• Valor de la densidad absoluta del agua pura

• Expresión en diferentes unidades

• Expresar un volumen de agua pura

• Expresar una masa de agua pura

• Demuestrar que un líquido es agua pura gracias a su densidad absoluta

• Variación de la densidad del agua en función de la temperatura

Valor de la densidad absoluta del agua pura

El valor de referencia que debe conocerse de memoria para la densidad del agua pura es:


Esta unidad (gramos por litro) es conveniente para expresar una masa o volumen de agua o para identificar agua pura, pero se pueden usar otras unidades. En particular, cuando esta densidad interviene en las relaciones (principalmente en hidrostática e hidrodinámica), se utiliza más bien la unidad del sistema internacional, a saber, el kilogramo por metro cúbico (kg.m^-3 ):

ρ_agua = 1000 kg.m^-3

Expresión en diferentes unidades

La densidad es una cantidad compuesta que se puede expresar como la relación entre una masa de materia y el volumen ocupado por esta materia (ver hoja de densidad), por lo que la conversión requiere el uso de la relación ρ = m / v

Ejemplo Conversión de la densidad del agua en miligramos por centilitro (mg.cL^-1 )

La densidad absoluta del agua es ρ_agua = 1000 g.L^-1 , que corresponde a una masa de 1000 gramos para un volumen de un litro es:

ρ_agua = 1000 g
              1 L

Convertimos el volumen y la masa por separado:

m = 1000 g = 1000 x 10³ mg
v = 1 L = 100 cL

La densidad absoluta se vuelve a calcular utilizando los valores convertidos:

ρ_agua = 1000 x 10³ mg
                100 cL
ρ_agua  = 1.000.10 4 mg.cL^-1

Gracias a este método es posible expresar la densidad en cualquier unidad, ya sea el centigramo por mililitro o el miligramo por hectómetro cúbico, sin embargo, estos son los valores más utilizados:

Expresar un volumen de agua pura

Un volumen de agua se puede expresar a partir de su densidad y su masa:

ρ_agua = m_agua
            V_agua

por lo tanto:

V_agua =   m_agua
                ρ_agua

Esta relación es válida siempre que las unidades sean coherentes. Si, por ejemplo, la densidad está en gramos por mililitro, entonces la masa debe estar en gramos y el volumen obtenido en mililitros

Ejemplo 1

Queremos encontrar el volumen ocupado por una masa de agua m_agua igual a 235 g, podemos usar la densidad absoluta de agua expresado en gramos por mililitro, es decir , ρ_agua = 1,000 g.mL^-1

 V_agua = m_agua
             ρ_agua

 V_agua =   235   
             1,000
 
  V_agua = 235 mL

Ejemplo 2

Para encontrar el volumen de agua correspondiente a una masa de 2325 kg de agua,
podemos optar por expresar la densidad del agua en kilogramos por litro, es decir , ρ_agua = 1.000 kg.L^-1.

V_agua = m_agua
            ρ_agua

V_agua =   2325   
             1.000

V_agua = 235 L

Dado que la densidad absoluta del agua tiene un valor de 1,000 cuando se expresa en gramos por mililitro, entonces el volumen de agua pura tiene el mismo valor que su masa, siempre que la masa esté en gramos y el volumen en mililitros. .
La misma observación se puede hacer cuando la masa de agua se expresa en kilogramos y el volumen en litros, la densidad también tiene un valor de 1,000 (pero en kg por litro esta vez) y por lo tanto el volumen de agua pura. en litros al mismo valor que su masa expresada en kilogramos.

En resumen :

V_{agua pura} (en g) = m_{agua pura} (en mL)

V_{agua pura} (en kg) = m_{agua pura} (en L)  

 

Expresar una masa de agua pura

Conocer el volumen de agua pura permite deducir su volumen explotando la relación:



Esta relación se verifica con la condición de utilizar unidades de densidad, volumen y masa que sean coherentes entre sí. Por ejemplo, si el volumen conocido de agua pura está en gramos, entonces podemos expresar la densidad en gramos por mililitro (ρ_agua = 1.000 g.mL^-1 ) y así obtener una masa en gramos.

