IMPORTANT: Si us voleu donar d'alta, escriviu-nos a wiki@matadejonc.cat

La densitat dels fluids

De Matawiki
Dreceres ràpides: navegació, cerca


Hidrostàtica
Alumnes: Lluís Moragues, Joana M Pascual, Pere Pau Garau, Miquel Serra i Marc Rul·lan
1. Introducció 2. La pressió 3. La pressió atmosfèrica 4. La pressió en els fluids 5. La densitat dels fluids 6. Tensió superficial

7. Vasos comunicants 8. Glossari de termes 9. Fonts d'informació

Contingut

Densitat d'un fluid

La densitat, de símbol ρ (lletra rho de l'alfabet grec), i de vegades abreviada com a d, és la massa específica d'un cos o fluid, és a dir, la quantitat de matèria que hi ha per unitat de volum. La densitat és directament proporcional al valor de la massa i inversament proporcional al volum del cos.

Fórmula general:

Densitat.jpg

Les unitats de mesura en el Sistema Internacional és el quilogram per metre cúbic (kg/m3). Però per motius històrics i pràctics, normalment es mesura en grams per centímetre cúbic (g/cm3).


La densitat relativa d'una substància és el quocient entre la seva densitat i la d'una altra substància diferent que es pren com a referència o patró.

La densitat de l'aigua a 3.98 °C = 1000 kg/m3 = 1 g/cm3. En algunes ocasions, es pot presentar el valor de la densitat d'una substància respecte al valor de la densitat de l'aigua:

Densitataigua.jpg


Els densímetres

Un densímetre és un instrument de metall graduat que s'utilitza per a mesurar la densitat d'un líquid. Es basa en el principi hidrostàtic del matemàtic i inventor grec Arquimedes (Principi d'Arquimedes).

Normalment està fet de vidre i consisteix en un cilindre i un bulb, ple de plom o mercuri, ja que tenen una alta densitat, perquè suri dret.

El punt en el qual la superfície del líquid toca el cilindre del hidròmetre es calcula, la vareta graduada s'eleva verticalment per a donar una lectura de l'escala.

Els densímetres han de calibrar-se segons el tipus de líquid que cal analitzar, i a una temperatura tipus, normalment 4 °C o 20 °C.

En líquids lleugers com la gasolina, i l'alcohol, l'hidròmetre s'ha d'enfonsar més per a mesurar el pes del líquid i s'ha d'enfonsar menys en líquids pesats com aigua salada, llet, i àcids. De fet, és usual tenir dos instruments separats, un per als líquids i un per als líquids lleugers.

Densímetre

Tipus de densímetres

  • Alcoholímetre - Per a mesurar la potencia alcohòlica de les begudes.
  • Lactòmetre - Per a mesurar la gravetat específica de la llet.
  • Sacarímetre - Per a mesurar la quantitat de sucre d'una substancia.
  • Salímetre - Per a mesurar la gravetat específica de les sals.

Principi d'Arquimedes

El principi d'Arquimedes diu: Tot cos sòlid introduït en un fluid, total o parcialment, experimenta una empenta vertical cap a munt (anomenada força ascensional) igual al pes del fluid desallotjat pel cos.

La llegenda diu que Arquimedes es va adonar que al ficar-se dins un recipient amb aigua, l'aigua vessada era igual al seu volum. Va sortir de l'aigua cridant:" Ja ho tinc!"

En la pràctica, això significa que tot allò que sura és perquè desallotja un pes de líquid superior al seu propi pes; així, l'empenta és superior al pes i l'objecte sura. Per exemple, cal molta força per a submergir una pilota a l'aigua, perquè desallotja molta aigua però en canvi pesa poc en estar plena d'aire. Si s'omple la pilota de sorra, la densitat augmentarà i la pilota s'enfonsarà.

A la força ascendent que experimenta el cos li diem empenta. L'empenta es igual a:

E = VS•DL•g

- VS: Volum del sòlid submergit.

- DL: Densitat del líquid.

- g: Acceleració de la gravetat (9,81 N/kg).

Per comprovar el principi d'Arquimedes basta suspendre un pes d'un dinamòmetre. Un pic hem pres la seva mesura introduïm el pes dins un líquid i podem comprovar com aquesta davalla en una quantitat que iguala el pes del líquid desallotjat.

Un petroler sura perquè el pes del volum de l'aigua desallotjada és més gran que el pes del vaixell


Com afecta la densitat d'un líquid als cossos que hi ha a dins. Cossos submergits i cossos flotants

Els icebergs suren perquè tenen una densitat menor a la de l'aigua

Per saber el que farà un cos submergit en un fluid, cal saber que sobre aquest cos hi actuen dues forces: la força del pes del cos (produïda per la gravetat) i la força de l'empenyiment, que hem explicat anteriorment en el Principi d'Arquimedes . Segons quina de les dues forces és més gran, o si són iguals, tendran lloc els següents esdeveniments:

Cossossubiflt.jpg

  • Si el pes (P) és més gran que l'empenyiment (E), el cos submergit s'enfonsarà.
  • Si l'empenyiment és igual al pes, el cos quedarà en equilibri sense moure's.
  • Si l'empenyiment és més gran que el pes del cos, aquesta puja fins a la superfícies i sobresurt fins a arribar a una posició en la qual la força de l'empenyiment exercida pel líquid sigui igual a la força exercida pel pes del cos. El cos es quedarà en equilibri.

Per saber si és més gran el pes o l'empenyiment haurem de saber la densitat del cos i la del líquid.

  • Si la densitat del cos és més gran que la del líquid, el seu pes serà major que l'empenyiment.
  • Si la densitat del cos és més petita que la del fluid, el seu pes serà menor que l'empenyiment.
  • Si les densitats del cos i del líquid són iguals, també ho són el pes i l'empenyiment.
Eines de l'usuari
Espais de noms
Variants
Accions
Navegació
Escola
Imprimeix/exporta
Eines