¿Qué es la densidad en la ciencia?
La densidad se define como la masa por unidad de volumen . Es una propiedad intensiva , que se define matemáticamente como masa dividida por volumen:
ρ = m / V
En palabras, la densidad (ρ) de una sustancia es la masa total (m) de esa sustancia dividida por el volumen total (V) ocupado por esa sustancia. La unidad SI estándar es kilogramos por metro cúbico ( kg / m 3 ). La unidad de inglés estándar es libras de masa por pie cúbico ( lbm / ft 3 ). La densidad (ρ) de una sustancia es el recíproco de su volumen específico (ν).
ρ = m / V = 1 / ρ
El volumen específico es una variable intensiva , mientras que el volumen es una variable extensa. La unidad estándar para un volumen específico en el sistema SI es metros cúbicos por kilogramo (m 3 / kg). La unidad estándar en el sistema inglés es pies cúbicos por libra de masa (ft 3 / lbm).
Ver también: cómo la densidad influye en la reactividad del reactor
Densidad de materia nuclear
La densidad nuclear es la densidad del núcleo de un átomo. Es la relación de masa por unidad de volumen dentro del núcleo. Como el núcleo atómico transporta la mayor parte de la masa del átomo y el núcleo atómico es muy pequeño en comparación con el átomo completo, la densidad nuclear es muy alta.
La densidad nuclear de un núcleo típico puede calcularse aproximadamente a partir del tamaño del núcleo y de su masa. Los radios nucleares típicos son del orden 10 −14 m . Asumiendo forma esférica, los radios nucleares se pueden calcular de acuerdo con la siguiente fórmula:
r = r 0 . A 1/3
donde r 0 = 1.2 x 10-15 m = 1.2 fm
Por ejemplo, el uranio natural consiste principalmente en el isótopo 238 U (99.28%), por lo tanto, la masa atómica del elemento de uranio está cerca de la masa atómica del isótopo 238 U (238.03u). Su radio de este núcleo será:
r = r 0 . A 1/3 = 7.44 fm.
Suponiendo que sea esférico, su volumen será:
V = 4πr 3 /3 = 1,73 x 10 -42 m 3 .
La definición habitual de densidad nuclear da por su densidad:
ρ núcleo = m / V = 238 x 1.66 x 10 -27 / (1.73 x 10 -42 ) = 2.3 x 10 17 kg / m 3 .
Por lo tanto, la densidad del material nuclear es más de 2.10 14 veces mayor que la del agua. Es una inmensa densidad. El término descriptivo densidad nuclear también se aplica a situaciones en las que se producen densidades igualmente altas, como dentro de las estrellas de neutrones. Tales densidades inmensas también se encuentran en las estrellas de neutrones.
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