O que é Densidade

Density of Matterby Ron Kurtus (28 September 2003)

The density of a piece of matter is a combination of how compressed the material is and how much its atoms or molecules weigh per unit volume. Water has a greater density than steam because the atoms in a liquid are closer together than those in a gas. But iron is denser than ice, because the iron atoms are heavier than the water molecules, even though they both are solids.

Definition of densityThe density (D) of a material is its mass (m) divided by its volume (V). The equation for density is:

D = m / V.

For a given mass, the volume can be changed to change the density of the material.

Density of waterThe definition of the sizes of a cubic centimeter and a gram was made such that the density of water in the metric system is 1. It was defined that 1 cubic centimeter of water weighs 1 gram. Thus, the density of pure water is:

D = m/V = 1 gram / 1 cc = 1.0

CompressionThe compression of a material is how close its atoms or molecules are with each other. The molecules of a gas are normally much further apart than those of the liquid state for that material. Usually, the molecules of a liquid are further apart than those of the solid state for that material, but that is not always the case.

Gas and liquidWhen 1 kg of water is boiled into steam, the molecules are further apart and thus its volume is greater. Since the mass is the same and D = m / V, the density of water is greater than that of steam.

But it is possible to compress the steam in a cylinder, such that the atoms are just as close as in the liquid. That is not easy to do, but if the volume and mass are the same, then the density is the same.

Liquid and solidTypically, when you freeze a liquid, its atoms or molecules get closer together, such that the solid is more dense than the liquid.

An exception to this is when you freeze water. When ice is formed, it actually expands, thus making it less dense than water. After the temperature drops below -3 degrees C, the ice contracts and becomes more dense.

Applying pressureYou can often apply pressure to a gas, liquid or solid to push its molecules closer together and increase its density. For some materials, you cannot do this for the liquid or solid states.

Densidade= Massa/Volume V

m

33 cm

g

m

kg

• Propriedade Intensiva

• Depende de T: por qué?

• Depende de P, por que?

• Depende de outros….

Substance Density in kg/m3

Iridium 22,650

Osmium 22,610

Platinum 21,450

Gold 19,300

Uranium 19,050

Mercury 13,580

Gasoline      730

Palladium 12,023

Lead 11,340

Silver 10,490

Copper   8,920

Iron   7,870

Tin   7,310

Titanium   4,507

Diamond   3,500

Aluminium   2,700

Magnesium   1,740

Seawater   1,025

Water   1,000

Ethyl alcohol      790

The densest naturally occurring substance on Earth is Iridium, at about is 22,650 kg/m3.

Mini-quiz

1. Why is the density of water equal to 1?• It just happened to equal 1• Because there is more water than other materials• The size of the units were defined so it would equal 1

2. Which is heavier—a pound of steel or a pound of coffee?• Steel is always heavier than coffee• They both weigh a pound • Sometimes freeze-dried coffee is heavier

3. Why is the density of lead the same on the Moon as it is on Earth?• Density relates to the mass, not the weight. • Lead will melt on the Moon• The Moon has less gravity than the Earth

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Densidade de Líqüidos (na prática)Densidade de Líqüidos (na prática) 

Wilson Salvagnini(EPUSP-UNIP)

É freqüente ocorrer que grandezas físicas antigas se desdobrem em diferentes facetas: é o caso da densidade, quase tão antiga quanto o próprio conceito de peso. Esta é a razão pela qual foram criados, ao longo do tempo, conceitos como os de densidade absoluta, gravidade específica, graus API, etc. E assim, cada um desses conceitos é usado em uma determinada atividade e perduram ainda hoje por uma questão de tradição. Essa profusão de conceitos - muito próximos - pode causar alguma confusão e o objetivo deste artigo é precisamente o de esclarecer um

pouco esse assunto.

densidade

densidade

densidade

densidadeJá no tempo de Roma havia unidades de peso tais como o talento - para medir grandes quantidades de prata e ouro - e a libra, para as pequenas quantidades. Pela mesma época se verificava a qualidade do ouro através da sua densidade em relação à água: a relação entre o peso da amostra e o empuxo da a densidade da substância.

Só na Idade Moderna apareceram padrões de massa rigorosos e o conceito de densidade ficou mais preciso, porém sobrou uma certa confusão, herdada do passado, por que a densidade era exclusivamente determinada através da comparação com a água, porisso vale a pena precisar bem os conceitos.

O valor do empuxo, que atua em um corpo mergulhado em um líquido, é igual ao peso do líquido deslocado pelo corpo.

EE

PP

densidade

densidadeDensidade e gravidade específicaDensidade e gravidade específica

Definição: A densidadedensidade é a relação entre a massa de uma substância e o volume que ela ocupa.

Densidade “verdadeira ou absoluta”,“verdadeira ou absoluta”, (??!!)(??!!) : quando a medida é feita no vácuo, portanto eliminando o efeito do empuxo do ar.

Densidade “aparente“aparente””,, quando é feita no ar.

densidade

densidadeDensidade e gravidade específicaDensidade e gravidade específica

A diferença é (geralmente!) desprezível.

Cuidado com aquele termo "densidade aparente":"densidade aparente": ele é também utilizado quando se expressa a densidade de uma certa quantidade de partículas. Se uma certa massa de areia é colocada em uma proveta, a relação entre esta massa e o volume lido também é chamada de densidade aparente, pois é a densidade que "aparenta" ter areia. Não é a densidade real da substância areia, pois se conta no volume o ar contido nos espaços vazios entre os grãos de areia.

densidade

densidadeDensidade: simbologiaDensidade: simbologia

dt onde t é a temperatura na qual a densidade foi determinada.

