Densidad absoluta del agua










Valor de la densidad absoluta del agua pura


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

ρagua = 1000 g.L-1

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 ):

ρagua = 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
ρagua = 1000 g.L-1 , que corresponde a una masa de 1000 gramos para un volumen de un litro es:

ρagua = 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:

ρagua = 1000 x 103 mg
                100 cL
ρagua  = 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:

ρagua = 1000 kg.L-1 (en kilogramos por litro)

ρagua = 1000 g.L-1 (en gramos por litro)

ρagua = 1000 g.mL-1 (en gramos por mililitro)

ρagua = 1000 mg.mL-1 (en gramos por mililitro)

ρagua = 1000 kg.dm-3 (en kilogramos por decímetro cúbico)

ρagua = 1000 g.dm-3 (en gramos por decímetro cúbico)

ρagua = 1000 kg.m-3 ( en kilogramos por metro cúbico)

ρagua = 1.000,106 g.m-3 (en gramos por metro cúbico)

ρagua = 1,000 g.cm-3 (en gramos por centímetro cúbico) 

Expresar un volumen de agua pura


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

ρagua = magua
            Vagua

por lo tanto:

Vagua =   magua
                ρagua

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 magua igual a 235 g, podemos usar la densidad absoluta de agua expresado en gramos por mililitro, es decir ,
ρagua = 1,000 g.mL-1

 
Vagua = magua
            
ρagua

 
Vagua  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 ,
ρagua = 1.000 kg.L-1.

V
agua = magua
           
ρagua

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 :

Vagua pura (en g) = magua pura (en mL)

Vagua pura (en kg) = magua pura (en L)  

 

Expresar una masa de agua pura


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

magua = ρagua x Vagua


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 (
ρagua = 1.000 g.mL-1 ) y así obtener una masa en gramos.

Ejemplo 1

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

m agua =
ρagua x Vagua

m agua = 1,000 x 67

m agua = 65 g

Ejemplo 2

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

magua =
ρagua x Vagua

magua = 1.000 x 26,3

magua = 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) = Vagua pura (en g)

m
agua pura (en L) = Vagua 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:

ρcuerpo = 1,000 kg.L-1 o
ρcuerpo = 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 (Vlíquido = 100 mL)
  • pesar el matraz lleno con una balanza para determinar por diferencia la masa “mlíquido ” en gramos del líquido que contiene.
  • calcular la densidad del líquido ρagua = mlíquido / Vlíquido
  • comparamos el resultado con la densidad del agua ρagua = 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 ρagua 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 (ρagua = 99.841 g.L-1 ) a 11 ° C (ρagua = 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











 
 

 
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