Gravedad específica: cuando la gravedad misma no es lo suficientemente específica

La gravedad específica de una sustancia es la razón de su densidad a una sustancia de referencia especificada. Esta relación es un número puro, que no contiene unidades.

Si la relación de gravedad específica para una sustancia dada es menor que 1, eso significa que el material flotará en la sustancia de referencia. Cuando la relación de gravedad específica para un material dado es mayor que 1, eso significa que el material se hundirá en la sustancia de referencia.

Esto está relacionado con el concepto de flotabilidad. El iceberg flota en el océano (como en la imagen) porque su gravedad específica en referencia al agua es inferior a 1.

Este aumento vs. El fenómeno de hundimiento es la razón por la que se aplica el término "gravedad específica", aunque la gravedad en sí misma no juega un papel significativo en este proceso. Incluso en un sustancialmente diferente campo gravitacional, las relaciones de densidad no cambiarían. Por esta razón, sería mucho mejor aplicar el término "densidad relativa" entre dos sustancias, pero por razones históricas, el término "gravedad específica" se ha quedado.

Para fluidos, la sustancia de referencia suele ser el agua, con una densidad de 1.00 x 10³ kg / m³ a 4 grados centígrados (la temperatura más densa del agua), utilizada para determinar si el fluido se hundirá o flotará en el agua. En la tarea, generalmente se supone que esta es la sustancia de referencia cuando se trabaja con líquidos.

Para los gases, la sustancia de referencia suele ser aire normal a temperatura ambiente, que tiene una densidad de aproximadamente 1,20 kg / m³. En la tarea, si la sustancia de referencia no está especificada para un problema de gravedad específico, generalmente es seguro asumir que la está utilizando como sustancia de referencia.

La gravedad específica (SG) es una relación de la densidad de la sustancia de interés (ρ_yo) a la densidad de la sustancia de referencia (ρ_r). (Nota: El símbolo griego rho, ρ, se usa comúnmente para representar la densidad.) Eso se puede determinar usando la siguiente fórmula:

SG = ρ_yo ÷ ρ_r = ρ_yo / ρ_r

Ahora, considerando que la densidad se calcula a partir de masa y volumen a través de la ecuación ρ = metro/V, esto significa que si tomara dos sustancias del mismo volumen, el SG podría reescribirse como una proporción de sus masas individuales:

SG = ρ_yo / ρ_r

SG = metro_yo/ V / metro_r/ V

SG = metro_yo / metro_r

Y, desde el peso W = mg, eso lleva a una fórmula escrita como una relación de pesos:

SG = metro_yo / metro_r

SG = metro_yosol / metro_rsol

SG = W_yo / W_r

Es importante recordar que esta ecuación solo funciona con nuestra suposición anterior de que el volumen de los dos sustancias es igual, entonces cuando hablamos de los pesos de las dos sustancias en esta última ecuación, es el peso de volúmenes iguales de las dos sustancias.

Entonces, si quisiéramos averiguar la gravedad específica del etanol en el agua, y sabemos el peso de uno galón de agua, entonces necesitaríamos saber el peso de un galón de etanol para completar el cálculo. O, alternativamente, si supiéramos la gravedad específica del etanol al agua, y supiéramos el peso de un galón de agua, podríamos usar esta última fórmula para encontrar el peso de un galón de etanol. (Y, sabiendo eso, podríamos usarlo para encontrar el peso de otro volumen de etanol mediante la conversión. Estos son los tipos de trucos que puedes encontrar entre los problemas de tarea que incorporan estos conceptos).

La gravedad específica es un concepto que se muestra en una variedad de aplicaciones industriales, particularmente en lo que se refiere a la dinámica de fluidos. Por ejemplo, si alguna vez ha llevado su automóvil a servicio y el mecánico le mostró cómo pequeñas bolas de plástico flotaban en su líquido de transmisión, ha visto la gravedad específica en acción.

Dependiendo de la aplicación específica en cuestión, esas industrias pueden usar el concepto con una sustancia de referencia diferente que el agua o el aire. Los supuestos anteriores se aplicaban solo a la tarea. Cuando está trabajando en un proyecto real, debe saber con certeza a qué se refiere su gravedad específica, y no debería tener que hacer suposiciones al respecto.