Volumen es la cantidad de espacio que una sustancia ocupa en tres dimensiones, ya sea que esa cantidad se mida en centímetros cúbicos, yardas cúbicas u otra unidad de volumen. La sustancia puede ser sólida, líquida o gaseosa. El peso o la masa no juegan ningún papel en la consideración del volumen. Si se desea conocer la densidad de una sustancia que ocupa un volumen, se debe introducir masa.
La ecuación
La relación matemática entre densidad y volumen es simple.
La ecuación matemática es D = M /V. La densidad es igual a la masa, ya sea en gramos, libras u otra unidad, dividida por el volumen que ocupa la masa. Si una pieza de metal pesa 25 gy tiene un volumen de 5 cm cúbicos, su densidad es de 25 g /5 cm cúbicos = 5 g por cm cúbico.
Ley de gases ideal
La La ley de los gases ideales ilustra cómo si una ecuación contiene volumen, el término densidad podría reemplazarlo por un buen efecto. Esa ley de gas normalmente lee PV = nRT, donde P es presión, n es el número de moles de gas bajo consideración, R es la constante de gas ideal y T es la temperatura. Ahora el número de moles está relacionado con la masa o el peso y puede escribirse n = m /MW, donde m es la masa de gas y M es su peso molecular. La ecuación de los gases ideales puede entonces escribirse PV = (m /M) RT.
Convertir volumen en densidad
Dividiendo ambos lados de la ecuación por el volumen, V, encontramos P = (m /MV) RT. Combinando la ecuación 1 con la ecuación 4, obtenemos P = (D /M) RT.
Hemos eliminado efectivamente el volumen de la ecuación, reemplazándola por densidad. Hemos convertido el volumen en densidad. Esta forma de la ley de los gases ideales se puede usar convenientemente si conoce la masa de gas presente, en lugar de su volumen. Por supuesto, puede volver a convertirlo en volumen simplemente invirtiendo el proceso.
Unidades Razonables
Al convertir el volumen a densidad, es razonable usar unidades comúnmente empleadas y proporcionalmente razonables. Por ejemplo, aunque es posible hacerlo, nadie informa habitualmente la densidad en gramos por yarda cúbica, o libras por centímetro cúbico. Las unidades más estándar son gramos por centímetro cúbico y libras por yarda cúbica. Esto se debe a que un pequeño volumen de material generalmente pesa poco, y se emplearán tan pocas unidades de peso cuando se utilicen volúmenes más pequeños. Las masas más grandes requieren volúmenes más grandes.
Sistemas de medición coherentes
Por último, las unidades métricas de masa deben usarse con unidades métricas de volumen, en lugar de las unidades "inglesas" estándar, y así sucesivamente. El uso de litros para llamadas de volumen para kilogramos en lugar de libras. Por otro lado, el uso de cuartos de galón requiere el uso de onzas, en lugar de mililitros, en el caso de líquidos.
