24 febrero, 2024

¿Cuál es la densidad del agua? Por temperatura y unidad

Cual es la densidad del agua? ¿Importa cuál es la temperatura? ¿Cómo puedes calcular la densidad de otros objetos y líquidos?

En esta guía explicamos la densidad del agua, proporcionamos una tabla que puede usar para encontrar la densidad del agua a diferentes temperaturas y explicamos tres formas diferentes de calcular la densidad.

¿Cuál es la densidad del agua?

La densidad es la masa por unidad de volumen de una sustancia. La densidad del agua se da más como 1 g / cm3, pero a continuación se muestra la densidad del agua con diferentes unidades.

Unidad
Densidad del agua

Densidad del agua g / cm3 1 g / cm3 Densidad del agua g / mL 1 g / mL Densidad del agua kg / m3 1000 kg / m3 Densidad del agua lb / ft3 62.4 lbs / ft3

No es casualidad que el agua tenga una densidad de 1. La densidad es la masa dividida por el volumen (ρ = m / v), y el agua se utilizó como base para establecer la unidad métrica de masa, lo que significa que un centímetro cúbico (1 cm3) de agua pesa un gramo (1 g).

Entonces, 1g / 1cm3 = 1 g / cm3, lo que le da al agua su densidad fácil de recordar. Sin embargo, la densidad exacta del agua depende tanto de la presión del aire como de la temperatura del área. Sin embargo, estas variaciones en la densidad son muy leves, por lo que, a menos que necesite conocer cálculos muy exactos o que el experimento se lleve a cabo en un área con una temperatura / presión extremas, puede continuar usando 1 g / cm3 para la densidad del agua. Puede consultar el gráfico de la siguiente sección para ver cómo cambia la densidad del agua con la temperatura.

Tenga en cuenta que estos valores de densidad del agua solo son válidos para el agua pura. El agua salada (como los océanos) tiene una densidad diferente que depende de la cantidad de sal disuelta en el agua. La densidad del agua de mar es típicamente ligeramente más alta que la densidad del agua pura, alrededor de 1.02g / cm3 a 1.03g / cm3.

Densidad del agua a diferentes temperaturas

A continuación se muestra un gráfico que muestra la densidad del agua (en gramos / cm3) a diferentes temperaturas, que van desde debajo del punto de congelación del agua (-22 ° F / -30 ° C) hasta su punto de ebullición (212 ° F / 100 ° C) .

Como puede ver en la tabla, el agua solo tiene una densidad exacta de 1 g / cm3 a 39.2 ° F o 4.0 ° C. Una vez que esté por debajo del punto de congelación del agua (32 ° F / 0 ° C), la densidad del agua disminuye porque el hielo es menos denso que el agua. Esta es la razón por la que el hielo flota sobre el agua y, cuando pones cubitos de hielo en un vaso de agua, no se hunden directamente hasta el fondo.

El gráfico también muestra que, para el rango de temperaturas típicas de los laboratorios de ciencias en interiores (aproximadamente 50 ° F / 10 ° C a 70 ° F / 21 ° C), la densidad del agua es muy cercana a 1 g / cm3, que es por qué ese valor se utiliza en todos los cálculos de densidad, excepto en los más exactos. No es hasta que la temperatura es muy extrema en una dirección u otra (cerca de congelarse o hervir), que la temperatura del agua cambia lo suficiente como para que 1 g / cm3 ya no sea aceptablemente exacto.

Temperatura (° F / ° C)
Densidad del agua (gramos / cm3)

-22 ° / -30 ° 0.98385 -4 ° / -20 ° 0.99355 14 ° / -10 ° 0.99817 32 ° / 0 ° 0.99987 39.2 ° / 4.0 ° 1.00000 40 ° / 4.4 ° 0.99999 50 ° / 10 ° 0.99975 60 ° / 15.6 ° 0.99907 70 ° / 21 ° 0.99802 80 ° / 26.7 ° 0.99669 90 ° / 32.2 ° 0.99510 100 ° / 37.8 ° 0.99318 120 ° / 48.9 ° 0.98870 140 ° / 60 ° 0.98338 160 ° / 71.1 ° 0.97729 180 ° / 82.2 ° 0,97056 200 ° / 93,3 ° 0,96333 212 ° / 100 ° 0,95865

Fuente: USGS

Cómo calcular la densidad de una sustancia

Entonces, sabes cuál es la densidad del agua a diferentes temperaturas, pero ¿qué pasa si quieres encontrar la densidad de algo que no es agua? ¡De hecho, es bastante fácil de hacer!

