Densidad, peso específico y densidad relativa

Descripción general

Densidad ($\rho$) es la masa por unidad de volumen y es una propiedad física fundamental utilizada para caracterizar sustancias. A una temperatura y presión dadas, la densidad es constante para un material puro, lo que la hace útil para la identificación y cálculos de ingeniería.

Gravedad Específica (SG), también llamada densidad relativa, es la relación adimensional entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua a una temperatura de referencia — típicamente 4 °C donde el agua alcanza su densidad máxima de 1000 kg/m³.

Peso Específico ($\gamma$) es el peso gravitacional por unidad de volumen, que vincula la densidad con la aceleración local de la gravedad.

Fórmulas Clave

Density

$\rho = \frac{m}{V}$

Masa dividida por volumen. La unidad SI es kg/m³; la unidad imperial es slugs/ft³ (aunque lbm/ft³ es común en la práctica).

Gravedad Específica

$SG = \frac{\rho_{\text{substance}}}{\rho_{\text{H}_2\text{O}}}$

Debido a que SG es adimensional, su valor es idéntico en los sistemas SI e Imperial. Para sólidos y líquidos, la referencia es el agua; para gases, la referencia es típicamente aire seco a NTP (20 °C, 1 atm), donde $\rho_{\text{air}} \approx 1.204\;\text{kg/m}^3$.

Peso Específico

$\gamma = \rho \cdot g$

donde $g$ = 9.807 m/s² (SI) o 32.174 ft/s² (Imperial).

Volumen Específico

El volumen específico es el recíproco de la densidad:

$\nu = \frac{1}{\rho}$

La unidad SI es m³/kg. En unidades de ingeniería imperiales, puede expresarse como ft³/slug cuando la densidad está en slugs/ft³.

Variables

Conversiones de Unidades

• 1 slug = 32.174 lbm = 14.594 kg
• 1 kg = 2.2046 lbm = 6.852 × 10⁻² slugs
• Agua a 4 °C: 1000 kg/m³ = 1.940 slugs/ft³ = 62.4 lb/ft³

Gravedad específica de sustancias comunes

Peso específico de materiales comunes

Tablas de fuente original restauradas

Las siguientes tablas se restauran de la página de fuente original para preservar los datos de referencia completos.

Gravedades específicas de sustancias comunes

Peso Específico de Materiales Comunes

Notas de Ingeniería

• Masa vs. peso: La densidad usa masa (kg, slugs); el peso específico usa fuerza (N, lbf). Confundir la libra-masa (lbm) y la libra-fuerza (lbf) es una fuente común de error en los cálculos imperiales.
• Dependencia de la temperatura: La densidad cambia con la temperatura. El agua es una excepción a 4 °C, donde alcanza su densidad máxima. Siempre anote la temperatura de referencia al reportar la gravedad específica o la densidad.
• Dependencia de la presión: Para líquidos y sólidos el efecto es pequeño. Para gases, la densidad depende fuertemente de la presión — use la ley de los gases ideales ($\rho = p / (R\,T)$) o modelos de gases reales según sea necesario.
• SG para líquidos: Debido a que el valor de SG es igual a la densidad en g/mL (o Mg/m³), proporciona una forma rápida de estimar la densidad sin conversión de unidades.
• Compuestos y aleaciones: Los valores tabulados de SG son para materiales puros. Las aleaciones, polímeros y compuestos varían con la composición y el procesamiento.

Referencias

• Engineering ToolBox — Densidad, Peso Específico y Gravedad Específica