¿Cuál es la densidad del agua y cómo calcularla?

Densidad del agua

El agua, por ser un fluido, tiene un conjunto de propiedades entre las cuales está la densidad, la cual es el resultado de la proporción entre el peso contenido dentro de un volumen, es decir, que la densidad es igual a la masa sobre volumen. 

En palabras sencillas, la densidad indica la cantidad de masa que tiene un material o un líquido en un determinado volumen, y la fórmula es densidad=masa /volumen: d=m/v.

Justamente, la propiedad que permite medir la pesadez o ligereza de una sustancia se conoce como densidad, y a mayor densidad de un cuerpo, más pesado nos va a parecer.

La densidad del agua varía de acuerdo con los elementos que la componen y la temperatura, lo cual es de importancia crucial, pues el congelamiento de un cuerpo o masa de agua afecta considerablemente las condiciones, y si, por ejemplo, se trata de un lago, la vida dentro de este se acabaría al congelarse en su totalidad.

Para saber cuál es la densidad del agua se deben considerar, además de su composición y la temperatura, la presión atmosférica, ya que, dependiendo de si está en estado sólido, la densidad será diferente a si está en estado gaseoso o en forma de vapor.

¿Por qué es importante conocer la densidad del agua? 

La densidad nos señala cuánto pesa cierto objeto en un espacio determinado. Con este dato podemos comparar varios materiales y elegir el que mejor nos convenga. 

Una de las relevancias que tiene la densidad del agua es que es un punto de referencia para determinar qué tan densas o no son las demás sustancias, dado que su valor es igual a 1.

La densidad es igual a 1 g/cc, lo que significa que 1 litro de agua igualmente equivale a un 1 kilogramo de agua.

La densidad está relacionada con cuál es el peso (en masa) de una sustancia y cuál el volumen que ocupa. Por eso d=m/v. 

Por ejemplo, una pieza de metal es muy densa porque puede ocupar poco espacio o volumen, mientras que una pieza del mismo tamaño, pero hecha de madera, pesará menos y por lo tanto será menos densa. En cuanto a líquidos, como el agua, ocurre lo mismo.

Por ejemplo, el mercurio es muy denso, su densidad es de 16 g/cc es decir que una gota de mercurio es 16 veces más pesada que una gota de agua.

En cambio, la densidad de los aceites es aproximadamente de 0,9 g/cc, es decir que una gota de aceite es más leve que una gota de agua, por eso el aceite flota sobre el agua.

Con respecto al valor de la densidad del agua dulce que es 1 g/cc, difiere del agua de mar que es más densa, que es de 1,03 g/cc, porque el agua de mar no es totalmente pura, sino que contiene otros elementos como cloruro de sodio, calcio, magnesio, etc.

El hecho de que la densidad del agua sea 1, significa que cualquier sustancia que esté por encima de 1 se va a hundir en el agua, mientras que una sustancia que esté por debajo de uno, entonces flotará en el agua.

La densidad se determina también en función de la temperatura, pues los cuerpos cambian su volumen, y pueden sufrir una expansión o una contracción dependiendo de si están sometidos al calor o al frío; en ese momento su densidad va a cambiar, ya que al ser la densidad igual a masa sobre volumen, la masa se mantiene, porque el peso se mantiene, pero si se expande por efecto de la temperatura, su densidad va a disminuir.

El agua hirviendo es menos densa que el agua congelada, a pesar de que se trata de la misma sustancia, pero está en diferentes estados. La densidad como una de las propiedades del agua es la explicación por la cual los barcos flotan, además del principio de Arquímedes.

Si un objeto hecho de acero se deja hueco por dentro, significa que la mayor parte está llena de aire, cuya densidad es menor que la del agua; es lo que sucede con las grandes embarcaciones, que, a pesar de estar hechos de hierro, flotan en el agua debido al aire que tienen dentro.

Calcular la densidad del agua

¿Qué necesitamos para calcularla?

Para calcularla necesitamos una probeta o un cilindro graduado; estos depósitos son específicos para medir el volumen correcto de los líquidos, y las líneas indican las medidas exactas.

Luego vamos a calcular la masa y el volumen del agua, pues son esenciales para calcular la densidad. 

Pesamos el cilindro graduado en una balanza, anotamos el peso en gramos.

En el cilindro graduado añadimos una cantidad específica del agua y apuntamos, de manera que para obtener este valor exacto deberemos pesar solamente la masa del agua. 

Para que la cantidad de agua sea exacta, debes agacharte un poco hasta que el cilindro quede a la altura de tu cara, y tus ojos deben estar a la altura de la línea del agua; fíjate en la parte inferior del menisco, es decir, en la curva de la superficie del agua cuando está a la altura de los ojos. 

Este dato te indicará el volumen que ocupa el agua, (tanta cantidad expresada en cc) dato que también necesitamos saber para poder hacer el cálculo de la densidad, de allí la importancia de su exactitud para que los resultados sean correctos. El volumen vendrá señalado en milímetros.

Tras haber anotado el volumen colocaremos el cilindro en la báscula apunta  el peso exacto que marca la báscula, pero recuerda que debe ser en gramos. 

Para calcular la masa exacta del agua sola se toma el peso del agua en la probeta graduada restándole lo que corresponde al peso del cilindro que apuntamos al principio. 

Ya con los datos de peso y volumen solo resta aplicar la fórmula y sustituir los valores por los números que anotamos, que es: d (densidad)= m (masa)/ v (volumen).

Por ejemplo, supongamos que los datos que obtuvimos del pesaje del cilindro o de la probeta, de la cantidad de agua y la medición del volumen son:

  • Masa de la probeta vacía=  15 g
  • Masa de la probeta con el agua= 22 g
  • Masa del agua= 22-15=7g  
  • Volumen del agua= 6.5ml 

La densidad del agua es de: d = 7/6.5 = 1.076g/ml.

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