¿Qué es la densidad?

En el campo de la física y la química, el término densidad es utilizado para referirse  a una magnitud escalar que representa la cantidad de masa encontrada en el volumen de una sustancia o en un objeto sólido.

Se suele simbolizar por las letras griegas rho o simplemente “P”, para expresar la relación existente entre la masa y el volumen; es una de las propiedades físicas de la materia y, por ende, puede ser observable en distintos estados: sólido, líquido y gaseoso, por supuesto de una sustancia.

La densidad

¿Cuál es la fórmula para calcular la densidad?

P= m/v, donde:

• P=densidad
• M= masa
• V= volumen

Las unidades utilizadas para representar la densidad deben ser las siguientes, según el sistema internacional de unidades:

• Para los gases, Gramos por decímetros cúbicos (g/dm3).
• Gramos por centímetros cúbicos (g/cm3).
• Kilogramos por metros cúbicos (Kg/m3).
• Kilogramos por decímetros cúbicos (Kg/dc).

Historia de la densidad

Cuenta la historia que aproximadamente 200 A.C, al matemático griego Arquímedes le dieron la tarea de comprobar un posible desfalco de un artesano hacia el rey de Siracusa.

El artesano tenía que hacerle (al rey) una corona completamente en oro pero el rey sospechaba del artesano (creyendo que este modifica la aleación), de modo que, podía sustituir el oro por otro material más barato.

Como el rey no quería que se dañase la corona al verificar si era de oro o plata, Arquímedes tuvo que pensar en qué método utilizar.

Un día, mientras Arquímedes reflexionaba (en ese momento se relajaba en una piscina) noto que mientras más se sumergía en la piscina más se desparramaba el agua que esta contenía. Llegando a la conclusión de que la cantidad de agua que se salía de la piscina era proporcional en volumen al espacio que ocupaba su cuerpo en esta.

Arquímedes realizó experimentos y de este modo dio lugar a la comprobación de si la corona que el artesano creó para el rey fue de oro o plata. Como la medida de la plata ocupa más espacio que su equivalente en oro, la resolución de la incógnita fue más fácil.

Para comprobarlo al rey Arquímedes tomo dos tubos y el lleno de agua, en uno de los tubos puso una corona de oro puro y en el otro la corona del artesano. Comprobando que efectivamente el artesano había estado engañando al rey (cuando colocaron la corona que había hecho desparramaba más agua).

Según la leyenda Arquímedes estaba tan feliz por lo que había descubierto que salió desnudo por las calles gritando Eureka! Eureka!, que en griego significa: lo encontré, lo encontré.

Tipos de densidad

Densidad absoluta

Es aquella que comúnmente denominamos como densidad, expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo.

P=M/V

Densidad relativa

En una sustancia, la densidad relativa se refiere a la relación que existe entre la densidad de una sustancia y la de otra que es tomada como referencia.

Se representa como Pr=p/p0

Densidad real o aparente

Es aquella que presentan los materiales constituidos en forma homogénea. También, puede aplicarse a sistemas y cuerpos heterogéneos. Por ejemplo:

Un sistema poroso, el suelo, está formado por diversas sustancias y en su interior contiene intersticios de aire; su densidad total es menor a la densidad que hubiese obtenido si hubiese estado compacto.

Densidad puntual

Aquella utilizada para el cálculo en los sistemas heterogéneos, que dependiendo de la posición, el punto o la posición de la sustancia varía en cuanto a su densidad.

Densidad media

Utilizada en el sistema heterogéneo, con el fin de dividir la masa del objeto por el volumen de este.

Variaciones de la densidad

Es importante tener en cuenta que en la densidad se presentan variaciones por los cambios de presión y temperatura. Por ejemplo:

• Cuando la presión aumenta, también lo hace la densidad de cualquier material que se encuentre estable.
• Si la presión permanece constante, la densidad disminuye al aumentar la temperatura. Por supuesto, hay una excepción a esta regla, en el caso del agua su densidad aumenta al encontrarse en un punto de fusión entre 0oC y 4oC.

Debido al coeficiente de compresibilidad y el de dilatación térmica de las sustancias, la variación  de densidad tanto en líquidos como en sólidos es muy pequeña. En el caso de los gases, con cambios de presión y temperatura, se presentan fuertes variaciones en la densidad.