto è stato pesato e la lettura era 26.038 g

- Quindi il picnometro con acqua a 20 ° C (densità dell'acqua 0.99823 g/cc) e pesato, ottenendo un valore di 35.966 g.

- Finalmente è stato pesato il picnometro pieno del liquido sconosciuto e la lettura ottenuta era 37.791 g.

È richiesto 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 sono determinate sottraendo la lettura del picnometro pieno di quella del picnometro vuoto:

massa _H2O = 35.966 g - 26.038 g = 9.928 g; massa _fluente  = 37.791 g - 26.038 g = 11.753 g

Finalmente viene sostituito nell'espressione che è stata dedotta:

ρ_fluente = (11.753 g / 9.928 g) . 0.99823 g/cc = 1.182 g/cc.

Riferimenti

1. Enciclopedia britannica. Peso specifico. Recuperato da: Britannica.com.
2. Giancoli, d.  2006. Fisica: principi con applicazioni. 6^th... Ed Prentice Hall.
3. Mott, r.  2006. Meccanica dei fluidi. 4 °. Edizione. Pearson Education. 12-21.
4. Valera Negrete, J. 2005. Note di fisica generale. UNAM. 44-45.
5. Bianco, f. 2004. Meccanica dei fluidi. 5a edizione. Mc Graw Hill. 17-18.