Densidad

En física y química, la densidad (del latín densĭtas, -ātis) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia. Usualmente se simboliza mediante la letra ro ρ del alfabeto griego. La densidad media es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

${\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}\,}$

Si un cuerpo no tiene una distribución uniforme de la masa en todos sus puntos, la densidad alrededor de un punto dado puede diferir de la densidad media. Si se considera una sucesión de pequeños volúmenes decrecientes ${\displaystyle \Delta V_{k}}$ (convergiendo hacia un volumen muy pequeño) centrados alrededor de un punto, siendo ${\displaystyle \Delta m_{k}}$ la masa contenida en cada uno de los volúmenes anteriores, la densidad en el punto común a todos estos volúmenes es:

${\displaystyle \rho (x)=\lim _{k\to \infty }{\frac {\Delta m_{k}}{\Delta V_{k}}}\approx {\frac {dm}{dV}}}$

La unidad es kg/m³ en el SI.

Como ejemplo, un objeto de plomo es más denso que otro de corcho, con independencia del tamaño y masa.

Tipos De Densidad

Densidad absoluta

La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de una sustancia. Su unidad en el Sistema Internacional es kilogramo por metro cúbico (kg/m³), aunque frecuentemente también es expresada en g/cm³. La densidad es una magnitud intensiva.

${\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}}$

siendo ${\displaystyle \rho }$, la densidad; m, la masa; y V, el volumen de la sustancia.

Densidad relativa

La densidad relativa de una sustancia es la relación existente entre su densidad y la de otra sustancia de referencia; en consecuencia, es una magnitud adimensional (sin unidades)

donde ${\displaystyle \rho _{r}}$ es la densidad relativa, ${\displaystyle \rho }$ es la densidad de la sustancia, y ${\displaystyle \rho _{0}}$ es la densidad de referencia o absoluta.

Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua líquida a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua destilada es de 1000 kg/m³, es decir, 1 kg/dm³.

Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de 1 atm y la temperatura de 0 °C.

Densidad media y densidad puntual

Para un sistema homogéneo, la expresión masa/volumen puede aplicarse en cualquier región del sistema obteniendo siempre el mismo resultado.

Sin embargo, un sistema heterogéneo no presenta la misma densidad en partes diferentes. En este caso, hay que medir la "densidad media", dividiendo la masa del objeto por su volumen o la "densidad puntual" que será distinta en cada punto, posición o porción "infinitesimal" del sistema, y que vendrá definida por:

${\displaystyle \rho =\lim _{V\to 0}{\frac {m}{V}}={\frac {dm}{dV}}}$

Sin embargo, debe tenerse que las hipótesis de la mecánica de medios continuos solo son válidas hasta escalas de ${\displaystyle \scriptstyle 10^{-8}\ \mathrm {m} }$, ya que a escalas atómicas la densidad no está bien definida. Por ejemplo, el tamaño del núcleo atómico es cerca de ${\displaystyle \scriptstyle 10^{-13}\ \mathrm {m} }$ y en él se concentra la inmensa mayor parte de la masa atómica, por lo que su densidad (2,3·10¹⁷ kg/m³) es muy superior a la de la materia ordinaria. Es decir, a escala atómica la densidad dista mucho de ser uniforme, ya que los átomos están esencialmente vacíos, con prácticamente toda la masa concentrada en el núcleo atómico.