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Tabla periódica de los elementos - Densidad

Masa por unidad de volumen de un material. El término es aplicable a mezclas y sustancias puras y a la materia en el estado sólido, líquido, gaseoso o de plasma. Las unidades comunes de la densidad son gramos por centímetro cúbico y slugs o libras por pie cúbico. La densidad relativa (gravedad específica) de un material se define como la razón de su densidad a la densidad de algún material estándar, como el agua a una temperatura especificada, por ejemplo, 15.56ºC (60ºF), o bien, para los gases la base puede ser aire a la temperatura y presión estándar. Otro concepto relacionado es el peso específico, que se define como el peso de una unidad de volumen del material.

La densidad de todas las sustancias depende de la temperatura; en el caso de los gases, de la temperatura y la presión. La temperatura utilizada como base para determinar o reportar valores de la densidad no es la misma para todas las sustancias. Para los sólidos, 0ºC (32ºF) es la temperatura preferida; para muchos líquidos, la temperatura de referencia es 15.56ºC (60ºF), y para los gases, 32ºF y una presión de 0ºC y 760 mm Hg o 101.325 kilopascales (29.921 in Hg) se utilizan para la mayor parte del trabajo científico y para las tablas de datos sobre gases.

En el caso de un sólido, si la muestra tiene una forma regular, como un cubo o un cilindro, puede determinarse su volumen por medidas lineales. La masa de la muestra se determina pesándola en una balanza adecuada; entonces este peso dividido entre el volumen da la densidad. Normalmente el peso se determina en el aire, y éste es el valor de la densidad en el aire o densidad aparente. Al hacer un ajuste por el efecto de empuje del aire sobre el peso de la muestra (y también sobre las pesas si se utiliza una balanza analítica) se obtiene la densidad real.

Un segundo procedimiento, aplicable a muestras de forma irregular, así como regular, consiste en pesar la muestra en el aire y a continuación suspenderla en un líquido de densidad conocida. El volumen de la muestra es igual a su pérdida de peso en el líquido dividida entre la densidad de éste. Tal es el método de la pesada hidrostática. Inversamente, es posible determinar la densidad de un líquido pesando en su seno un peso de masa y volumen conocidos.

Un método para determinar la densidad de un gas es vaciar por completo un recipiente ligero, pero resistente, de tamaño adecuado, cuyo volumen interior se conoce. Se pesa el recipiente que se ha vaciado, se llena con una muestra del gas y después se pesa una vez más. Por supuesto, debe conocerse la presión y temperatura de esta muestra de gas.

Para conocer y registrar la densidad o densidad relativa (gravedad específica) de una corriente de líquido o gas puede emplearse un densitómetro o gravitómetro.

La creciente demanda de valores exactos de la densidad de fases y sistemas ha generado un gran esfuerzo hacia la mejora de la tecnología de las mediciones necesarias. Han surgido dos métodos, el del oscilador o vibrador y el magnético, los cuales eliminan la mayor parte de las dificultades anteriores que estaban asociadas a las determinaciones rápidas y exactas sobre sistemas líquidos.

En el método del oscilador, la densidad de una muestra se relaciona con el cambio en la frecuencia de resonancia f de un tubo (hecho de vidrio especial o de cuarzo) que vibra lateralmente. Esta frecuencia es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la masa m del tubo y su contenido.

Los instrumentos que aplican el método magnético se llaman densitómetros magnéticos. Este densitómetro es un dispositivo por medio del cual un diminuto (<10 mm3 o 0.4 in) cilindro ferromagnético, dentro de una cubierta de vidrio o plástico, se sostiene a una altura precisa dentro de un medio, mediante un solenoide controlado por un sistema servo, en el circuito de un sensor de altura. La cubierta y el material ferromagnético constituyen una boya o flotador.