Cálculo de densidade relativa, exemplos, exercícios

O Densidade relativa É a relação adimensional entre a densidade de uma substância e outra de referência que geralmente é água a 4 ° C (39.2 ºf) para líquidos e sólidos, enquanto para gases ar seco é usado.

Em alguns textos, também é chamado gravidade específica (Tradução literal de Gravidade Específica em inglês), mas é o mesmo conceito. Ambas as densidades devem estar no mesmo sistema de unidades e foram medidas nas mesmas condições de pressão e temperatura.

Os objetos flutuantes têm uma densidade relativa menor que a da água. Fonte: Pixabay.

A densidade relativa é calculada matematicamente da seguinte forma:

Densidade relativa = densidade da água/densidade da água

Embora a densidade de qualquer substância dependa das condições de pressão e temperatura em que ela é medida, especialmente quando se trata de gases, a densidade relativa é um conceito muito útil para caracterizar rapidamente vários materiais.

Em seguida, isso é apreciado, pois a densidade da água é de aproximadamente 1 grama por centímetro cúbico: 1 g /cc ou 1000 kg /m³, à pressão atmosférica e em uma boa faixa de temperatura (de 0 a 15 ° C).

Dando a densidade relativa de uma substância, é imediatamente conhecido como leve ou pesado em relação à água, a substância universal.

Além disso, a densidade relativa é um valor fácil de lembrar, pois é medido com números pequenos e fáceis de lidar, como será visto na seção a seguir, na qual os valores das densidades relativas são mencionadas para algumas substâncias conhecidas.

[TOC]

Exemplos

A densidade relativa da água é obviamente 1, pois, como afirmado no início, é o padrão de referência para líquidos e sólidos. Líquidos como café, leite ou refrigerantes têm densidades relativas muito próximas às da água.

Quanto aos óleos, não há valor único de densidade relativa aplicável a todos, pois depende de sua origem, composição e processamento. A maioria das densidades de petróleo relativas estão em um intervalo de 0.7 e 0.95.

Pode servir a você: Lei Watt: O que é, exemplos, aplicativos

Os gases são muito mais leves, portanto, em muitas aplicações, a referência que é tomada é a densidade do ar, de modo que a densidade relativa indica como um gás leve ou pesado em relação ao ar. Comparado à água, a densidade relativa do ar é 0.0013.

Vejamos alguns valores de densidade relativa para substâncias e materiais conhecidos.

Densidade relativa de algumas substâncias conhecidas

- Corpo Humano: 1.07.

- Mercúrio: 13.6.

- Glicerina: 1.26.

- Gasolina: 0.68.

- Água do mar: 1.025.

- Aço: 7.8.

- Madeira: 0.5.

- Gelo: 0.92.

O valor da densidade relativa informa imediatamente se uma substância ou material flutua na água ou no contrário, pia.

Em vista disso, uma camada de óleo estará em cima de uma água, uma vez que quase todos os óleos têm uma densidade relativa menor que a desse líquido. Um cubo de madeira na água pode ter um fora dele, da mesma maneira que o gelo.

Diferença com densidade absoluta

Densidade absoluta é o quociente entre a massa de uma substância e o volume que ocupa. Como o volume, por sua vez, depende da temperatura (quando a maioria das substâncias é dilatada) e a pressão, a densidade, por sua vez, depende dessas duas magnitudes. Matematicamente você tem:

Onde ρ é densidade, cujas unidades no sistema internacional são kg/m³, m é a massa e V É o volume.

Devido à relação com o volume com a temperatura e a pressão, os valores de densidade absoluta que aparecem nas tabelas são geralmente especificados na pressão atmosférica e em certos faixas de temperatura.

Pode atendê -lo: óptica física: história, termos frequentes, leis, pedidos

Assim, em condições normais para gases: 1 atmosfera de pressão e temperatura de 0º C, a densidade do ar é estabelecida em 1.293 kg/m³.

Embora seu valor experimente essas variações, é uma quantidade muito apropriada para determinar o comportamento das substâncias, especialmente em meios considerados contínuos.

A diferença com a densidade relativa é que o absoluto tem dimensões; nesse caso, seus valores dependem do sistema de unidades selecionadas. Dessa forma, a densidade da água no 4º C da temperatura é:

ρ_água = 1 g /cm³ = 1000 kg/m³ = 1.94 lesma/pé³

Exercícios resolvidos

-Exercício 1

Encontre o volume ocupado por 16 gramas de óleo cuja densidade relativa é 0.8.

Solução

Primeiro, encontramos densidade absoluta ρ_óleo de óleo. Denotando como s_g Sua densidade relativa é:

ρ_óleo = 0.8 x densidade de água

Para a densidade da água, o valor fornecido na seção anterior será usado. Quando a densidade relativa é conhecida, o absoluto é imediatamente recuperado multiplicando esse valor pela densidade da água. Então:

Densidade do material = densidade relativa x densidade da água (em condições normais).

Portanto, para o óleo deste exemplo:

ρ_óleo = 0.8 x 1 g/cm³= 0.8 g/cm³

Como a densidade é o quociente entre a massa m e volume V, isso permanecerá o seguinte:

V = m/ρ = 16 g / 0.8 g/cm³= 20 cm³

-Exercício 2

Uma rocha tem uma gravidade específica de 2.32 e um volume de 1.42 x 10 ^-4 m³. Encontre o peso da rocha nas unidades do sistema internacional e no sistema técnico.

Solução

O valor da densidade da água será usado como 1000 kg/m³:

Pode servir a você: movimento de tradução da terra

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

A massa m da rocha está em quilogramas:

m = r_pedra . V = 2.32 x 10³ Kg/m³. 1.42 x 10 ^-4 m³ = 0.33 kg.

O peso nas unidades do sistema técnico é 0.33 kg-force. Se preferido no sistema internacional, a unidade é Newton, para a qual a massa é multiplicada pelo valor de G, a aceleração da gravidade.

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

-Exercício 3

Um piquenômetro é um recipiente com o qual a densidade relativa de uma substância a uma certa temperatura pode ser determinada.

Picnômetro. Fonte: Wikipedia.org.

Para determinar a densidade de um fluido desconhecido em laboratório, este procedimento foi seguido:

- O piquenômetro vazio foi pesado e a leitura foi 26.038 g

- Então o piquenômetros com água a 20º C (densidade da água 0.99823 g/cc) e pesou, obtendo um valor de 35.966 g.

- Finalmente, o piquenômetro cheio do líquido desconhecido foi pesado e a leitura obtida foi 37.791 g.

É solicitado a deduzir uma expressão para calcular a densidade do líquido e aplicá -lo com os dados obtidos.

Solução

A massa da água e do fluido é determinada subtraindo a leitura do piquenômetro cheia da do piquenômetro vazio:

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

Finalmente, é substituído na expressão que foi deduzida:

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

Referências

1. Enciclopédia britânica. Gravidade Específica. Recuperado de: Britannica.com.
2. Giancoli, d.  2006. Física: Princípios com aplicações. 6^º… Ed Prentice Hall.
3. Mott, r.  2006. Mecânica de fluidos. 4º. Edição. Pearson Education. 12-21.
4. Valera Negrete, J. 2005. Notas de física geral. Unam. 44-45.
5. Branco, f. 2004. Mecânica de fluidos. 5ª edição. Mc Graw Hill. 17-18.