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8° grado · Química
La materia · Las propiedades de la materia

La densidad

En la bahía de La Habana, una lancha de madera flota con toda una familia a bordo, pero una moneda de acero se hunde en cuanto cae al agua. Las dos tienen masa y volumen... entonces, ¿qué decide quién flota?

Qué es la densidad

Si sostienes en una mano una bola de plastilina del tamaño de una nuez y en la otra una bolita de plomo del mismo tamaño, notas al instante que la de plomo se siente mucho más pesada. ¿Cómo podemos medir y comparar cuánta materia hay en un mismo espacio?

Dos cubos del mismo volumen, 10 cm³, sobre sendas balanzas: el de corcho marca 2,4 g y el de hierro 79 g, por lo que el corcho tiene una densidad de 0,24 g/cm³ y el hierro de 7,9 g/cm³. 2,4 g 79 g mismo volumen 10 cm³ de corcho masa: 2,4 g d = 0,24 g/cm³ 10 cm³ de hierro masa: 79 g d = 7,9 g/cm³

Fíjate: los dos cubos ocupan el mismo espacio, pero el de hierro tiene muchísima más masa. Eso es la densidad: cuánta masa está "apretada" en cada centímetro cúbico. Por ejemplo, que el aluminio tenga $2{,}7\ \text{g/cm}^3$ significa que cada $1\ \text{cm}^3$ de aluminio tiene una masa de $2{,}7\ \text{g}$.

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La densidad del aluminio es $2,7\ \text{g/cm}^3$. a) Explica con tus palabras qué significa ese dato. b) ¿Cuál es la masa de un cubito de aluminio de $1\ \text{cm}^3$?…

La densidad del aluminio es $2,7\ \text{g/cm}^3$.

  1. a) Explica con tus palabras qué significa ese dato.
  2. b) ¿Cuál es la masa de un cubito de aluminio de $1\ \text{cm}^3$?
  3. c) ¿Y la de un bloque de $4\ \text{cm}^3$?
Resolver

Despejar masa o volumen

Un cubo de 1 cm³ tiene masa d; un bloque formado por 12 de esos cubos tiene un volumen V de 12 cm³ y una masa total m igual a d multiplicada por V. d 1 cm³ masa d × V dddd dddd dddd V = 12 cm³ m = d · V

Unidades de densidad

En el Sistema Internacional la masa va en kg y el volumen en $\text{m}^3$, así que la densidad se expresa en $\text{kg/m}^3$. En el laboratorio es más cómodo usar $\text{g/cm}^3$.

Así, el agua ($1\ \text{g/cm}^3$) es $1000\ \text{kg/m}^3$: un metro cúbico de agua tiene una masa de $1000\ \text{kg}$, o sea, una tonelada. También conviene recordar que $1\ \text{L} = 1000\ \text{cm}^3$ y $1\ \text{mL} = 1\ \text{cm}^3$.

Medir la densidad en el laboratorio

Medida del volumen de un llavero por inmersión: en una probeta con 50 mL de agua se introduce el llavero y el nivel sube hasta 68 mL; la subida, 18 mL, es igual al volumen del llavero, 18 cm³. 1. Solo agua 2. Con el llavero agua 50 mL se introduce el llavero llavero 68 mL 50 mL sube 18 mL Volumen del llavero = 68 − 50 = 18 mL = 18 cm³
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Has hecho una figura de plastilina y quieres calcular su densidad en el laboratorio. a) ¿Qué dos magnitudes necesitas medir? b) ¿Con qué instrumento mides cada una de…

Has hecho una figura de plastilina y quieres calcular su densidad en el laboratorio.

  1. a) ¿Qué dos magnitudes necesitas medir?
  2. b) ¿Con qué instrumento mides cada una de ellas?
  3. c) ¿Qué operación haces con los dos datos para obtener la densidad?
Resolver

Flotar o hundirse

Un tronco de más de trescientos kilos flota tranquilamente en el río Cauto, mientras que un clip de hierro de menos de un gramo cae al fondo. ¿Por qué la masa total no es lo que decide si un cuerpo flota o se hunde?

Practica★☆☆Sin empezar
La densidad del corcho es $0,24\ \text{g/cm}^3$ y la del agua, $1\ \text{g/cm}^3$, como se muestra en la figura. a) ¿Qué ocurre si echas un tapón de corcho en un vaso de…

La densidad del corcho es $0,24\ \text{g/cm}^3$ y la del agua, $1\ \text{g/cm}^3$, como se muestra en la figura.

agua: 1 g/cm³ corcho 0,24 g/cm³ acero 7,9 g/cm³ ? ?
  1. a) ¿Qué ocurre si echas un tapón de corcho en un vaso de agua? Justifícalo comparando las densidades.
  2. b) ¿Y si echas una moneda de acero, cuya densidad es $7,9\ \text{g/cm}^3$? Justifícalo igual.
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Practica★☆☆Sin empezar
Un cubito de hielo (densidad $0,92\ \text{g/cm}^3$) cae dentro de un vaso de agua (densidad $1\ \text{g/cm}^3$), como se muestra en la figura. a) ¿Flota o se hunde?…

