Conceito de Densidade
A densidade (ou massa volúmica) é uma
grandeza que expressa a razão entre a massa (m) de um material e o
volume (V) por ele ocupado. Por outras palavras, pode-se dizer que a
densidade mede o grau de concentração de massa em determinado volume.
A densidade é uma propriedade intrínseca
da matéria, isto porque a matéria tem duas características fundamentais:
possui massa e ocupa um certo espaço (ou seja, tem volume). Logo, todos
os materiais têm massa e volume.
Assim a densidade, sendo uma propriedade
específica de cada material, serve para identificar as substâncias.
O símbolo usado para a densidade é o ρ e a
unidade, no sistema internacional (S.I.), é quilograma por metro cúbico
(kg/m3), no entanto, podem-se usar grama por centímetro
cúbico (g/cm3) ou grama por mililitro (g/mL). Para gases, a
densidade costuma ser expressa em grama por litro (g/L).
Matematicamente, a expressão usada para
calcular a densidade é dada por:
r
= m / V
Conforme se observa na expressão
matemática da densidade, esta é inversamente proporcional ao volume,
isto significa que quanto menor o volume ocupado por uma determinada
massa, maior será a densidade.
Por exemplo, o que pesa mais, 1 kg de
chumbo ou 1 kg de algodão?
Na realidade, eles possuem a mesma massa,
portanto o “peso” deles é o mesmo. Porém, a diferença consiste na
densidade, pois 1 kg de chumbo concentra-se num volume muito menor do
que 1 kg de algodão. Então, a densidade do algodão é pequena porque a
sua massa ocupa um volume grande.
Com este exemplo, observa-se que a
densidade de cada material depende do volume ocupado.
O volume é uma grandeza física que varia
com a pressão e com a temperatura. Assim, consequentemente, a densidade
também depende da pressão e da temperatura do material.
Para demonstrar este facto, considera-se o
seguinte exemplo:
Quando a água está à temperatura de 25ºC e
à pressão normal (P=1 atm), a sua densidade é 1g/cm3. No
entanto, no estado sólido, ou seja a temperaturas abaixo de 0ºC e à
pressão normal, há variação da densidade, em que esta diminui para 0,92
g/cm3.
Verifica-se que a densidade da água no
estado sólido é menor do que no estado líquido. Isto explica o facto de
o gelo flutuar na água líquida. Então, outra consequência importante da
densidade dos materiais é que o material mais denso afunda e o menos
denso flutua.
Outro exemplo prático:
Quando se coloca gelo numa bebida
alcoólica verifica-se que o gelo afunda-se. Mais uma vez a densidade é a
grandeza que explica este facto. A densidade do gelo é 0,92 g/cm3,
como já foi referido acima, e a densidade do álcool é 0,97 g/cm3.
Tem-se que a densidade do álcool é menor do que a densidade do gelo,
logo este afunda-se.
É importante realçar que a densidade,
muitas vezes, é definida de forma análoga à massa específica, no
entanto, há uma pequena diferença entre estes dois termos.
A massa específica é definida para uma
substância e a densidade é definida para um corpo.
Para líquidos e gases as expressões
“densidade” e “massa específica” são usadas como sinónimos, devido às
propriedades físicas destes estados.
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