La densità è quantità di materia in un determinato spazio.
In questo post (differenza fra massa e peso), abbiamo parlato della differenza fra
massa e peso e della confusione che spesso generano queste due entità fisiche.
Abbiamo visto che la massa è quantità di materia, che in sostanza consiste nel
mero conteggio di tutti i protoni e neutroni contenuti. Siccome conosciamo la
loro massa, che è sostanzialmente uguale, operiamo una semplice
moltiplicazione. Abbiamo visto invece che il peso è l’effetto dell’attrazione
gravitazionale sul corpo preso in esame.
 |
| Quantità di materia in uno stesso volume |
Bisogna anche ricordare che:
- un corpo di massa = 1 kg sulla terra, ha massa = 1 kg
anche in un qualsiasi altro punto dell’universo conosciuto;
- lo stesso corpo di massa = 1 kg, che sulla Terra pesa 1
kgf, in diversi punti dell’universo conosciuto, può pesare 0,0001 kgf come
migliaia di tonnellate.
Per questa ragione, alla classica domanda: “È più pesante il
legno o il ferro?” non ha senso rispondere, perché il peso dipende dalla
quantità di materia presente nel corpo e dalla gravità. Se siamo sulla terra
quindi ci basta "contare" la materia (determinata sostanzialmente da protoni e
neutroni) presente nel corpo, che sulla Terra, alla nostra
gravità, coincide col valore del peso (ma non su altri pianeti!).
La densità ci dice quanta materia c’è in un determinato
volume. Possiamo facilmente introdurre infiniti paragoni:
Ad esempio c’è più densità in un aula di scuola, quando sono presenti 8.000 studenti, o quando c’è solo il bidello che fa le pulizie? Si tratta sempre dello
stesso concetto di densità, cambiano solo i protagonisti. In questo caso
abbiamo parlato di densità di popolazione, in fisica parliamo di densità di
materia (cioè di particelle dotate di massa, fondamentalmente di protoni e
neutroni, in un determinato spazio).
Formula
(densità di un corpo) = (quantità di materia del corpo) /
(spazio occupato dal corpo)
ovvero:
(densità di un corpo) = (massa del corpo) / (volume del
corpo)
da cui:
densità = massa / volume
densità = kg/m3
Quindi l’unità di misura della densità è kg/m3 oppure
grammi/cm3,
e se il volume viene espresso in litri: grammi/ml.
Esempi:
densità del sughero = 0,21 g/cm3
densità del ferro = 7,9 g/cm3
questo significa che se prendiamo un pezzo di sughero e un pezzo di ferro dello
stesso volume, il ferro peserà molto di più del sughero.
Infatti, considerando che sul pianeta Terra, la massa
coincide più o meno col peso, un pezzetto di 1 cm3 di sughero peserà 0,21 grammi, mentre un pezzo di ferro 7,9 grammi, circa 40 volte di più. Quindi
se metto questo pezzo di ferro sul piatto di una bilancia, per ottenere
l’equilibrio, ne ne devo mettere 40 di sughero (più o meno) sull’altro.
La densità non dipende solo dalla natura degli elementi
chimici che compongono un corpo, ma anche da come si dispongono per costituire
il corpo stesso: se si creano molti spazi vuoti, il corpo ha una densità più
bassa (esempio il sughero, materiale molto poroso) e viceversa.
Gli stati solido e liquido non sono indicativi nel
determinare la densità, per esempio il mercurio è più denso del ferro e l’acqua
è più densa del legno.
densità del sughero = 0,21 g/cm3
densità del ferro = 7,9 g/cm3
densità dell’acqua = 1 g/cm3
Se confrontiamo la densità di queste tre sostanze, possiamo
capire perché se gettiamo un tappo di sughero in acqua, questo galleggia (ha
una densità inferiore rispetto all'acqua), mentre un chiodo di ferro affonda immediatamente (ha
una densità superiore).
L’affondamento o meno nell’acqua non dipende quindi dal
peso, ma dalla densità del corpo, basti immaginare una petroliera zeppa di
greggio che resta tranquillamente a galla (purtroppo non sempre, ma per altre
ragioni...).
 |
| L'olio nell'acqua galleggia |
Ecco una piccola tabella che riporta la densità di alcuni materiali
espressi in g/cm3, in ordine crescente:
sughero 0,21
alcol 0,8
olio di oliva 0,9
acqua 1,0 -----------------------------
cloroformio 1,5
magnesio 1,7
sale 2,2
sabbia, 2,3
alluminio 2,7
ferro 7,9
mercurio 10,6
oro 19,3
La linea tratteggiata in prossimità dell’acqua vi mostra
quali materiali stanno a galla e quali affondano.
Anche i gas hanno una loro densità, che però è fortemente
dipendente dalla pressione.
Ad esempio la comune aria che respiriamo, a livello del
mare, cioé a pressione = 1 atm (atmosfera), ha una densità pari a 0,0013 g/cm3.
Risolutore interattivo