Un cubito de hielo (densidad $0,92\ \text{g/cm}^3$) cae dentro de un vaso de agua (densidad $1\ \text{g/cm}^3$), como se muestra en la figura.

agua: 1 g/cm³ hielo: 0,92 g/cm³ ?
  1. a) ¿Flota o se hunde? Razona la respuesta comparando las densidades.
  2. b) Relaciona tu respuesta con el hecho de que los icebergs floten en el mar.
Resolver

Densidades que explican la vida cotidiana

Con la misma idea se explican muchos fenómenos: líquidos que se acomodan en capas, huevos que flotan, barcos, submarinos y globos.

Comparación de dos barcos de acero cortados para ver su interior. El barco intacto, lleno de aire, flota alto porque tiene una densidad media baja. El barco con una vía de agua se llena de agua, su densidad media sube y se hunde. Barco intacto: flota Con vía de agua: se hunde casco de acero aire agua poco aire agua vía de agua aire dentro del casco: densidad media baja el agua sustituye al aire: densidad media sube
Practica★★☆Sin empezar
En un vaso echamos con mucho cuidado tres líquidos que no se mezclan entre sí: miel ($1,4\ \text{g/cm}^3$), agua ($1\ \text{g/cm}^3$) y aceite ($0,9\ \text{g/cm}^3$),…

En un vaso echamos con mucho cuidado tres líquidos que no se mezclan entre sí: miel ($1,4\ \text{g/cm}^3$), agua ($1\ \text{g/cm}^3$) y aceite ($0,9\ \text{g/cm}^3$), como se muestra en la figura.

miel 1,4 g/cm³ agua 1 g/cm³ aceite 0,9 g/cm³ ?
  1. a) Ordena los tres líquidos de más denso a menos denso.
  2. b) Predice qué líquido quedará en el fondo del vaso, cuál en medio y cuál arriba, y justifica tu predicción.
Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Un huevo crudo se hunde en un vaso de agua del tanque, pero si disolvemos mucha sal en el agua, el huevo acaba flotando, como se muestra en la figura. a) ¿Qué le ocurre…

Un huevo crudo se hunde en un vaso de agua del tanque, pero si disolvemos mucha sal en el agua, el huevo acaba flotando, como se muestra en la figura.

agua del tanque agua con sal
  1. a) ¿Qué le ocurre a la densidad del agua cuando disolvemos sal en ella?
  2. b) Explica, comparando densidades, por qué el huevo llega a flotar.
  3. c) Relaciónalo con lo fácil que resulta flotar en el mar Muerto, que es muchísimo más salado que el agua del tanque.
Resolver
Practica★★★Sin empezar
Ya sabes que el hielo ($0,92\ \text{g/cm}^3$) flota en el agua ($1\ \text{g/cm}^3$). a) Predice qué pasará si echas un cubito de hielo en un vaso con aceite (…

Ya sabes que el hielo ($0,92\ \text{g/cm}^3$) flota en el agua ($1\ \text{g/cm}^3$).

  1. a) Predice qué pasará si echas un cubito de hielo en un vaso con aceite ($0,9\ \text{g/cm}^3$): ¿flotará o se hundirá? Justifícalo.
  2. b) Al rato, el cubito se derrite por completo y se convierte en agua líquida. ¿Dónde acabará esa agua, en la parte superior o en el fondo del vaso? Justifícalo comparando densidades.
  3. c) Explica por qué en el primer apartado el resultado es distinto del que observas cuando el hielo está en un vaso de agua.
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Practica★★★Sin empezar
Estas son las densidades de varios materiales: parafina $0,87\ \text{g/cm}^3$; aceite $0,9\ \text{g/cm}^3$; hielo $0,92\ \text{g/cm}^3$; agua $1\ \text{g/cm}^3$; un…

Estas son las densidades de varios materiales: parafina $0,87\ \text{g/cm}^3$; aceite $0,9\ \text{g/cm}^3$; hielo $0,92\ \text{g/cm}^3$; agua $1\ \text{g/cm}^3$; un plástico duro $1,2\ \text{g/cm}^3$; glicerina $1,26\ \text{g/cm}^3$; hierro $7,9\ \text{g/cm}^3$.

  1. a) ¿Qué materiales de la lista flotan en agua?
  2. b) ¿Cuáles flotan en aceite?
  3. c) ¿Hay alguno que se hunda en aceite pero flote en agua? ¿Cuál?
  4. d) ¿Y alguno que flote en glicerina pero se hunda en agua? ¿Cuál?

Justifica cada respuesta comparando las densidades.

Resolver

Vuelve al principio: la lancha flota porque su densidad media es menor que la del agua, y la moneda de acero se hunde porque el metal es mucho más denso ($7{,}9\ \text{g/cm}^3$). Lo que decide si algo flota no es su masa total, sino su densidad comparada con la del líquido.

Resumen

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