Densidade

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Um iceberg flutua na água do mar porque a densidade do gelo é menor
Um iceberg flutua na água do mar porque a densidade do gelo é menor

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por Jennifer

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Por Jennifer Rocha

Conceito de densidade
Conceito de densidade

Isso significa que a densidade é uma propriedade específica de cada material e pode ser calculada para líquidos, sólidos ou gases por meio da seguinte fórmula:

Use a fórmula da densidade para determiná-la para qualquer material
Use a fórmula da densidade para determiná-la para qualquer material

Para líquidos e sólidos, a unidade mais usada para densidade é g/cm3 (ou g/mL), lembrando que 1 cm3 = 1 mL. Já para gases é mais comum a unidade g/L. Apesar disso, a unidade de densidade no SI (Sistema Internacional de Unidades) é o quilograma por metro cúbico (kg/m3).

Assim, quando dizemos, por exemplo, que a densidade do ferro é de 7,86 g/cm3, isso quer dizer que o volume de 1 cm3 de ferro apresenta 7,86 g.

Veja um exemplo de como usar a fórmula da densidade para resolver problemas:

(UFU-MG) Em condições ambientes, a densidade do mercúrio é de aproximadamente 13 g/cm3. A massa desse metal, da qual um garimpeiro de Poconé (MT) necessita para encher completamente um frasco de meio litro de capacidade, é de?”

Resolução:

Dados:

dmercúrio = 13 g/cm3
V = 0,5 L = 500 mL = 500 cm3
m = ?

Da fórmula da densidade, temos:

d = m/V
m = d . V
m = (13 g/cm3) . (500 cm3)
m = 6500 g

A densidade de um líquido pode ser medida na prática por meio de um aparelho chamado densímetro (figura abaixo). Ele é formado por um tubo de vidro com uma haste graduada em densidades e, na parte inferior, possui uma parte mais larga e mais “pesada”. Ao ser colocado no líquido, o densímetro fica numa posição em que o nível do líquido fica exatamente em cima da graduação na haste.

Densímetro usado para medir densidade de líquidos
Densímetro usado para medir densidade de líquidos

O densímetro é muito usado para verificar adulterações em determinados produtos. Por exemplo, você já deve ter visto em postos de gasolina um densímetro que fica à mostra mergulhado no etanol. A densidade do álcool é de 0,79 g/cm3, o densímetro deve apontar esse valor; do contrário, o etanol foi adulterado.

No entanto, a densidade é uma grandeza que varia de acordo com a temperatura e pressão. Isso ocorre porque as variações da temperatura e da pressão provocam uma alteração no volume do material e, consequentemente, alteram também a densidade que é inversamente proporcional ao volume. Por exemplo, o balão da imagem abaixo consegue subir porque quando o ar é aquecido (temperatura aumenta), o seu volume também aumenta e a sua densidade diminui.

O ar, ao ser aquecido, aumenta de volume e sua densidade diminui, fazendo o balão subir
O ar, ao ser aquecido, aumenta de volume e sua densidade diminui, fazendo o balão subir

Portanto, o correto é se referir à densidade dos materiais citando em que temperatura se encontram e sobre qual pressão. Por exemplo: “A densidade do chumbo é de 11,34 g/cm3, a 20ºC e 1,0 atm.”.

Um material menos denso flutua sobre um mais denso. O contrário também ocorre, um material mais denso afunda num material menos denso. Além disso, à medida que muda de estado físico, uma mesma substância possui diferentes densidades.

Para verificar esses pontos, veja o caso da água. À temperatura ambiente, no estado líquido, ela possui densidade igual a 1,0 g/cm3. À medida que ela vai congelando, as suas moléculas realizam ligações de hidrogênio, ficando dispostas tridimensionalmente de forma organizada, numa grade cristalina com espaços vazios. O resultado é que a densidade do gelo fica menor (0,92 g/cm3) que a da água e flutua quando colocado nela:

Ligações de hidrogênio e gelo na água
Ligações de hidrogênio e gelo na água

É interessante que o gelo não fica totalmente acima da superfície da água, mas a maior parte fica abaixo dela. Isso é bem visualizado pelo iceberg mostrado na imagem inicial desse texto. Isso acontece porque se compararmos a densidade do gelo (0,92 g/cm3) com a da água (1,0 g/cm3), veremos que é necessário apenas 92% do volume do gelo para igualar a massa de água que ele desloca. Dessa forma, 92% do volume do gelo fica abaixo da superfície da água; e apenas 8% ficam acima da superfície.

Porém, se colocarmos o gelo num copo com bebida alcoólica, verificaremos que o gelo não flutua, mas afunda. Isso ocorre porque, conforme já foi dito, a densidade do álcool é de 0,79 g/cm3, ou seja, é menor que a do gelo.

Imagem de gelo em bebida alcoólica
Imagem de gelo em bebida alcoólica

Se adicionarmos água ao álcool, a sua densidade vai aumentando gradativamente. Isso mostra que, em misturas, as densidades das substâncias mudam. Por exemplo, se adicionarmos sal na água, a sua densidade irá aumentar.

Isso pode ser visualizado no caso do Mar Morto, que possui alta concentração de sal dissolvido em sua água, tendo densidade de 1,35 g/cm3. É por isso que qualquer pessoa flutua em suas águas; caso fosse em um rio comum, só não afundaria quem sabe nadar.

Mulher lê um livro flutuando nas águas do Mar Morto, em Israel
Mulher lê um livro flutuando nas águas do Mar Morto, em Israel


Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

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