Como calcular densidade
Aprenda a relacionar massa e volume, compatibilizar as unidades e interpretar o resultado em sólidos e líquidos.
Resumo
Pontos principais antes de entrar no passo a passo.
- 1A densidade é a massa dividida pelo volume ocupado pelo material.
- 2Massa e volume precisam estar em unidades compatíveis antes da divisão.
- 3No SI, a unidade de densidade é kg/m³; g/cm³ também é comum.
- 4Como 1 mL equivale a 1 cm³, essas unidades de volume podem ser usadas com o mesmo valor numérico.
- 5O resultado deve ser associado às condições de medição, principalmente à temperatura.
Fórmula da densidade
Use a fórmula quando a massa e o volume se referirem à mesma amostra. Antes de dividir, escolha um par coerente de unidades, como kg e m³ ou g e cm³.
O resultado informa quanta massa existe em cada unidade de volume. Um valor de 2,7 g/cm³, por exemplo, significa 2,7 gramas de massa a cada centímetro cúbico.
Passo a passo
- 1
Identifique a massa da amostra
Use a massa medida em uma balança e registre a unidade. Não confunda massa, expressa em g ou kg, com peso, que é uma força.
- 2
Determine o volume ocupado
Para um sólido regular, calcule o volume pelas dimensões. Para um líquido, use a leitura do recipiente; para um sólido irregular que não absorva nem reaja com o líquido, pode-se usar o deslocamento de volume.
- 3
Compatibilize as unidades
Para obter g/cm³, use massa em gramas e volume em centímetros cúbicos. Para obter kg/m³, use quilogramas e metros cúbicos. Lembre que 1 mL = 1 cm³ e 1 L = 0,001 m³.
- 4
Divida a massa pelo volume
Aplique ρ = m/V e mantenha a unidade composta no resultado. Depois, confira se a ordem de grandeza é plausível para o material e para as condições da medição.
Exemplos comentados
Exemplo 1
Bloco com massa e volume em gramas e centímetros cúbicos
Um bloco tem massa de 540 g e ocupa 200 cm³. Qual é a densidade do material?
A densidade é 2,7 g/cm³. Isso equivale a 2.700 kg/m³, pois cada 1 g/cm³ corresponde a 1.000 kg/m³.
Exemplo 2
Líquido com resultado no SI
Uma amostra líquida tem massa de 1 kg e volume de 1 L. Calcule a densidade em kg/m³.
A densidade é 1.000 kg/m³. O mesmo valor pode ser escrito como 1 g/cm³.
Exemplo 3
Sólido irregular medido por deslocamento
Uma pedra de 390 g eleva a leitura de uma proveta de 150 mL para 300 mL. Qual é a densidade média da pedra?
O volume deslocado é 150 mL, equivalente a 150 cm³. Dividindo a massa por esse volume, a densidade média é 2,6 g/cm³.
Entenda melhor
Como escolher e converter as unidades
A unidade do resultado vem diretamente das unidades usadas na divisão. Os pares mais comuns são:
- kg e m³, que produzem kg/m³, a unidade do SI;
- g e cm³, que produzem g/cm³;
- g e mL, que produzem g/mL, numericamente igual a g/cm³.
Para converter g/cm³ em kg/m³, multiplique por 1.000. No sentido inverso, divida por 1.000. Não divida números medidos em unidades incompatíveis sem fazer a conversão primeiro.
Como obter o volume de um sólido irregular
Quando o objeto não tem uma forma geométrica simples, o volume pode ser obtido pelo deslocamento de líquido. Anote o volume inicial, mergulhe completamente o objeto e subtraia a leitura inicial da final. Como 1 mL = 1 cm³, a diferença em mililitros também representa o volume em centímetros cúbicos.
O método só é adequado quando o objeto não absorve, dissolve nem reage com o líquido e quando cabe no recipiente sem aprisionar bolhas relevantes.
O que o resultado permite concluir
A densidade ajuda a comparar materiais e a estimar o comportamento de um corpo em um fluido. Em geral, um corpo flutua quando sua densidade média é menor que a do fluido; por isso, um objeto oco pode flutuar mesmo sendo feito de um material mais denso.
Um valor medido não identifica sozinho uma substância. Temperatura, pressão, composição, porosidade e incerteza da medição podem alterar ou aproximar resultados de materiais diferentes.
Cuidados comuns
Misturar unidades sem converter
Dividir quilogramas por centímetros cúbicos e rotular o resultado como kg/m³ produz um valor incorreto. Converta massa e volume para o par de unidades desejado antes da conta.
Usar o volume final em vez do volume deslocado
No método da proveta, o volume do objeto é a diferença entre as leituras final e inicial, não a leitura final isolada.
Confundir massa, peso e densidade
Massa é medida em g ou kg, peso é uma força e densidade relaciona massa e volume. As três grandezas não são intercambiáveis.
Ignorar as condições da medição
A densidade pode mudar com temperatura, pressão, composição e porosidade. Comparações técnicas devem usar valores obtidos em condições equivalentes.
Perguntas frequentes
- Use ρ = m/V: divida a massa da amostra pelo volume que ela ocupa. As unidades de massa e volume determinam a unidade do resultado.
- Multiplique o valor por 1.000. Assim, 2,7 g/cm³ equivalem a 2.700 kg/m³. Para converter kg/m³ em g/cm³, divida por 1.000.
- Sim. Um mililitro equivale exatamente a um centímetro cúbico, então 250 mL correspondem a 250 cm³.
- Meça a massa do líquido sem incluir a massa do recipiente, determine o volume e divida a massa pelo volume. Se pesar o conjunto, desconte antes a tara do recipiente.
- Sim. A temperatura pode alterar o volume e, portanto, a densidade. Em medições técnicas, registre a temperatura e compare valores obtidos nas mesmas condições.
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