Cómo calcular la densidad basada en temperatura

Escrito por johnmcgee ; última actualización: February 01, 2018
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Para los gases, se puede calcular la densidad de temperatura utilizando la ecuación ideal de los gases, PV = nRT. Aquí, P es la presión, V es el volumen, n es la cuenta molecular, T es la temperatura absoluta y R es una constante de proporcionalidad que se aplica a todos los gases. Sin embargo, tendrías que convertir la relación n/V a masa por unidad de volumen con el fin de obtener la densidad en el sentido convencional. Eso significa introducir masa por molécula. Alternativamente, puedes resolver la densidad, ?, más directamente con la ecuación P = ?RT, donde R es una constante que varía por gas. Para líquidos y sólidos, el cálculo de cambio de densidad desde el cambio de temperatura es más directo.

Gases

Convierte la temperatura del gas a una escala de temperatura absoluta mediante la conversión de la lectura de Fahrenheit o Celsius a Kelvin (K). Convierte Fahrenheit, F, de la siguiente manera: (F - 32) * 5/9 + 273. Convierte Celsius, C, así: C + 273.

Convierte la presión del gas a Pascales. Un Pascal es igual a 1 Newton por metro cuadrado. Un Newton es una unidad de fuerza igual a aproximadamente 0,225 libras (0,10125 kg). Por ejemplo, convierte milímetros de mercurio a Pascales multiplicando por 133,3. Convierte atmósferas a pascales multiplicando por 101,325.

Identifica la constante individual del gas, R (ver Recursos). A diferencia de la constante universal de los gases, que se aplica para todos los gases, una constante individual de gas evita tener que tratar con la cuenta molecular o moles. A diferencia de la constante del gas universal, ésta varía de gas a gas.

Calcula la densidad usando la ecuación ? = P / RT. Por ejemplo, para el aire en 1 atmósfera y una temperatura de 293 grados Kelvin, la densidad es de 101,326 / (286,9 * 293) = 1,21 kg/m^3 = 0,00121 g/cm^3. Aquí, ^3 significa al cubo.

Líquidos y sólidos

Determina la densidad del líquido o sólido en alguna temperatura base dividiendo la masa por el volumen.

Determina el cambio de temperatura desde la temperatura base. Denótalo como T2 - T1, donde T1 es la temperatura inicial.

Resuelve para el cambio en el volumen del líquido y el cambio en la longitud del sólido utilizando las fórmulas V2 - V1 = V1 * ? * (T2 - T1) y L2 - L1 = L1 * ? * (T2 - T1), respectivamente. Aquí, V1 y L1 son el volumen del líquido y de la longitud del sólido en la temperatura base T1 base. ? es el coeficiente de expansión de volumen, y ? es el coeficiente de expansión lineal. Puedes encontrar ambos en tablas de la composición respectiva del material líquido o sólido (ver Recursos). Asegúrate de que tus unidades de temperatura, longitud y volumen coincidan con los de los coeficientes de expansión.

Multiplica la densidad en el paso 1 por [1 + (V2 - V1) / V1] para el líquido y por [1 + (L2 - L1) / L1]^3 para el sólido. Aquí, ^3 significa al cubo. El resultado es la nueva densidad en temperatura T2 del sólido o líquido.

Consejos

La ecuación ideal del gas es un modelo apropiado para los gases de menos de 10 atmósferas, o 150 PSI, como se discute en "Química" de Raymond Chang.

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