Física

Densidad: qué es, tipos, cómo se calcula y ejemplos

 
Victoria Munilla Giménez
Por Victoria Munilla Giménez. 12 mayo 2023
Densidad: qué es, tipos, cómo se calcula y ejemplos

Como una de las propiedades específicas de la materia, la densidad sirve para definir y diferenciar todo tipo de sustancias. No obstante, se trata de una característica polifacética, que se adapta a diferentes ciencias o estudios para sintetizar los conceptos y facilitar su aprendizaje. Por ende, pueden distinguirse distintas áreas de aplicación, como la densidad de población. Continúa leyendo este artículo de GEOenciclopedia y averigua qué es la densidad, tipos, cómo se calcula y ejemplos, además de las diferentes unidades de la densidad junto con la utilidad de su uso.

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Índice

  1. Qué es la densidad
  2. Tipos de densidad
  3. Cómo se calcula la densidad
  4. Ejemplos de densidad

Qué es la densidad

La densidad es una magnitud intensiva que relaciona las variables de masa y volumen de una sustancia, la cual puede expresarse en términos absolutos o relativos. Los primeros definen al material en sí, mientras que la densidad relativa se define como la relación entre las densidades de dos sustancias diferentes. Para permitir su comparación, las unidades de la densidad más habituales son g/cm3. Por tanto, se trata de una propiedad característica de la estructura y naturaleza química de un material. En términos matemáticos, la fórmula de la densidad es la siguiente:

Sin embargo, algunos estudiantes olvidan que la densidad es un concepto complejo y los modelos, tanto matemáticos, visuales o teóricos, se implementan para simplificar el término y facilitar su comprensión. De esta manera, el Modelo de Cuadros y Puntos (MCP) inspirado en la labor de Smith, Snir y Grosslight (1992), permite una visualización de qué es la densidad. En otros campos, sirve para advertirnos de la cantidad de individuos en una superficie determinada, como ocurre con la densidad de población. Esta condición manifiesta que, aun conociendo los términos, la cotidianidad de su uso corrompe su significado.

De esta manera, tendemos a utilizar palabras cómo “espeso” o “pesado” como sinónimos de densidad, o a confundirla, en determinados casos, con propiedades como la viscosidad. Así, la sensación de que una bola de acero es más pesada que una lámina de acero puede hacernos creer que una es más densa que la otra. Sin embargo, la densidad del objeto puede ser la misma. Por ende, es importante evitar decir que las cosas flotan solo porque son menos densas, de lo contrario no se puede explicar por qué la bola de acero se hunde y la lámina flota. Para no caer en falacias, se han de tener en cuenta los siguientes consejos:

  • Conocer bien el concepto de masa, volumen y densidad para no adjudicar rasgos de unos a los otros.
  • Definir la densidad como la relación entre masa y volumen en lugar de limitar la fórmula de la densidad a una magnitud concreta.
  • No olvidar que la densidad es una propiedad intensiva que no depende de la cantidad.
  • Visualizarla como una propiedad intrínseca de la materia que sirve para diferenciarla de otras sustancias.
  • Tener en cuenta que la temperatura y la presión sí modifican el valor de la densidad.
  • Evitar confundir cambios de forma con cambios de densidad, entre otros (ejemplo de la bola de acero).

Las unidades de densidad son muy útiles para definir la materia, por lo que se usa con frecuencia en diferentes competencias. A continuación, puedes conocer los diferentes tipos de densidad.

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Densidad: qué es, tipos, cómo se calcula y ejemplos - Qué es la densidad

Tipos de densidad

Existen diferentes tipos de densidades, utilizadas para definir diversos matices de las sustancias o de sus relaciones con otras. Las unidades de la densidad permiten diversas formas de expresar esos valores. A continuación, se encuadran los más importantes y se resaltan sus características más reseñables.

  • Densidad absoluta: es una magnitud intensiva que expresa muestra la relación entre masa y volumen de una sustancia sólida o líquida.
  • Densidad relativa: se expresa a través de un número adimensional, pues refleja la relación entre las densidades de dos materiales diferentes.
  • Densidad aparente: resume la relación entre las masas de una sustancia, contando todos sus componentes y descartando la fracción de aire de su interior. Esta medida es especialmente útil en geología para averiguar valores como la porosidad o para detectar el nivel óptimo de humedad del suelo en la edafología.
  • Densidad media: se aplican en sistemas heterogéneos y se establece dividiendo la masa del objeto por el volumen.
  • Densidad puntual: se aplica en un sistema heterogéneo donde cada posición infinitesimal del espacio posee una densidad diferente. Magnitud muy utilizada en geofísica, usando técnicas cómo la sísmica de refracción.

