Introdução à física/Mecânica dos fluidos/Densidade

Densidade é um conceito que determina a massa de um corpo relacionando-a com seu volume. Fisicamente:

$d=\frac{m}{V}$

Em que:

• d é a densidade, em quilogramas por metros cúbicos (kg/m³);
• m é a massa, em quilogramas (kg);
• V é o volume, em metros cúbicos (m³).

Grandezas relacionadas

Existem grandezas relacionadas à densidade. São elas:

• Massa específica ou densidade absoluta (ρ) - usada para substâncias;

$\rho =\frac{m}{V}$

• Peso específico (μ) - usado para substâncias;

$\mu =\frac{P}{V}$

Para:

• ρ, a massa específica, em quilogramas por metro cúbico (kg/m³);
• μ, o peso espeífico, em newtons por metro cúbico (N/m³);
• m, a massa, em quilogramas (kg);
• V, o volume, em metros cúbicos (m³);
• P, o peso, em newtons (N).

Densidade dos gases

A densidade de um gás, pode ser dada, também, pela seguinte fórmula:

$d=\frac{Mp}{TR}$

Onde:

• d é a densidade, em quilogramas por metros cúbicos (kg/m³);
• M é a quantidade de matéria, em moles (mol);
• p é a pressão, em pascais (Pa);
• T é a temperatura, em kelvins (K°);
• R é a constante dos gases reais, equivalente a 8,31 (N/m²).m³/mol.K.

Densidade e as fases físicas

Pelo valor da densidade, pode-se concluir que:

• Uma substância x em fase sólida, apresenta o valor da densidade mais alto entre suas fases;
• Uma substância x em fase líquida, apresenta o valor intermediário de densidade;
• Uma substância x em fase gasosa, apresenta a densidade mais baixa entre suas fases.

Entretanto, podem existir substâncias na fase sólida, por exemplo, que apresentam massa específica menores que outras substâncias na fase líquida. Deste modo, em condições normais de temperatura e pressão (CNTP), temos:

Substância	Massa específica (kg/m3)	Fase
Ouro	19 300	Sólida
Ferro	7874
Zinco	7140
Silício	2330
Mercúrio	13534	Líquida
Ácido sulfúrico	1840
Água oxigenada	1450
Água	1000
Dióxido de carbono	1,9	Gasosa
Gás oxigênio	1,4
Metano	0,7
Gás hidrogênio	0,09

Vários elementos em um recipiente

Além disso, quando temos vários fluidos em um recipiente, sempre o de maior densidade é o que permanecerá no fundo do recipiente, e o de menor, no topo. Os fluidos intermediários seguem a sequência, do de menor densidade para o de maior, do topo ao fundo. Corpos sólidos também seguem esta regra quando estão juntos à fluidos, em que é imposta a força de empuxo.