DENSIDAD

Cada cuerpo del universo ejerce una fuerza de atraccin gravitacional sobre todos los dems. La tierra atrae a los cuerpos en su superficie por efecto de la fuerza gravitacional, a ellos lo conocemos como peso del cuerpo. El peso no es lo mismo que la masa. Un cuerpo de masa m se ve atrado por la tierra con una fuerza mg, donde g es la aceleracin gravitacional. El peso de una masa cambia al hacerlo la aceleracin de la gravedad. La densidad, simbolizada habitualmente por la letra griega (Rho) y denominada en ocasiones masa especfica, es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen, y puede utilizarse en trminos absolutos o relativos. En trminos sencillos, un objeto pequeo y pesado, como una piedra o un trozo de plomo, es ms denso que un objeto grande y liviano, como un corcho o un poco de espuma.

La densidad absoluta o densidad normal (tambin llamada densidad real) expresa la masa por unidad de volumen. Cuando no se hace ninguna aclaracin al respecto, el trmino densidad suele entenderse en el sentido de densidad absoluta. La densidad es una magnitud intensiva.

donde es la densidad absoluta, m es la masa y V es el volumen. Aunque la unidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es kg/m3, tambin es costumbre expresar la densidad de los lquidos en g/cm3.

Densidad absoluta

La densidad relativa o aparente expresa la relacin entre la densidad de una sustancia y una densidad de referencia, resultando una magnitud adimensional y, por tanto, sin unidades.

donde r es la densidad relativa, es la densidad absoluta y 0 es la densidad de referencia. La densidad de referencia habitualmente es la densidad del agua lquida cuando la presin es de 1 atm y la temperatura es de 4 C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua es de 1000 kg/m3, es decir, 1 kg/L.

Densidad relativa

Densidad aparente y densidad real

La densidad aparente es una magnitud aplicada en materiales porosos como el suelo, los cuales forman cuerpos heterogneos con intersticios de aire u otra sustancia normalmente ms ligera, de forma que la densidad total del cuerpo es menor que la densidad del material poroso. En el caso de un material mezclado con aire se tiene:

La densidad aparente de un material no es una propiedad intrnseca del material y depende de su compactacin.

PESO ESPECIFICO El peso cualquiera de una sustancia se define como su peso por unidad de volumen. Se calcula al dividir el peso de la sustancia entre el volumen que sta ocupa. En el sistema tcnico, se mide en kilopondios dividido metro cbico (kp/m). En el Sistema Internacional de Unidades, en newton dividido metro cbico (N/m). Donde: = peso especifico P= es el peso de la sustancia V= es el volumen que la sustancia ocupa = es la densidad de la sustancia g= es la aceleracin de la gravedad Las unidades del peso especifico en el SI son N/m3

GRAVEDAD ESPECIFICA

La gravedad especifica es el cociente del peso especifico de una sustancia entre el peso especifico del agua a 4C

VOLUMEN ESPECIFICO

Es el volumen ocupado por la unidad de peso, realmente es el reciproco del peso especifico, aunque en gases se define como el volumen ocupado por la unidad de masa. Matemticamente podemos demostrar.

Para el caso de lquidos

V=1/

Para el caso de gases

V=1/

Si se presume que las molculas de un lquido tienen un efecto mutuo causado solo por choques perfectamente elsticos, entonces la teora cintica de gases indica que para tal fluido, conocido como gas perfecto, existe una frmula simple que relaciona la presin, el volumen especfico y la temperatura absoluta. Esta relacin, conocida como ecuacin de estado, tiene la siguiente forma para un gas perfecto en equilibrio:

Pv=RT

EL GAS PERFECTO: ECUACIN DE ESTADO

Donde: P es la presin absoluta, g es la aceleracin de la gravedad, R es la constante del fluido y T es la temperatura del mismo en grados absolutos

Cuando tratamos sobre densidad y peso especifico de gases, debemos tener presente en que tipo de procesos estamos, ya que puede tratarse de procesos isotrmicos y adiabticos. Si se tratara de un proceso Isotrmico en el cual la adicin de calor al gas producira cambios de presin y, adems, una transformacin de esa energa calorfica en trabajo mecnico proporcionado por el gas, cumplindose la siguiente ecuacin:

Pero cuando en el proceso no hay adicin ni perdida de calor al gas (Q=0), decimos que el proceso es adiabtico y cuando este es reversible sin transferencia de calor y friccin se denomina isentropico, cumplindose la siguiente relacin

Donde: k es una constante caracterstica de cada gas, de acuerdo a la siguiente expresin: