Densidad de líquidos como propiedad intensiva de los materiales

Inmiscibles, como el agua y el aceite.

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En las conversaciones habituales de las personas es muy común escuchar "son muy diferentes, como el agua y el aceite", refiriéndose a cualidades y actitudes de personas con distinta forma de ser y actuar. En este post les presentaré una propiedad de las sustancias que están en el estado líquido, pero que se aplican a los otros estados de la materia, como lo es la Densidad.

^{Columna de densidades. Autor: Kelvinsong}

En la imagen anterior se representa la diversidad de sustancias líquidas que se separan unas de otras debido a las diferencias entre sus densidades relativas.  Esta columna de densidades contiene, desde abajo hacia arriba: sirope, sopa, agua, vino, aceite natural y aceite de oliva. Lo primero que se nos ocurre preguntar es ¿por qué no se mezclan? y a pesar que la respuesta es del dominio público, @azulear les presentará su punto de vista a través de un experimento muy sencillo.

En este ensayo experimental les presento un envase de vidrio que contiene en su gran mayoría agua y una pequeña proporción de aceite vegetal. Al agitar enérgicamente el contenido del frasco, los 2 líquidos parecieran mezclarse para formar una solución homogénea, pero al cabo de unos pocos segundos cada sustancia líquida comienza a "separarse" con un movimiento rápido de sus partículas. El agua comienza a ocupar la región de "abajo" y el aceite vegetal ocupa la zona superficial.

Esta particularidad se relaciona con una propiedad física-química conocida como Densidad y se expresa por medio de la ecuación D = m/V, donde
D es la Densidad, m es la masa de la sustancia y V es el volumen que ocupa el material en el envase que lo contiene.

También se puede hacer un experimento alternativo con envases individuales para cada líquido. Es importante que ocupen el mismo volumen de líquido dentro de cada frasco! Luego obtenemos la lectura de su masa con ayuda de una balanza digital y podemos calcular su densidad. En los trabajos publicados en internet, se encuentran los siguientes valores para las densidades de: agua salada = 1027 Kg/m³, agua = 1000 Kg/m³ y aceite vegetal = 920 Kg/m³.

¿Por qué se hunde más el envase con agua salada?

En el video se observa que cada líquido tiene el mismo volumen y al colocarlos en la balanza electrónica se obtienen diferentes lecturas. La de mayor masa se corresponde con el agua salada y por ende se espera que sea la de mayor densidad. Las sustancias con mayor densidad son las que se hunden rápidamente, por ejemplo si colocamos una esfera de cobre se iría al fondo instantáneamente por tener una densidad de 8960 Kg/m³.

       Aquí debo aclarar que el experimento de densidad por flotación que yo les estoy presentando es muy ajustado a mis condiciones experimentales, ya que utilizo frascos de vidrio que son extremadamente pesados, por lo que la línea de contenido de líquido siempre va a estar por debajo de la línea de flotación. Esto se mejora si se utiliza un envase plástico de menor peso y tamaño.

Observación: Los audios, videos y fotografías presentados en este post son producciones originales de @azulear

         Los estados de la materia están estrechamente ligados a las fuerzas de cohesión de sus nubes electrónicas y se rigen por leyes y postulados de Física y Química, pero el parámetro de Densidad, que es una propiedad inherente de cada sustancia, lo podemos obtener de manera directa a partir de un cálculo matemático con datos experimentales basados en algo tan sencillo como estas demostraciones.

Te recomiendo las siguientes referencias sobre este tema:

Propiedades de los sólidos, líquidos y gases.

Densidad

Densidad de líquidos

Picnómetro

Determinación de la densidad de líquidos

Hundimiento y flotación.