Come Calcolare la Densità

Co-redatto da Jessie Antonellis-John

La densità di un oggetto è definita dal rapporto fra la sua massa e il volume. Il concetto di densità viene utilizzato in diversi ambiti, dalla geologia alla fisica, e in molti altri campi della scienza. La densità è in grado di indicare, fra le altre cose, se un oggetto può galleggiare quando viene immerso nell'acqua, cioè quando ha una densità inferiore a 1 grammo per centimetro cubo. L'unità di misura standard della densità è g/cm³ (grammi per centimetro cubo) o Kg/m³ (chilogrammi per metro cubo), in base al sistema di riferimento adottato.

Parte 1

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Individuare i Valori delle Variabili da Utilizzare

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Misura la massa dei tuoi strumenti di lavoro prima di iniziare. Se hai la necessità di calcolare la densità di un liquido o soprattutto di un gas, dovrai conoscere precisamente la massa del relativo contenitore. In questo modo potrai sottrarre la massa di quest'ultimo al peso totale per poter individuare la massa dell'oggetto o dell'elemento di cui desideri calcolare la densità.^{[1]
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- Posiziona il contenitore vuoto (che può essere un becher, un barattolo di vetro o un qualsiasi altro recipiente) su una bilancia, quindi prendi nota del peso espresso in grammi.
- Alcune bilance permettono di impostare come "tara" il peso misurato. Se questo è il tuo caso, posiziona il recipiente vuoto sul piatto della bilancia, quindi premi il tasto "tara" in modo che la lettura del peso rilevato dalla bilancia venga riportato automaticamente a zero. A questo punto potrai misurare il peso di qualsiasi cosa riporrai nel recipiente, senza che la massa di quest'ultimo interferisca nella lettura.
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Posiziona l'oggetto di cui vuoi calcolare la densità sul piatto della bilancia per poterne misurare la massa. Puoi pesarlo direttamente se si tratta di un solido oppure puoi utilizzare un apposito contenitore se si tratta di un liquido o di un gas. Prendi nota della sua massa e, se occorre, sottrai dal peso rilevato quello del contenitore che hai utilizzato.^{[2]
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Converti la massa in grammi se necessario. Alcune bilance utilizzano una scala di misurazione diversa da quella dei grammi. Se la bilancia utilizzata non usa i grammi, dovrai convertire il peso rilevato moltiplicandolo per l'apposito coefficiente di conversione.
- Ricorda che 1 oncia è pari a circa 28,35 grammi e 1 libbra britannica è pari a circa 453,59 grammi.
- In questi casi dovrai moltiplicare il peso rilevato per 28,35 se devi convertire le once in grammi oppure per 453,59 se devi convertire le libbre britanniche in grammi.
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Calcola il volume dell'oggetto in esame ed esprimilo in centimetri cubi. Se sei fortunato e stai cercando di calcolare la densità di un solido perfettamente regolare, dovrai semplicemente misurare la sua lunghezza, larghezza e altezza esprimendo queste tre grandezze in centimetri. A questo punto ti basterà moltiplicare fra loro i tre valori ottenuti per scoprire il volume dell'oggetto.^{[3]
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Determina il volume di un solido non regolare. Se stai lavorando con un liquido, puoi utilizzare un cilindro graduato o un becher per calcolare il volume. Se invece si tratta di un solido con una forma irregolare, per calcolarne il volume, dovrai utilizzare la formula corretta oppure immergerlo nell'acqua.
- Ricorda che 1 millilitro è pari a 1 centimetro cubo. Questa equazione rende il calcolo del volume dei liquidi e dei gas molto semplice.
- Esistono diverse formule matematiche che permettono di calcolare il volume di un prisma rettangolare, di un cilindro, di una piramide e di molti altri solidi.
- Se l'oggetto in esame è un solido irregolare costituito da un materiale impermeabile, per esempio un pezzo di roccia, puoi calcolarne il volume immergendolo nell'acqua e misurando di quanto il livello di quest'ultima si innalza a causa del dislocamento. Il principio di Archimede afferma che un oggetto immerso in acqua sposta una quantità di liquido pari al proprio volume. Basandosi su questa informazione puoi calcolare il volume del tuo oggetto semplicemente sottraendo al volume totale (rilevato dopo aver immerso l'oggetto nell'acqua) quello del liquido iniziale.^{[4]
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Parte 2

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Usare l'Equazione della Densità

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Dividi la massa dell'oggetto in esame per il suo volume. Puoi eseguire i calcoli a mano oppure avvalerti dell'aiuto di una calcolatrice. Calcola il rapporto fra la massa dell'oggetto, espressa in grammi, e il suo volume (espresso in centimetri cubi). Per esempio, se un oggetto pesa 20 grammi e ha un volume di 5 centimetri cubi, la sua densità sarà pari a 4 grammi per centimetro cubo.^{[5]
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Riporta il risultato finale utilizzando l'approssimazione corretta. Normalmente quando si effettuano misurazioni reali difficilmente si ottengono dei numeri interi, a differenza di quello che accade quando si risolvono problemi a livello scolastico. Per questo motivo quando andrai a calcolare il rapporto fra la massa e il volume dell'oggetto studiato otterrai un risultato composto da un gran numero di decimali.
- In questi casi reali consulta la persona di riferimento (un professore, un tuo superiore, eccetera) per scoprire di quale precisione ha bisogno per effettuare i calcoli.
- Normalmente, applicare un arrotondamento alla seconda o terza cifra decimale dovrebbe essere più che sufficiente. Seguendo questa regola se il risultato che hai ottenuto è 32,714907, dovrai arrotondarlo come segue: 32,71 o 32,715 g/cm³.
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Comprendi il significato della densità in ambito pratico. Normalmente la densità di un oggetto è in relazione a quella dell'acqua (che è pari a 1 g/cm³). Se la densità è maggiore a 1 g/cm³, l'oggetto in esame affonderà se immerso in acqua. In caso contrario galleggerà.
- La medesima relazione è valida anche nel caso dei liquidi. Per esempio, è noto che l'olio galleggia sull'acqua dato che ha una densità inferiore a quest'ultima.
- La gravità specifica (o densità relativa) è una grandezza adimensionale definita dal rapporto fra la densità di un oggetto e la densità dell'acqua (o di un'altra sostanza). Dato che le unità di misura del numeratore e del denominatore della frazione sono le stesse, il risultato finale è un semplice coefficiente che rappresenta una massa relativa. La gravità specifica viene utilizzata in ambito chimico per determinare la concentrazione di una determinata sostanza all'interno di una soluzione.^{[6]
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