Cómo calcular la relación de densidad

en general, una razón compara dos cantidades que tienen las mismas unidades, con el fin de determinar el valor numérico que relaciona las dos cantidades.

Por ejemplo, es común en las recetas de pasteles que los ingredientes tengan que incluirse en proporciones de peso. el peso del azúcar en el pastel debe ser igual al peso de la harina, pero eso no significa que se agregarán en volúmenes iguales. ¿porqué es eso?

primero, la fórmula de densidad de masa general es la masa que ocupa una unidad de volumen, por unidad de volumen. una densidad es simplemente una forma de describir cómo se distribuye algún material. Hay muchos tipos de densidades: cualquier cantidad que se describe como una cantidad por unidad de área, volumen u otra unidad espacial es una densidad.

Es útil recordar las densidades de algunos materiales comunes como referencia al comparar otros materiales. la densidad del agua es de 1 g / ml, y la densidad del aire a presión y temperatura estándar es de alrededor de 1,18 veces ^10-3 g / cm ³ .

El cálculo de la densidad del aire depende de varios factores, como la presión atmosférica, p , y la temperatura, t . La ley de los gases ideales es la mejor manera de determinar la relación entre presión, temperatura y densidad del aire, ρ .

la ley de los gases ideales es: p _ = rt_ρ , donde las tres cantidades físicas están relacionadas por la constante de gas específica para aire seco, r ( r = 287.058 j / kg k, para p en unidades de pascales, t en unidades de grados Kelvin , y ρ en kg / m ³ ).

a partir de esta ecuación, podemos reorganizar rápidamente las variables para ver cómo cambia la densidad del aire en función de la presión y la temperatura. después de reorganizar obtenemos: ρ = p / rt . Al hacer esto, podemos ver rápidamente qué sucede cuando una de las cantidades físicas cambia.

mantengamos la presión constante y veamos qué sucede si la temperatura cambia. Si la temperatura aumenta, el denominador aumentará mientras el numerador permanece constante. Esto significa que la densidad del aire disminuiría. Del mismo modo, si la presión aumenta mientras la temperatura se mantiene constante, la densidad del aire aumentaría.

Es útil recordar estas relaciones, o simplemente la ley de los gases ideales, para poder determinar rápidamente cómo la densidad del aire depende de factores ambientales como la presión y la temperatura.

También puede ser útil calcular las proporciones de densidad del aire para determinar si los factores ambientales han aumentado o disminuido para dar como resultado el cambio de densidad.

Una relación de densidad es simplemente una forma de comparar dos densidades que están en las mismas unidades. comúnmente, las densidades de sólidos y líquidos se comparan con la densidad del agua. para gases, la comparación estándar es aire. Esta relación tiene un nombre especial debido a la estandarización: gravedad específica .

Por lo tanto, las gravedades específicas no tienen unidades, y son simplemente un factor numérico que puede multiplicarse por el medio de estandarización (agua o aire dependiendo del material que esté considerando), para determinar la densidad del material.

¿Qué hay del pastel? ¿Cómo podemos determinar cuánto azúcar y harina necesita nuestro pastel? recuerde que los pesos de los dos deben ser similares, pero eso no significa que podamos volcar una taza de cada uno en nuestra masa.

la densidad del azúcar granulada es de 0.85 g / cm ³ , y la densidad de la harina para todo uso es de 0.53 g / cm ³ . inmediatamente, podemos calcular la relación de densidad de azúcar a harina: 0.85 / 0.53 = 1.6. De esto, sabemos que en el mismo volumen de azúcar y harina, el azúcar será 1,6 veces más pesado.

así que si una receta pide 1 taza de azúcar, necesitamos agregar 1,6 tazas de harina para todo uso para que la proporción se mantenga y nuestro pastel se eleve correctamente.

Está claro que las proporciones son una excelente manera de determinar rápidamente cómo se relacionan entre sí las masas y los volúmenes de diferentes materiales.