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   NO ME SALEN
   (LECCIONES TEÓRICAS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
   FLUIDOS
   DENSIDAD y PESO ESPECÍFICO

 

desesperado

 

Un kilo de agua ocupa un volumen de un litro. Medio kilo de agua ocupa medio litro; y el volumen que ocupan 635,4 kilos es precisamente 635,4 litros. Al parecer, la proporción entre masa y volumen de agua es constante.

Pero elijamos otro líquido totalmente diferente del agua: pongamos el mercurio (que, aunque es un metal, es líquido). En una botella de litro podés meter 13,6 kilogramos de mercurio. Si la botella tuviese dos litros, cabrían 27,2 kilogramos; si en cambio se tratase de una botellita de apenas 100 centímetros cúbicos -o sea 0,1 litro- justo cabrían 1,36 kilos. Como ves, acá también ocurre que el cociente entre la masa y el volumen que ocupa un líquido es constante.

Podemos expresarlo así: para cualquier líquido:

   m1 =  m2 =  m3 = cte.        
  V1 V2 V3        
   

A esta propiedad constante se la llama densidad y se la define como el cociente entre la masa y el volumen de una cantidad cualquiera de materia. En el caso del agua vale justamente 1 kg/l. Se designa con la letra minúscula griega delta, δ.

   
  densidad =    masa       δ =    m    
  volumen     vol  
  A veces usaré Vol en vez de V, para mayor claridad.

Cada sustancia suele tener una densidad característica. Es una propiedad intrínseca, ya que no depende de la cantidad de sustancia que analicemos. Las unidades en las que se miden las densidades son cualesquiera que sirvan para medir masas, divididas por otras con la que midas volumen. La "oficial" será:

   
  [δ] =  kg      
  m³    
   

Y también éstas que siguen -todas muy utilizadas- que son equivalentes entre sí y 1.000 veces mayores que la unidad "oficial":

kg/l  =   kg/dm³  =   gr/ml  =   gr/cm³  =   mg/μl  =   mg/mm³

Si en lugar de considerar la masa de los cuerpos consideramos su peso, podemos definir una nueva magnitud, el peso específico, que es muy parecido a la densidad. Se designa con la letra minúscula griega rho, ρ.

 
 
 
  peso específico =    peso       ρ =    P    
  volumen     vol  
   

Si además recordamos que el peso de cualquier cuerpo en las proximidades de la superficie terrestre es:

P = m . g

podemos relacionar densidad y peso específico:

ρ = δ . g

En la tabla siguiente van algunas sustancias de importancia biológica, sus densidades y pesos específicos. Como verás, no sólo hay líquidos.

   

 

densidad (δ)

peso específico (ρ)

 

kg/l

kg/m³

kgf/l

kgf/m³

N/m³

   Agua (4°C)

1

1.000

1

1.000

10.000

   Agua de mar (15°C)

1,025

1.025

1,025

1.025

10.250

   Hielo

0,917

917

0,917

917

9.170

   Sangre humana (37°C)

1,06

1.060

1,06

1.060

10.600

   Plasma sanguíneo (37°C)

1,027

1.027

1,027

1.027

10.270

   Alcohol

0,8

800

0,8

800

8.000

   Aceite de oliva

0,92

920

0,92

920

9.200

   Mercurio (20°C)

13,6

13.600

13,6

13.600

136.000

   Aire frío (0°C, 1 atm)

0,00129

1,29

0,00129

1,29

12,9

   Aire caliente (100°C, 1 atm)

0,00095

0,95

0,00095

0,95

9,5

   Planeta Tierra

5,17

5.170

-

-

-

   Madera balsa

0,12

120

0,12

120

1.200

   Quebracho y algarrobo

0,7

700

0,7

700

7.000

   Hierro

7,8

7.800

7,8

7.800

78.000

   Plomo 11,4 11.400 11,4 11.400 114.000

   Oro

19,3

19.300

19,3

19.300

193.000

Notas: en esta tabla se utiliza g = 10 m/s². Para corregir los valores de peso específico hay que multiplicarlos por 0,98. Las unidades y valores en negrita pertenecen al Sistema Internacional (SI)

OBSERVACIONES: fijate que los dos únicos gases que te puse en la tabla (aire frío y aire caliente) tienen una densidad unas 1.000 veces menor que el resto. En varias substancias aparece una indicación de temperatura; eso se debe a que casi todas las substancias se dilatan con el calor y, al variar el volumen, varía también su densidad; por eso se indica a qué temperatura fue determinada la que figura en la tabla. Para líquidos y sólidos esa variación es despreciable (directamente no la tengas en cuenta); pero para los gases es importante, no sólo la temperatura, también la presión.

CHISMES IMPORTANTES:

   
  • La densidad aproximada del cuerpo humano es 0,95 kg/dm³; gracias a eso podemos flotar sin demasiado esfuerzo.
  • La cuestión del flotamiento depende de la densidad. Y lo explico en el capítulo de Principio de Arquímedes.
  • Una buena cantidad de personas confunde el concepto de densidad con el de viscosidad... tenés que estar alerta.
   
PREGUNTAS CAPCIOSAS:    
  • ¿Cuál es la técnica para flotar "haciendo la plancha" y cuál su fundamento físico?
  • El hecho de que la densidad del agua líquida valga 1, ¿es una casualidad o una propiedad tomada como patrón para un sistema de unidades?
  • ¿Por qué la Tierra no tiene peso específico?
  Fluídos - Ricardo Cabrera
Vos acordate que las expresiones fraccionarias (tanto las operaciones como las de unidades) se escriben con la raya de división horizontal. En muchas partes de este sitio las escribo oblicuas y con el denominador en el mismo renglón; eso no es correcto, pero el lenguaje html no lo permite si no es insertando imágenes.
 
   
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