Medida de densidades La densidad es una propiedad característica de la materia que nos permite diferenciar una sustancia de otra. Su unidad en el SI es el kg/m3. d e n s i d a d ( d ) = m a s a ( m ) /v o l u m e n ( V ) Veamos algunos ejemplos: Densidad del agua: Agua Plomo Densidad del plomo: Densidad del corcho: Corcho El caso del agua es único, ya que 1 g es la masa de 1 cm3 (1 mL) de agua. El mismo número que expresa la masa de agua, en gramos, indica también su volumen en cm3 (mL). Por tanto, la densidad del agua es 1 g/cm3. En el caso del plomo, por ejemplo, 1 cm3 tiene una masa de 11,3 g. En cambio, 1 cm3 de corcho tiene una masa de solo 0,25 g. Bloques de corcho y de plomo con la misma masa En el SI, la masa se mide en kg y el volumen en m3, así que la densidad debe medirse en kg/m3. La unidad de densidad en el SI resulta un poco grande, por lo que se utiliza más el g/cm3. La densidad es una magnitud derivada de la masa y el volumen. Para realizar una medida de densidad necesitamos efectuar antes dos medidas directas: masa y volumen. Veamos un ejemplo. ¿Cuál es la densidad del objeto x? ¿De qué sustancia pura se trata? Densidad Densidad Con la balanza determinamos su masa; en este caso, 445 g. m = 400 + 40 + 5 = 445 g Como es un sólido irregular, calculamos su volumen, que equivale al líquido desplazado en la probeta. V = 270 - 220 = 50 cm3 La densidad será: d = m /V = 445 g /50 c m 3 = 8 .9 g / c m 3 La densidad hallada coincide con la del cobre. La flotabilidad de los sólidos en líquidos depende de las densidades de ambos: si el sólido es más denso que el líquido, se hunde en él (plomo y agua). Por el contrario, si es menos denso, flota (corcho y agua). En el ejemplo del huevo, cuando el vaso tiene agua, el huevo se hunde. Pero cuando echamos sal en el agua, como la densidad del agua salada es mayor, el huevo flota. Lo mismo sucede con dos líquidos inmiscibles: el más denso se sitúa debajo, y el menos denso, arriba (aceite y agua). La masa y el volumen. Su medida La masa Se llama masa a la cantidad de materia que tiene un cuerpo. La unidad de masa en el SI es el kilogramo (kg). Un kilogramo es la masa de 1 dm3 de agua pura (agua destilada) a 4 °C. Medida de masas Las masas se miden con balanzas. Hay muchos modelos de balanzas, por ejemplo, la balanza granatario y la digital. Balanza granatario La masa se mide por comparación con otras masas, que se presentan en pesas de distintas cantidades. Balanza digital Es una balanza electrónica. Es la más utilizada en los laboratorios, ya que es precisa y cómoda. El volumen Sobre el volumen de los sólidos y los líquidos influye la temperatura. Si la temperatura aumenta, los sólidos y los líquidos se dilatan ligeramente; es decir, aumenta un poco su volumen. Si la temperatura disminuye, los sólidos y los líquidos se contraen; es decir, disminuye algo su volumen. En los gases, la influencia de la temperatura sobre el volumen es muy grande y obedece a unas leyes concretas. Por el momento nos referiremos solo a los sólidos y los líquidos. La unidad de volumen en el SI es el metro cúbico (m3): 1 m3 es el volumen de un cubo de 1 m de lado. Con frecuencia se emplean algunos submúltiplos, como, por ejemplo: el decímetro cúbico (dm3) y el centímetro cúbico (cm3). Gráficos: Algunos volúmenes aproximados Recipientes utilizados para medir volúmenes Medida de volúmenes de líquidos La medida de volúmenes de líquidos es muy importante en el laboratorio, en la industria e incluso en la vida doméstica. Para medir el volumen de un líquido se utilizan diferentes instrumentos. Entre ellos, la probeta, que: Puede medir hasta un cierto volumen, no más. Es su capacidad máxima. La cantidad mínima que puede medir es lo que cabe entre dos líneas consecutivas de su escala. Es su precisión. Medida de volúmenes de sólidos Al medir el volumen de un sólido debemos tener en cuenta su forma: Si el sólido es irregular nos ayudamos de un líquido (normalmente agua) y utilizamos el «método de inmersión». El volumen del sólido será la diferencia entre el volumen señalado por la probeta en (2) menos el volumen señalado en (1). El error coincide, en este caso, con la precisión de la probeta. Sólido irregular En este caso, el volumen será: Vs = 26 mL - 22 mL = 4 mL . Como 1 mL de capacidad es igual a 1 cm3 de volumen, el volumen del sólido es de 4 cm3 Si el sólido es regular (cubo, ortoedro, cilindro, etc.), el volumen se obtiene midiendo las dimensiones importantes y aplicando luego fórmulas matemáticas conocidas. En este caso, el error vendrá dado por la precisión de la regla utilizada para medir las dimensiones. Sólido regular Sistema internacional de unidades Aparatos de medida En todo proceso de medición se elige una unidad de medida entre todas las posibles y se compara dicha unidad con la magnitud que se va a medir. El valor resultante de la medida depende, por tanto, de la unidad que elijamos. Durante mucho tiempo existieron unidades de medida diferentes para las distintas magnitudes, lo que complicaba las mediciones. Para evitar esta situación, se estableció primero el Sistema métrico decimal y, más tarde, el Sistema internacional de unidades, utilizado hoy día en España y en la mayor parte del mundo. Las unidades básicas del Sistema internacional son las que aparecen en la tabla siguiente. El resto de unidades se definen a partir de éstas: Unidades de medida TABLA Relación de diferentes unidades de medida. Magnitud Nombre Símbolo Longitud Metro m Masa Kilogramo kg Tiempo Segundo s Intensidad eléctrica Amperio A Intensidad luminosa Candela cd Temperatura Kelvin K mol Cantidad de sustancia mol