Qué es la densidad – Física – Definición

¿Qué es la densidad? 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. Ingenieria termal

¿Qué es la densidad?

Densidad - Gas - Líquido - Sólido
Densidades típicas de varias sustancias a presión atmosférica.

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).

Materiales más densos en la tierra

Dado que los nucleones ( protones y neutrones ) constituyen la mayor parte de la masa de los átomos ordinarios, la densidad de la materia normal tiende a estar limitada por lo cerca que podemos empacar estos nucleones y depende de la estructura atómica interna de una sustancia. El material más denso encontrado en la tierra es el metal osmio , pero su densidad palidece en comparación con las densidades de objetos astronómicos exóticos como las estrellas enanas blancas y las estrellas de neutrones .

Lista de materiales más densos:

  1. Osmio – 22,6 x 10 3 kg / m 3
  2. Iridium – 22.4 x 10 3 kg / m 3
  3. Platino – 21.5 x 10 3 kg / m 3
  4. Renio – 21.0 x 10 3 kg / m 3
  5. Plutonio – 19.8 x 10 3 kg / m 3
  6. Oro – 19.3 x 10 3 kg / m 3
  7. Tungsteno – 19.3 x 10 3 kg / m 3
  8. Uranio – 18.8 x 10 3 kg / m 3
  9. Tantalio – 16.6 x 10 3 kg / m 3
  10. Mercurio – 13,6 x 10 3 kg / m 3
  11. Rodio – 12.4 x 10 3 kg / m 3
  12. Torio – 11.7 x 10 3 kg / m 3
  13. Plomo – 11.3 x 10 3 kg / m 3
  14. Plata – 10.5 x 10 3 kg / m 3

Cabe señalar que el plutonio es un isótopo hecho por el hombre y se crea a partir de uranio en reactores nucleares . Pero, de hecho, los científicos han encontrado trazas de plutonio natural.

Si incluimos elementos hechos por el hombre, el más denso hasta ahora es Hassium . El Hassium es un elemento químico con el símbolo Hs y el número atómico 108. Es un elemento sintético (sintetizado por primera vez en Hasse en Alemania) y radiactivo. El isótopo más estable conocido, 269 Hs , tiene una vida media de aproximadamente 9.7 segundos. Tiene una densidad estimada de 40.7 x 10 3 kg / m 3 . La densidad de Hassium resulta de su alto peso atómico y de la disminución significativa en los radios iónicos de los elementos en la serie de lantánidos, conocidos como contracción de lantánidos y actínidos .

La densidad de Hassium es seguida por Meitnerium (elemento 109, llamado así por el físico Lise Meitner), que tiene una densidad estimada de 37.4 x 10 3 kg / m 3 .

 

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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