Densità – Spiegazione

La densità

La densità è una grandezza derivata dal rapporto tra massa e volume; esprime perciò la quantità di materia di un oggetto presente in un determinato volume dello stesso.

Si misura in kg/m^3: per esempio quella dell'acqua (a una temperatura di 4 °C, ovvero quando questa grandezza è massima e si trova allo stato liquido) è di 1000 kg/m^3; questa stessa unità di misura fa della densità una grandezza unitaria, perché derivata dal rapporto di altre due (un altro esempio è rappresentato dalla velocità, espressa tramite il rapporto tra lo spazio percorso e il tempo impiegato a percorrerlo).
Il valore della densità dipende da sostanza a sostanza e può assumere valori diversi in determinate condizioni di temperatura e di pressione: per esempio, quando aumenta la temperatura dell'olio, il suo volume aumenta leggermente e quindi la sua densità cala.

Tuttavia, la densità presenta specifiche relazioni rispetto alla massa e al volume della sostanza presa in esame:

- a parità di volume, è direttamente proporzionale alla massa, dato che quest'ultima si trova al numeratore nella frazione (d = m/v); ciò significa che quando la massa raddoppia, triplica ecc. vale lo stesso per la densità;

- a parità di massa, invece, è inversamente proporzionale al volume, dato che quest'ultima si trova al denominatore nella frazione (d = m/v); ciò significa che quando il volume raddoppia, allora la densità dimezza, mentre se lo stesso dimezza, allora la densità raddoppia.

Per quanto riguarda l'unità di misura, la densità può anche essere espressa mediante i g/cm^3.
In questo caso, quindi, quando bisogna passare da un'unità di misura all'altra è necessario eseguire un'equivalenza; generalmente, si può pensare che funzioni in maniera opposta rispetto alle normali: infatti, quando si passa dall'unità “maggiore” (kg/m^3) a quella “minore” (g/cm^3), non si deve moltiplicare, ma dividere, e quando si passa dalla minore alla maggiore si deve quindi moltiplicare.

Si moltiplica e si divide sempre per 1000, e si può dimostrare in questo modo:
1. Trasformiamo 1kg in 10^3 g e 1 m^3 in 10^6 cm^3
2. Dividiamo quindi 10^3 per 10^6 utilizzando le proprietà delle potenze con la stessa base ed esponenti differenti: sottraiamo quindi gli esponenti → 10 ^ 3-6= 10^(-3)
3. Abbiamo quindi ottenuto il risultato, ossia che per passare da kg/m^3 a g/cm^3 sia necessario dividere per 1000,

1 kg 10^3 g
-------------- = ------------------- = 10^3/10^6 g/cm^3 = 10^(-3) g/cm^3
1 m^3 10^6 cm^3

Analogamente, ma svolgendo il passaggio inverso, si può dimostrare anche passando da g/cm^3 a kg/m^3, in cui quindi è necessario moltiplicare per 1000 (infatti la densità dell'acqua è 1000kg/m^3, ma 1 g/cm^3).