Cómo se calcula la densidad

En términos generales, este valor se calcula a través de la fórmula de la densidad. Sin embargo, la densidad de un objeto también puede calcularse experimentalmente. Para calcular densidad de un líquido debe usarse un valor conocido de la misma variable. Por tanto, la densidad del agua se usa como referencia en este tipo de experimentos.

Para identificarla con precisión se usa un picnómetro, recipiente creado para medir el volumen de un cuerpo. Su uso consiste en pesar el picnómetro vacío, lleno con el líquido desconocido y lleno con el líquido de referencia. A través de la fórmula de la densidad, puede estimarse el valor del líquido desconocido. Es importante, mantener limpio el recipiente y libre de aire interior o gotas en el exterior para no desvirtuar los resultados. En los líquidos, la ausencia de porosidad hace que la densidad real y aparente sean iguales. Por supuesto, los resultados de esta prueba deben relacionarse con una temperatura determinada.

Otros instrumentos de medida como los areómetros pueden determinar las unidades de la densidad de los líquidos utilizando la Ley de Arquímedes. Esto consiste al sumergir un cuerpo total o parcialmente en un fluido. Los areómetros poseen dos ensanchamientos dentro del tubo, uno vacío y el otro ocupado por un lastre. Así, cuando el peso del objeto quede equilibrado con el lastre del aerómetro, puede determinarse la densidad usando la escala del propio utensilio. Los métodos experimentales de esta índole se basan en la relación de la densidad relativa de cada elemento.

Para cuerpos sólidos regulares, con figuras geométricas definidas, puede usarse las fórmulas volumétricas correspondientes, junto a la fórmula de la densidad. Mientras, los que poseen una morfología irregular, pueden medirse a través de picnómetro, apuntando los valores del recipiente vacío, con muestra (solo), con líquido de referencia (en general agua) y la muestra junto al líquido de referencia (agua + objeto). Se debe tener en cuenta que, en caso de objetos sólidos con porosidad, será necesario calcular densidad real y densidad aparente. En la actualidad, existen densímetros modernos que te dan resultados directos de densidad, sin necesidad de realizar cálculos matemáticos basados en la densidad relativa.

Ejemplos de densidad

  • Desde el punto de vista químico, podemos hablar de la densidad de los elementos o compuestos como el oro o la acetona.
  • Los datos censales como la densidad de población definen como se relaciona la cantidad de habitantes por superficie. Descubre en este artículo la Distribución de la población.
  • Incluso conceptos industriales como la densidad de energía, siendo la cantidad de energía que puede obtener de una fuente concreta.
  • Por otra parte, la densidad de la vegetación nos informa de la masa forestal disponible en medios naturales.
  • La densidad de datos en la industria informática es importante para administrar las bases tecnológicas de las empresas. Siendo un concepto que expresa la relación entre el objeto y su espacio, puede aplicarse a diversas ciencias dependiendo del objetivo.

Ahora que ya sabes qué es la densidad, los tipos que hay y cómo se calcula, también te pueden interesar estos artículos de GEOenciclopedia sobre la Diferencia entre cambio físico y químico y los Ejemplos de cambios físicos de la materia.

Densidad: qué es, tipos, cómo se calcula y ejemplos - Ejemplos de densidad

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Bibliografía
  • UNCo. 2005. Enseñanza del concepto de densidad a través de un modelo analógico. Disponible en: https://www.researchgate.net/profile/Andres-Raviolo/publication/267429209_Ensenanza_del_concepto_de_densidad_a_traves_de_un_modelo_analogico/links/54f733440cf210398e923911/Ensenanza-del-concepto-de-densidad-a-traves-de-un-modelo-analogico.pdf
  • RMF. 2004. La densidad es una propiedad intensiva de la materia (pero su medida no). Disponible en: https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=57063201#:~:text=La%20densidad%20es%20una%20propiedad,materia%20(pero%20su%20medida%20no)
  • UPV. 2020. Determinación experimental de densidad y porosidad en alimentos sólidos y líquidos. Disponible en: https://riunet.upv.es/handle/10251/144736
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