Densidade

thumb|Líquidos com diferentes níveis de densidade. A densidade (também massa volúmica ou massa volumétrica) de um corpo define-se como o quociente entre a massa e o volume desse corpo.Dicionário MichaelisDicionário Priberam Desta forma pode-se dizer que a densidade mede o grau de concentração de massa em determinado volume. O símbolo para a densidade é ρ (a letra grega ró) e a unidade SI é quilograma por metro cúbico (kg/m).

No Brasil, a razão entre a massa e o volume de uma substância é conhecida como massa específica. Já a densidade é definida como a relação entre massas específicas de duas substâncias, sendo uma delas tomada como padrão (a água a 4 °C é geralmente utilizada como referência), sendo assim uma grandeza adimensional. Nesse caso, o símbolo adotado para densidade é a letra d.

Densidade relativa é a relação entre a densidade da substância em causa e a densidade da água a 4 °C. É uma grandeza adimensional, devido ao quociente. Quando se diz que um corpo tem uma densidade de 5, quer dizer que tem uma densidade 5 vezes superior à da água (no caso dos sólidos e líquidos).

Há uma pequena diferença entre densidade e massa específica. A massa específica, embora definida de forma análoga à densidade, contudo para um material e não um objeto, é propriedade de uma substância, e não de um objeto. Supõe-se pois que o material seja homogêneo e isotrópico ao longo de todo o volume considerado para o cálculo, e que seja maciço. Um objeto oco pode ter densidade muito diferente da massa específica do material que o compõe, a exemplo os navios. Embora a massa específica do aço seja maior que a massa específica da água, a densidade de um navio - assumido uma estrutura "fechada", é certamente menor do que a da água.

Para líquidos e gases, as expressões densidade e massa específica - dadas as propriedades físicas desses estados - acabam sendo utilizadas como sinônimos.

O gelo possui uma massa específica inferior à apresentada pela água em seu estado líquido (0,97 g/cm), propriedade rara nos líquidos, que se explica pela polaridade da molécula da água e pelo aumento da distância média entre partículas no estado sólido. O mesmo ocorre geralmente com as substâncias que estabelecem ligações de hidrogênio, como os álcoois.

Gases Para definir a densidade nos gases utiliza-se como massa de volume de referência o ar, que nas condições normais de temperatura e pressão (PTN) (temperatura de 0 °C e pressão atmosférica 101 325 Pa), corresponde a 760 milímetros de mercúrio.

No caso dos gases, sua massa de volume difere dos líquidos, e, por consequência dos sólidos. Nos gases, suas moléculas estão separadas devido à temperatura que está acima da temperatura de ebulição do líquido correspondente. Microscopicamente, isto corresponde dizer que nos gases a atração entre as moléculas e/ou átomos que os compõem não são suficientemente intensas frente à energia cinética desses mesmos constituintes para mantê-los próximos. Nos líquidos e nos sólidos, contudo, as moléculas e átomos estão muitíssimo próximas.

Tomando-se como exemplo hidrogênio gasoso, comparado à água, nas condições normais de temperatura e pressão, tem-se uma massa volúmica de 9 × 10−5 g/cm, e a água é 11 000 vezes mais densa que o elemento.

Densidade e temperatura Quando se aumenta a temperatura de um determinado fragmento de matéria, tem-se um aumento do seu volume, pois haverá a dilatação ocasionada pela separação dos átomos e moléculas, desde que o seu estado físico e a sua pressão sejam mantidas. Ao contrário, ao se diminuir a temperatura, tem-se uma diminuição desse volume. A quantidade de massa existente num dado volume é chamada de massa volúmica.

Quando a matéria se expande, a sua massa volúmica diminui, e quando a matéria se contrai, a sua massa volúmica aumenta. Com esse conceito, tem-se uma unidade de medida, que pode ser dada em gramas (g) por centímetro cúbico (cm).

A massa volúmica depende da massa dos átomos ou moléculas individuais e do volume efetivo ocupado por eles, seja no sólido, no líquido ou no gás. Se uma dada substância, em qualquer estado físico, apresenta massa molecular cinco vezes maior que outra nas mesmas condições de temperatura e pressão, a massa volúmica da primeira será cinco vezes maior que a da segunda.

