Che cos’è la densità?

Archimede aveva usato il concetto di densità per esporre la frode. La densità è una proprietà fisica della materia che esprime una relazione tra massa e volume. Più massa contiene un oggetto in un dato spazio, più è denso. È importante ricordare, però, che questa relazione non è solo su quanto strettamente imballati insieme gli atomi di un elemento o le molecole di un composto sono. La densità è anche influenzata dalla massa atomica di un elemento o composto. Poiché diverse sostanze hanno densità diverse, le misurazioni della densità sono un mezzo utile per identificare le sostanze.

Ad esempio, come si potrebbe distinguere una tonnellata metrica di piume contro una tonnellata metrica di mattoni, mostrato in Figura 1, se non si poteva vederli?

Una tonnellata metrica di piume o mattoni avrà una massa identica di 1.000 chilogrammi (una tonnellata metrica). Tuttavia, una tonnellata metrica di piume occuperà un volume di quasi 400 milioni di cm3 (circa le dimensioni di quattro camion rimorchio del trattore), mentre una tonnellata metrica di mattoni occuperà solo mezzo milione di cm3 (circa le dimensioni di una TV a grande schermo). I mattoni sono più densi delle piume perché la loro massa è confezionata in un volume più piccolo. Questa relazione tra la massa e il volume di una sostanza è ciò che definisce la proprietà fisica della densità:

La densità è definita come il rapporto tra la massa di un oggetto e il suo volume, come mostrato nell’equazione sopra. Poiché è un rapporto, la densità di un materiale rimane la stessa indipendentemente dalla quantità di quel materiale presente. La densità è quindi chiamata proprietà intensiva della materia. La massa è la quantità di materia contenuta in un oggetto ed è comunemente misurata in unità di grammi (g). Volume è la quantità di spazio occupato da una quantità di materia ed è comunemente espressa in centimetri cubici (cm3) o in millilitri (ml) (1cm3 = 1 ml). Pertanto, le unità comuni utilizzate per esprimere la densità sono grammi per millilitri (g/ml) e grammi per centimetro cubo (g/cm3).

Diamo un’occhiata ad un esempio. Un mattone tipico ha una massa di 2.268 g e occupa un volume di 1.230 cm3. Usando l’equazione sopra, possiamo calcolare la densità del mattone:

La densità può talvolta essere confusa nella nostra mente con il peso perché il più denso di due oggetti di volume uguale sarà più pesante. Ricorda, però, che è la relazione tra massa e volume che determina la densità e non il volume o la massa da solo, o anche quanto siano strettamente imballati gli atomi o le molecole. Guarda la tabella 1 per esempi della densità delle sostanze comuni.

Density of Some Common Substances
Substance	Density(g/cm3)
Air	0.0013
Feathers	0.0025
Pine	0.5
Ice	0.92
Water	1.00
Bricks	1.84
Aluminum	2.70
Steel	7.80
Silver	10.50
Oro	19.30

Tabella 1: Densità di sostanze comuni.