Massa volúmica
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A massa volúmica ou massa volumétrica, define-se como a propriedade da matéria correspondente à massa contida por unidade de volume, ou seja, a proporção existente entre a massa de um corpo e seu volume. Desta forma pode-se dizer que a massa volúmica mede o grau de concentração de massa em determinado volume.
Densidade é a relação entre a massa volúmica da matéria em causa e a massa volúmica de matéria de referência (a água é geralmente tomada como referência). É uma grandeza adimensional, devido ao quociente. Quando se diz que um corpo tem uma densidade de 5, quer dizer que tem uma massa volúmica 5 vezes superior à da água (no caso dos sólidos e líquidos).
As designações de densidade absoluta e densidade relativa, por vezes utilizados na língua portuguesa como sinónimos de massa volúmica, devem ser evitadas, devido à confusão e ambiguidade que podem originar. Na língua inglesa, o nome "density" designa massa volúmica, pelo que não deve ser traduzido para "densidade".
A densidade da água à pressão normal e à temperatura de 25 °C, é de 1,00 g/cm³, e a 4 °C, onde se atinge sua densidade máxima, é de 1,03 g/cm³.
O gelo ou, água no estado sólido, possui uma massa volúmica inferior àquela apresentada pela água em seu estado líquido (0,97 g/cm³), propriedade rara nos líquidos, que se explica pela polaridade da molécula da água e pelo aumento da distância média entre partículas.
Para definir a densidade nos gases utiliza-se como massa volúmica de referência o ar, que nas condições normais de temperatura e pressão (PTN) (temperatura de 0 °C e pressão atmosférica 101 325 Pa) corresponde a 1,2928 kg/m³.
Quando se aumenta a temperatura de um determinado fragmento de matéria, tem-se um aumento do volume fixo desta, pois haverá a dilatação ocasionada pela separação dos átomos e moléculas. Ao contrário, ao se diminuir a temperatura, tem-se uma diminuição deste volume fixo. A quantidade de massa existente num dado volume é chamada de massa volúmica.
Quando a matéria se expande, sua massa volúmica diminui e quando a matéria se contrai, sua massa volúmica aumenta. Com este conceito tem-se uma unidade de medida, que pode ser dada em gramas (g) por centímetros cúbicos(cm³).
Por convenção: 1 centímetro cúbico de água, tem a massa de um grama, ou 1g/cm³.
No caso dos gases, sua massa volúmica difere dos líquidos, e, por conseqüência dos sólidos. Nos gases, suas moléculas estão separadas devido à temperatura que está acima da temperatura de ebulição do líquido correspondente. Microscopicamente, isto corresponde dizer que nos gases a atração entre as moléculas e/ou átomos que os compõem não são suficientemente intensas frente à energia cinética desses mesmos constituintes para mantê-los próximos. Nos líquidos e nos sólidos, contudo, as moléculas e átomos estão muitíssimo próximas.
Tomando-se como exemplo hidrogênio gasoso, comparado à água, nas condições normais de temperatura e pressão, tem-se uma massa volúmica de 9 × 10-5 g/cm³, e a água é 11000 vezes mais densa que o elemento. No espaço sideral, tem-se uma massa volúmica média aproximada de um átomo de hidrogênio por centímetro cúbico, ou 17 x 10-25 g/cm³.
A massa volúmica depende da massa dos átomos ou moléculas individuais e do volume efetivo ocupado pelas mesmas, seja no sólido, no líquido ou no gás. Se uma dada substância, em qualquer estado físico, apresenta massa molecular cinco vezes maior que outra nas mesmas condições de temperatura, pressão e outras coordenadas, a massa volúmica da primeira será cinco vezes maior que a da segunda.
A unidade mais conhecida é gramas por mililitro (g/mL, embora a densidade padrão pelo Sistema Internacional de Unidades (SI) seja o quilograma por metro cúbico (kg/m³).
A densidade não é mais do que uma divisão da massa da substância em questão pelo volume da mesma.
Pode-se descobrir a densidade da água com o sal, açúcar, madeira, isopor, ferro, alumínio, chumbo, dividindo a massa pelo volume de cada elemento.
Índice |
[editar] Densidade da água
- Ver também: Densidade da água
| Temperatura (°C) | Densidade (kg/m³) |
|---|---|
| 100 | 958.4 |
| 80 | 971.8 |
| 60 | 983.2 |
| 40 | 992.2 |
| 30 | 995.6502 |
| 25 | 997.0479 |
| 22 | 997.7735 |
| 20 | 998.2071 |
| 15 | 999.1026 |
| 10 | 999.7026 |
| 4 | 999.9720 |
| 0 | 999.8395 |
| A densidade da água em kilogramas por metro cúbico (sistema SI) em várias temperaturas em graus Celsius. Os valores abaixo de 0 °C se referem a água em sobrefusão |
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[editar] Densidade do ar
| T em °C | ? em kg/m³ (a 1 atm) |
|---|---|
| –10 | 1.342 |
| –5 | 1.316 |
| 0 | 1.293 |
| 5 | 1.269 |
| 10 | 1.247 |
| 15 | 1.225 |
| 20 | 1.204 |
| 25 | 1.184 |
| 30 | 1.165 |
[editar] Densidade de materiais diversos
| Material | ? em kg/m³ | Notas |
|---|---|---|
| Meio interestelar | 10-25 − 10-15 | Considerando 90% H, 10% He; T variável |
| Atmosfera terrestre | 1.2 | No nível do mar |
| Aerogel | 1 − 2 | |
| Cortiça | 220 − 260 | Fonte |
| Água | 1000 | nas CPTP |
| Plástico | 850 − 1400 | para polipropileno e PET/PVC |
| A Terra | 5515.3 | Densidade média |
| Cobre | 8920 − 8960 | na temperatura ambiente |
| Chumbo | 11340 | na temperatura ambiente |
| Tungstênio | 19250 | na temperatura ambiente |
| Ouro | 19300 | na temperatura ambiente |
| O Núcleo interno da Terra | ~13000 | |
| Urânio | 19100 | na temperatura ambiente |
| Irídio | 22500 | na temperatura ambiente |
| Ósmio | 22610 | na temperatura ambiente |
| O núcleo do Sol | ~150000 | |
| Núcleo atômico | ~3 × 1017 | |
| Estrela de nêutrons | 8.4 × 1016 − 1 × 1018 | |
| Buraco Negro | 4 × 1017 |