Puedes encontrar la densidad de cualquier sustancia dividiendo su masa por su volumen. La fórmula para la densidad es: ρ = m / v, con densidad representada por el símbolo ρ (pronunciado «rho»).

Hay tres formas principales de calcular la densidad, dependiendo de si está tratando de encontrar la densidad de un objeto de forma regular, un objeto irregular o un líquido, y si tiene alguna herramienta especial como un hidrómetro.

Calcular la densidad de un objeto regular

Para los objetos regulares (aquellos cuyas caras son polígonos estándar, como cuadrados, rectángulos, triángulos, etc.), puede calcular la masa y el volumen con bastante facilidad. La masa de un objeto es simplemente cuánto pesa, y todos los polígonos regulares tienen una ecuación para determinar su volumen en función de su largo, ancho y alto.

Por ejemplo, supongamos que tiene una pieza rectangular de aluminio que pesa 865 gy tiene unas medidas de 10 cm x 8 cm x 4 cm. Primero, encontraría el volumen de la pieza de aluminio multiplicando la longitud, el ancho y la altura (que es la ecuación del volumen de un rectángulo).

V = 10 cm x 8 cm x 4 cm = 320 cm3

Luego, divide la masa por el volumen para obtener la densidad (ρ = m / v).

865 g / 320 cm3 = 2,7 g / cm3

Entonces, la densidad del aluminio es 2.7g / cm3, y esto es cierto para cualquier pieza de aluminio (puro y sólido), sin importar su tamaño.

Cálculo de la densidad de un objeto líquido o irregular

Si el objeto tiene una forma irregular y no puede calcular fácilmente su volumen, puede encontrar su volumen colocándolo en un cilindro graduado lleno de agua y midiendo el volumen de agua que desplaza. El principio de Arquímedes establece que un objeto desplaza un volumen de líquido igual a su propio volumen. Una vez que haya encontrado el volumen, usaría la ecuación estándar ρ = m / v.

Entonces, si tuviera una pieza de aluminio irregular diferente que pesara 550 gy desplazara 204 ml de agua en un cilindro graduado, entonces su ecuación sería ρ = 550 g / 204 ml = 2,7 g / ml.

Si la sustancia de la que está tratando de encontrar la densidad es un líquido, simplemente puede verter el líquido en el cilindro graduado y ver cuál es su volumen, luego calcular la densidad a partir de ahí.

Calcular la densidad de un líquido con un hidrómetro

Si está tratando de calcular la densidad de un líquido, también puede hacerlo utilizando un instrumento conocido como hidrómetro. Un hidrómetro parece un termómetro con un bulbo grande en un extremo para hacerlo flotar.

Para usar uno, simplemente baje suavemente el hidrómetro en el líquido hasta que el hidrómetro esté flotando por sí solo. Encuentra qué parte del hidrómetro está justo en la superficie del líquido y lee el número en el costado del hidrómetro. Esa será la densidad. Los hidrómetros flotan más bajo en líquidos menos densos y más alto en líquidos más densos.

Resumen: ¿Cuál es la densidad del agua?

La densidad del agua se redondea típicamente a 1 g / cm3 o 1000 kg / m3, a menos que esté haciendo cálculos muy exactos o realizando un experimento en temperaturas extremas. La densidad del agua cambia según la temperatura, por lo que si está haciendo un experimento cerca o pasado del punto de ebullición o congelación del agua, deberá usar un valor diferente para tener en cuenta el cambio en la densidad. Tanto el vapor como el hielo son menos densos que el agua.

La ecuación para la densidad es ρ = m / v.

Para medir la densidad de una sustancia, puede calcular el volumen de un objeto de forma regular y proceder desde allí, medir el volumen de un líquido o cuánto líquido desplaza un objeto irregular en un cilindro graduado, o usar un hidrómetro para medir el densidad de un líquido.

¿Que sigue?

Ahora que sabe por qué la densidad del agua es única, pero ¿qué pasa con sus otras características? Descubra por qué el calor específico del agua es especial.

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