Gravidade específicaGravidade específica : relação entre a massa da substância e a massa de igual volume de água, a uma temperatura padrão.

ttd temperatura da substância

temperatura padrão da substância de referência

2520d = densidade de uma substância a 25C em relação à água a 20C

densidade

densidadeEscalas de gravidade específica arbitráriasEscalas de gravidade específica arbitrárias

A confusão aumenta um pouco mais quando se observa que a gravidade específica é na prática determinada por hidrômetros. Os hidrômetros são dispositivos bem simples e baseados no princípio de Arquimedes, eles consistem de um bulbo de vidro, contendo uma quantidade bem determinada de algum material denso (chumbo), provido de uma haste, totalmente fechada, dentro da qual há uma escala. A gravidade específica é medida quando o hidrômetro é mergulhado no líqüido, cuja gravidade específica se deseja determinar, e alguma das marcas da escala na haste coincide com o nível do líqüido no qual o hidrômetro está imersa. É aquele dispositivo que está colocado em um recipiente ao lado da bomba de álcool nos postos de abastecimento de gasolina. Este tipo de medida é muito fácil de se fazer e rápida mas não tem muita precisão, os hidrômetros são calibrados para uma única temperatura de referência e apresentam uma grande variedade de escalas.

(mais confusão)

densidade

densidadeCada ramo da indústria química desenvolveu a sua própria escala a ser utilizada no hidrômetro assim pode-se montar a seguinte tabela:

Tipo de escalaTipo de escala definiçãodefinição Tipo de aplicaçãoTipo de aplicação

APIAPI             Indústria do petróleo,

BrixBrix% em peso de sacarose (carboidratos) na água

cerveja, fermentações

Baumé densoBaumé denso          soluções mais densas do que a água, ácido

sulfúrico, glicerina

Baumé leveBaumé leve          soluções menos densas do que a água, amônia,

verniz

Cloreto de cálcioCloreto de cálcio % em peso de CaCl2 em água fluido de sistemas frigoríficos

LactômetroLactômetro                indústria do leite

SalímetroSalímetro% da saturação de cloreto de

sódio em água (100% =26,4% em massa de CaCl2 a 60F)

soluções salinas, indústria de alimentos

Gravidade específicaGravidade específica          qualquer tipo de líqüido

Gay LussacGay Lussac(Tralles) (Tralles)

% volumétrica de alcool indústria alcooleira

TwadellTwadell            Indústria de tintas

INPMINPM % em massa de álcool idem (Brasil)

Medição de Densidadesna Industria

V

m

Berthold Industrial Systems

In Line Density Meter LB 379

                       

            

The Compelling Advantages •Non-contacting, continuous measurement - no contact with medium being measured •Minimum radiation exposure (dose rate < 1 µSv/h at 10 cm from surface) •241Am radiation source in ultrasafe capsule with long half-life (433 years) ]•Complete stainless steel construction of measuring section •Simple installation in existing pipelines •High statistical accuracy and long-term stability by the use of a highly sensitive scintillation counter with patented drift compensation •Ideal for food industry applications •Calibration and measurement output directly in measured variables (g/cm3, %, °Bx, °Be, g/l) •Very simple calibration by microprocessor controlled amplifier

The Principle of Measurement Density Measurement is based on the absorption of Gamma radiation as it passes through the process material. Absorption is proportional to changes in material density, and as the measuring path is held constant, this indicates product density.

 Mercury Pycnometer Product Resources       

  Micro Density Meters

Model 102B - Smallest Sample Volume Requirements in the World!The ISSYS Micro Density Meter, Model 102B will accurately measure fluid density or specific gravity over a programmable temperature range of 0ºC to 90ºC. Because microfluidic tubes are used, only 1 microliter of fluid is required to perform the measurement. This ultimately saves system weight. While the competition's temperature controlled density meter weighs up to 28kg (60 lbs), the ISSYS Micro Density Meter weighs only 1 kg (2.2lbs). It's an instrument grade (5-digits of resolution) density meter that can be literally held in your hand. If you have to carry an accurate, temperature controlled density meter anywhere, you'll want to take the Micro Density Meter.

Medição de Densidadesno Laboratório

V

m

Laboratório #1Laboratório #1

Método Português-Espanhol

h

dd

V

m

Cómo medir densidades

Picnômetro

U$ 150.86 

Picnômetro

H2O

mP+MH2O+MC mP+MH2O+MC-ma

V

m

Vm .

Substraindo ma = δa Va

δa = Handbook

Va= VC

a

C

C

CC V

m

V

m

aa

C

a

CC m

m

V

mou

Balança de Mohr-Westphal

U$ >>150.86 

11 22 33 44 55 66 77 88 99 1010

m = 1

m = 10

m = 100

Balança de Mohr-Westphal

I = 1 u.a.m

I = 10 u.a.m

I = 100 u.a.m

2 div2 div

11 22 33 44 55 66 77 88 99 1010

Balança de Mohr-Westphal

mauMgI ..1

mau

divI sens ..

2

11 22 33 44 55 66 77 88 99 1010

d2

Balança de Mohr-Westphal

VggMI LLe

mauXXXIw ..

11 22 33 44 55 66 77 88 99 1010

d1

-2 div-2 div

Balança de Mohr-Westphal

Balança de Mohr-Westphal

VgMgI V

m

PPI

I

PP

II

Balança de Mohr-Westphal

0 1 2 3 4 5 61,00

1,05

1,10

1,15

1,20

(g

/cm

3 )

Concentração NaCl (Molar)

V

m