Respuestas
La densidad es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia o un objeto sólido.
{\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}\,}{\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}}{\displaystyle \Delta V_{k}} (convergiendo hacia un volumen muy pequeño) centrados alrededor de un punto, siendo {\displaystyle \Delta m_{k}}{\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}}}{\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.Densidad absoluta
La densidad o densidad absoluta, es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de una sustancia o un objeto sólido . 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}}}{\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}}
siendo {\displaystyle \rho }\rho , la densidad; m, la masa; y V, el volumen de la sustancia.
Densidad relativa
La densidad del aire frente a la temperatura
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
{\displaystyle \rho _{r}={\frac {\rho }{\rho _{0}}}}{\displaystyle \rho _{r}={\frac {\rho }{\rho _{0}}}}
donde {\displaystyle \rho _{r}}{\displaystyle \rho _{r}} es la densidad relativa, {\displaystyle \rho }\rho es la densidad de la sustancia, y {\displaystyle \rho _{0}}\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.
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}}}{\displaystyle \rho =\lim _{V\to 0}{\frac {m}{V}}={\frac {dm}{dV}}}
Densidad aparente
La densidad aparente es una magnitud aplicada en materiales de constitución heterogénea, y entre ellos, los porosos como el suelo, los cuales forman cuerpos heterogéneos con intersticios de aire u otra sustancia, de forma que la densidad total de un volumen del material es menor que la densidad del material poroso si se compactase. En el caso de un material mezclado con aire se tiene:
{\displaystyle \rho _{ap}={\frac {m_{ap}}{V_{ap}}}={\frac {m_{r}+m_{aire}}{V_{r}+V_{aire}}}}{\displaystyle \rho _{ap}={\frac {m_{ap}}{V_{ap}}}={\frac {m_{r}+m_{aire}}{V_{r}+V_{aire}}}}
La densidad aparente de un material no es una propiedad intrínseca del material y depende de su compactación. La densidad aparente del suelo ({\displaystyle \rho _{ap}}{\displaystyle \rho _{ap}}) se obtiene secando una muestra de suelo de un volumen conocido a 105 °C hasta peso constante.
{\displaystyle \rho _{ap}={W_{SS} \over V_{S}}}{\displaystyle \rho _{ap}={W_{SS} \over V_{S}}}
Donde:
WSS, Peso de suelo secado a 105 °C hasta peso constante.
VS, Volumen original de la muestra de suelo.
Se debe considerar que para muestras de suelo que varíen su volumen al momento del secado, como suelos con alta concentración de arcillas 2:1, se debe expresar el contenido de agua que poseía la muestra al momento de tomar el volumen.
En construcción se considera la densidad aparente de elementos de obra, como por ejemplo de un muro de ladrillo, que contiene ladrillos, mortero de cemento o de yeso y huecos con aire (cuando el ladrillo es hueco o perforado).
Cambios de densidad
En general, la densidad de una sustancia varía cuando cambia la presión o la temperatura, y en los cambios de estado. En particular se ha establecido empíricamente:
Cuando aumenta la presión, la densidad de cualquier material estable también aumenta, notablemente en los gases, casi inapreciablemente en líquidos y sólidos.