O que é Densidade
A densidade é uma grandeza física que mede a concentração de matéria de um corpo em um dado volume.
Ela é obtida pela razão entre a massa e o volume do corpo e é medida em kg/m3 no Sistema Internacional de Unidades (SI).
A densidade de um corpo é inversamente proporcional ao seu volume, ou seja, quanto maior o volume, menor a densidade. Observe esta relação na fórmula da densidade:
A densidade é a propriedade que determina se um corpo irá flutuar ou afundar em um líquido. Se o material for menos denso que o líquido, ele irá flutuar, mas caso ele tenha maior densidade que o líquido, ele irá afundar.
Todos os materiais existentes na natureza possuem uma densidade que pode ser medida. A densidade depende do tipo de material, do estado físico em que ele se encontra e das condições de temperatura e pressão do ambiente.
Como calcular a densidade
Para calcular a densidade de uma substância ou de uma mistura de substâncias, divide-se a massa do corpo pelo seu volume, de acordo com a fórmula:
Onde:
- d = densidade medida em kg/m3, g/cm3 ou g/mL
- m = massa medida em kg ou g
- v = volume medido em m3, cm3 ou mL
É importante ter em mente que, como o volume de um corpo se altera em diferentes condições de temperatura e pressão, a densidade será diferente quando a temperatura e pressão forem alteradas.
Por exemplo, a água tem densidade de aproximadamente 1 g/cm3 em condição ambiente, mas quando se torna gelo sua densidade se reduz para 0,92 g/cm3 - é por essa diferença de densidade que o gelo flutua na água.
O gelo flutua na água, pois sua densidade é menor em estado sólido do que em estado líquido.
Exemplos práticos de densidade
Para entender na prática o que é a densidade, imagine dois recipientes, um com 1 quilo de chumbo e outro com 1 quilo de algodão. Ambos têm a mesma massa, isto é, 1 quilo.
No entanto, como o algodão é muito mais leve que o chumbo, é preciso de uma quantidade muito maior desse material para que as massas de ambos os recipientes se igualem.
Assim, o espaço ocupado pelo algodão será muito maior do que o espaço ocupado pelo chumbo. Isso significa que o chumbo tem uma quantidade de matéria concentrada muito maior e, portanto, uma densidade maior do que o algodão.
Agora veja outros exemplos de situações práticas que são explicadas pela diferença de densidade dos materiais:
Cubos de gelo
Ao serem colocados em um copo com água, os cubos de gelo flutuam porque sua densidade (0,92 g/cm3) é menor que a densidade da água (1g/cm3).
Quando cubos de gelo são colocados em um copo com álcool, os cubos de gelo irão afundar, pois sua densidade (0,92 g/cm3) é maior que a densidade do etanol (0,79 g/cm3).
O gelo afunda em um copo com bebida alcoólica porque a densidade do álcool é menor que da água.
Isopor e prego
Outro exemplo que ajuda a entender a densidade é observar o comportamento de uma prancha de isopor e de um prego feito de aço ao serem colocados na água.
O prego imediatamente afunda, pois sua densidade (0,78 g/m3) é muito maior do que a densidade da água. Isso significa que o aço tem uma grande quantidade de matéria concentrada em um pequeno volume.
Por outro lado, quando a prancha de isopor é colocada na água ela flutua, pois a densidade do isopor é menor do que a densidade da água. Diferente do aço, o isopor é uma substância que tem pouca quantidade de matéria concentrada.
A densidade do isopor é menor que a da água, por isso a prancha flutua.
Massa específica e densidade
A massa específica também é utilizada para referir-se à densidade, mas nem sempre elas podem ser entendidas como sinônimos.
A densidade refere-se a um corpo, que pode ser composto por apenas uma substância ou por uma mistura de substâncias, como por exemplo, uma solução de água com açúcar.
A massa específica, por sua vez, refere-se à densidade de uma substância homogênea específica, como o alumínio, o chumbo ou a água.
Isso significa que quando um corpo é composto por apenas uma substância, sua densidade é dada pela sua massa específica. Porém, quando o corpo é heterogêneo, será preciso calcular sua densidade com a razão da massa pelo volume.
Densidade das substâncias
Veja na tabela a seguir a densidade (ou massa específica) de algumas substâncias:
| Substância | Densidade |
|---|---|
| Água | 1,0 |
| Ar | 1,2 |
| Aço | 7,8 |
| Alumínio | 2,7 |
| Chumbo | 11,3 |
| Cobre | 8,9 |
| Etanol | 0,79 |
| Ferro | 7,86 |
| Gelo | 0,92 |
| Leite | 1,03 |
| Madeira | 0,5 |
| Ouro | 19,3 |
Densidade absoluta e densidade relativa
A densidade absoluta refere-se à densidade de um corpo ou de uma substância determinada. A densidade relativa, por sua vez, é a densidade de um material em comparação com outro.
O cálculo da densidade relativa é a razão entre as duas densidades, que são calculadas pela divisão da massa pelo volume. A fórmula da densidade pode ser expressa por:
ou
A densidade relativa costuma ser usada para comparar a densidade das substâncias em relação à água, cuja densidade é 1g/cm3.
Unidade de medida da densidade
A unidade de medida utilizada no Sistema Internacional (SI) é kg/m3, mas é comum encontrar essa grandeza expressa também em g/cm3 e g/mL. A relação entre essas unidades de medida é:
1 g/cm3 = 1 g/mL = 1000 kg/m3
Veja também: densidade e medidas de volume.
