Qué es la densidad y la fórmula
La densidad mide cuánta masa hay en cada unidad de volumen: es lo que distingue un kilo de plumas de un kilo de plomo. Se calcula dividiendo la masa entre el volumen, y de esa misma fórmula se despejan las otras dos magnitudes: la masa es densidad por volumen y el volumen es masa dividida entre densidad.
La unidad del Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m³), pero en el laboratorio se usa mucho el gramo por centímetro cúbico (g/cm³). Son la misma medida con escala distinta: 1 g/cm³ = 1000 kg/m³. La referencia es el agua: 1000 kg/m³ = 1 g/cm³; lo más denso que el agua se hunde en ella y lo menos denso flota.
Fórmula
d = m ÷ V · m = d·V · V = m ÷ d
Con la masa en kg y el volumen en m³, la densidad sale en kg/m³. En g/cm³ vale 1000 veces menos: 2700 kg/m³ = 2,7 g/cm³.
Densidades de referencia (aproximadas)
Estos son los valores que usa el selector de sustancias, medidos a temperatura ambiente (unos 15-20 °C). Son orientativos: la densidad varía algo con la temperatura y, en maderas, aceites o miel, con la variedad y la composición. El agua es la referencia de la que parte todo.
| Sustancia | Densidad (kg/m³) | Densidad (g/cm³) |
|---|---|---|
| Agua | 1000 | 1 |
| Hielo | ≈ 917 | 0,917 |
| Aceite de oliva | ≈ 915 | 0,915 |
| Leche | ≈ 1030 | 1,03 |
| Miel | ≈ 1420 | 1,42 |
| Madera (pino) | ≈ 500 | 0,5 |
| Aluminio | 2700 | 2,7 |
| Hierro | ≈ 7870 | 7,87 |
| Cobre | ≈ 8960 | 8,96 |
| Plomo | ≈ 11.340 | 11,34 |
| Oro | ≈ 19.320 | 19,32 |
| Mercurio | ≈ 13.600 | 13,6 |
| Aire (15 °C, nivel del mar) | ≈ 1,225 | 0,001225 |
Flotación: por qué el hielo flota
Un cuerpo flota en un líquido cuando es menos denso que él. Al congelarse, el agua se expande y su densidad baja de 1000 a unos 917 kg/m³: por eso el hielo flota. El porcentaje sumergido sale de dividir su densidad entre la del agua: 917 ÷ 1000 × 100 = 91,7 %. Un iceberg deja a la vista solo el 8,3 % restante: la famosa punta del iceberg.
La misma regla explica el resto de la tabla: el aceite (≈ 915 kg/m³) flota sobre el agua y la miel (≈ 1420 kg/m³) se hunde en ella. Y hay sorpresas: el hierro (≈ 7870 kg/m³) se hunde en agua, pero flotaría sobre mercurio (≈ 13.600 kg/m³).
Ejemplos paso a paso
- Densidad del aluminio: masa 540 g = 0,54 kg y volumen 200 cm³ = 0,0002 m³. d = 0,54 ÷ 0,0002 = 2700 kg/m³ = 2,7 g/cm³.
- Masa de un lingote de oro: volumen 500 cm³ = 0,0005 m³ y d ≈ 19.320 kg/m³. m = d·V = 19.320 × 0,0005 = 9,66 kg: casi 10 kilos en un cubo de medio litro.
- Porcentaje sumergido del hielo: d ≈ 917 kg/m³ → 917 ÷ 1000 × 100 = 91,7 % sumergido. Como es menos denso que el agua, flota.
- Masa de aire en una habitación de 50 m³: m = d·V = 1,225 × 50 = 61,25 kg. El aire pesa, aunque no lo parezca.
En esta web la coma es el separador decimal y el punto suelto son millares: «1.234» se lee como 1234. Para decimales usa la coma: 0,54 kg o 0,0002 m³.