Ejemplo 1

Para encontrar la masa de un volumen de agua pura V_agua = 67 mL podemos expresar la densidad absoluta en gramos por mililitro (ρ_agua = 1.000 g.mL^-1 ):

m agua = ρ_agua x V_agua

m agua = 1,000 x 67

m agua = 65 g

Ejemplo 2

Para encontrar la masa de un volumen de agua pura V_agua = 26,3 L, podemos elegir el kilogramo por litro como unidad de densidad, es decir , ρ_agua = 1000 kg.L^-1 .

m_agua = ρ_agua x V_agua

m_agua = 1.000 x 26,3

m_agua = 26,3 kg

Tenga en cuenta que el coeficiente de proporcionalidad entre masa y volumen es 1.000 siempre que el volumen esté en litros y la masa en kilogramos o que el volumen esté en mililitros y la masa en gramos. En resumen, tenemos las siguientes equivalencias (ya mencionadas en el párrafo anterior):

m_{agua pura} (en mL) = V_{agua pura} (en g)

m_{agua pura} (en L) = V_{agua pura} (en kg)

Demuestra que un líquido es agua pura gracias a su densidad

Cada cuerpo puro tiene su propia densidad absoluta específica, por lo tanto, basta con determinar la masa de una muestra de materia para identificar este cuerpo puro.

Para demostrar que un cuerpo líquido está compuesto por agua pura, basta con verificar que su densidad es la del agua pura, podemos por ejemplo demostrar que:

ρ_cuerpo = 1,000 kg.L^-1 o ρ_cuerpo = 1,000 g.mL^-1    

Demuestrar experimentalmente que un líquido es agua pura

La densidad no se puede medir directamente, pero se puede calcular a partir de valores medidos: masa y volumen.
Para obtener un valor preciso de la densidad, el procedimiento es el siguiente:

• pesar un violín volumétrico vacío, por ejemplo un frasco con una capacidad de 100 mL.
• llenar el matraz con el líquido a ensayar para obtener un volumen (V_líquido = 100 mL)
• pesar el matraz lleno con una balanza para determinar por diferencia la masa “m_líquido ” en gramos del líquido que contiene.
• calcular la densidad del líquido ρ_agua = m_líquido / V_líquido
• comparamos el resultado con la densidad del agua ρ_agua = 1.000 g.mL^-1  y comprobamos que los dos valores son idénticos o muy cercanos (dentro del rango de inexactitudes de medición)  

Variación de la densidad del agua en función de la temperatura

La densidad absoluta del agua líquida depende de la temperatura, pero mientras que la mayoría de las sustancias puras tienen una densidad que disminuye regularmente cuando aumenta la temperatura, el agua tiene una característica particular llamada anomalía dilatométrica:

su densidad aumenta de cero a 4 grados Celsius y luego disminuye de 4 grados Celsius El agua por lo tanto tiene una densidad máxima a 4 grados Celsius con ρ_{agua máx}(4 ° C) =  999,93 g.L^-1 .

Dado que la densidad del agua varía con la temperatura, uno puede preguntarse si el valor de 1000 gramos por litro utilizado para la densidad del agua líquida es correcto pero en realidad las variaciones del agua son muy pequeñas. . Aquí están los valores de cero grados Celsius a 30 grados Celsius. 

Temperatura (° C)	Densidad (g.L-1)
0	999,841
1	999,900
2	999,941
3	999,965
4	999,973
5	999,965
6	999,941
7	999,902
8	999,849
9	999,781
10	999,700
11	999,605
12	999,498
13	999,377
14	999,244
15	999,099
16	998,943
17	998,774
18	998,595
19	998,405
20	998,203
21	997,992
22	997,770
23	997,538
24	997,296
25	997,044
26	996,783
27	996,512
28	996,232
29	995,944
30	995,646

Si redondeamos a la unidad entonces el valor de 1000 gramos por litro es correcto para temperaturas que oscilan entre 0 ° C (ρ_agua = 99.841 g.L^-1 ) a 11 ° C (ρ_agua = 999, 6 g.L^-1 ).

Estrictamente hablando:

• de 12 a 18 grados Se debe mantener el valor de 999 g.L^-1 .
• de 19 a 23 grados Se debe mantener el valor de 998 g.L^-1 .
• de 24 a 27 grados Se debe mantener el valor de 997 g.L^-1 .