Determinando a densidade A densidade de um corpo poderá ser determinada pela quantidade de massa que o corpo possui dividido pelo volume que esta massa ocupa. A densidade pode ser absoluta ou relativa. A densidade absoluta pode ser determinada pela expressão matemática:

Outra forma:

Exemplo: Uma caixa com algodão cuja massa é de 200 g, ocupa o volume de 2 000 cm. Sua densidade será:

Note que se a unidade de massa é indicada em g (gramas) e o volume em cm (centímetros cúbicos), a densidade será indicada como g/cm (gramas por centímetros cúbicos).

Para a densidade relativa, esta é feita tendo em conta a densidade da água a 4 °C que é 1 g/cm e o quociente é adimensional:

onde é a densidade relativa, é a densidade da sustância e é a densidade de referência ou absoluta.

Densidade da água

Temperatura (°C) Densidade (kg/m)100958,3780971,7860983,1940992,2130995,6525997,0522997,7720998,2115999,1010999,704999,970999,84 Densidade da água em kg/m³ (sistema SI), em função da temperatura (em ºC), sob pressão atmosférica p = 1,00000 atm = 1,01325 · 10⁵ Pa

Densidade do ar

thumb|350px|Densidade do ar em função da temperatura. A densidade varia de forma inversa à temperatura. T em °C densidade em kg/m (a 1 atm) –10 1,342 –5 1,316 0 1,293 5 1,269 10 1,247 15 1,225 20 1,204 25 1,184 30 1,165

Densidade de materiais diversos Material em kg/m Notas Meio interestelar 10−25 − 10−15 Considerando 90% H, 10% He; T variável Atmosfera terrestre 1,2 No nível do mar Aerogel 1 − 2 Cortiça 220 − 260MadSci Network: Physics, Query: "Re: which is more bouyant styrofoam or cork", 30-03-2000, Posted By: John Link, Physics (página visitada 19-02-2013) Ar (padrão)1,23a 0 °C e 1 atmAr0,95a 100 °C e 1 atmAr6,5a 0 °C e 50 atmÁgua 1 000 nas CPTPÁgua do mar1 030Gelo920 Plástico 850 − 1 400 para polipropileno e PET/PVCTerra 5 520 Densidade média Cobre 8 920 − 8 960 na temperatura ambiente Chumbo 11 340 Tungstênio 19 250 Ouro 19 330 24 k (puro)Ouro puro fundido19 250 O Núcleo interno da Terra ~13 000 Urânio 18 950 Irídio 22 650 Ósmio 22 610 na temperatura ambiente O núcleo do Sol 160 000 Núcleo atômico ~3 × 1017 Estrela de nêutrons 8,4 × 1016 − 1 × 1018 Gasolina680Valor típico. Propriedades dos derivados

de petróleo variam com a composição.Álcool Etílico789Mercúrio13 600Glicerina1 260Alumínio2 700Platina21 400Óleo SAE 30912Valor típico. Propriedades dos derivados de petróleo variam com a composiçãoTetracloreto de carbono1 590Vácuo mais elevado obtido em laboratório~10^-16

Densidade de alguns Gases Nome do Gás (kg/m)Dióxido de Carbono 1,83Hélio 1,66 x 10-1Hidrogênio 8,38 x 10-2Metano (gás natural) 6,67 x 10-1Nitrogênio1,16Oxigênio1,33

Densidade de misturas A densidade de uma substância composta ou de uma mistura é a soma das densidades dos componentes desta mistura, calculada a partir das proporções (das concentrações), como por exemplo das percentagens em massa de cada um dos componentes. Os fenómenos de interações entre os átomos, as moléculas e íons nas misturas, podem afetar estes cálculos, como por exemplo, o que acontece com a mistura de etanol e água.

Fórmula:

onde: : massa do elemento na mistura, : volume da mistura, : a concentração em massa do elemento na mistura.

Outra expressão :

Ver também Densidade aparente Densímetro Dilatação térmica Massa Unidades de densidade Volume

Categoria:Densidade Categoria:Físico-química