Cuál es la densidad del aire y cómo se calcula

Los cuerpos en cualquiera de sus estados ocupan masa. La cantidad de masa ocupada por los cuerpos se pueden medir y, concretamente, su medida se expresa de la siguiente manera: d=m/v. Aunque hablar de ello es complejo, se sabe que la densidad del aire es menor que la de otros cuerpos, por ejemplo, el agua. […]
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Los cuerpos en cualquiera de sus estados ocupan masa. La cantidad de masa ocupada por los cuerpos se pueden medir y, concretamente, su medida se expresa de la siguiente manera: d=m/v. Aunque hablar de ello es complejo, se sabe que la densidad del aire es menor que la de otros cuerpos, por ejemplo, el agua. ¿Quieres conocer más acerca de ¿Cuál es la densidad del aire y cómo se calcula? Te lo contamos.

Densidad del aire

Cuál es la densidad del aire

La densidad del aire viene siendo la cantidad de masa de aire por unidad de volumen. En tal sentido, las personas en el interior del avión no tendrán preocupación alguna porque la densidad será la apropiada. Entonces se puede decir que la densidad del aire dentro del avión se resiste de acuerdo a la fuerza aplicada (la resistencia, la tracción, la sustentación, etc.) a ella.

Manos conexión con el planeta

La fuerza en el interior del avión y la potencia del motor pueden verse afectada si se disminuye la masa del aire por volumen. Así pues, a mayor altura la densidad del aire disminuye, y es cuando el avión se limita operacionalmente.

Por otro lado, existen dos elementos importantes que se deben tomar en cuenta en el estudio de la densidad del aire, estos son: la variación de la presión y la temperatura según la altura.

En la medida que se eleva a la atmósfera la temperatura va variando, cuanto más entremos a ella la temperatura desciende. Es decir, la temperatura es inversamente proporcional a la altura. Por cada 1000 metros ascendidos la temperatura disminuye alrededor de 6,5 grados centígrados. Luego que se llega a los 11 mil pies la temperatura se mantiene constante, en unos -56,5 grados centígrados.

Mujer soplando diente de leon

Otro factor que se ve afectado en la medida que se asciende a la atmosfera es la presión (aquella fuerza aplicada por superficie). Por lo cual, cuando más altura haya la presión atmosférica disminuirá (1 pulgada por cada 1000 pies). Además, la medida hectopascales también se considera para calcularla.

Las leyes de la Física aplicadas a la densidad del aire

Con lo dicho anteriormente se sabe que, según como esté la altura, la presión y la temperatura variarán; entonces, la densidad cambiará dependiendo de cómo estén ambas magnitudes.

Soplando velas

La Ley de Boyle establece que el volumen de un gas a temperatura constante es proporcional de manera inversa a la presión a la cual se somete. Es decir, habrá un menor volumen cuando se aplique la misma presión a una determinada cantidad de gas.

Según lo visto sobre la ley mencionada y lo que se ha hablado hasta ahora se deduce que: dependiendo de la presión ejercida, la densidad puede aumentar o disminuir. Además, al aplicar calor a un cuerpo y este se dilata ocupará mayor volumen. En este sentido, la Ley de Gay-Lussac lo explica bien al decir que los gases se dilatan de acuerdo a la temperatura, y no depende de la naturaleza de estos.

Humo

Tomando en cuenta la Ley Gay-Lussac y la definición de densidad, se puede decir que cuanto más volumen ocupa una masa, menor será su densidad. En este sentido, cuanto mayor sea la temperatura (inversamente proporcional) la densidad del aire será menor; o a menor temperatura mayor es la densidad del aire.

Cual es la densidad del aire nino infla globo

Podemos entender de la mejor manera que la presión disminuye cuando la altura es menor y la temperatura disminuye. En este punto, ¿Cómo queda la densidad? La densidad del aire dependerá definitivamente de cuánta presión se le aplique, más que de la temperatura.

Cómo se calcula la densidad del aire

Estamos claro hasta ahora que la densidad del aire viene siendo la masa de aire por cada unidad de volumen, así que, cuando la altura es baja, la densidad es mayor. Además, existen dos elementos que pueden influir en ella: la temperatura y la humedad.

Modelo molecular

El tema de la densidad del aire es importante, porque se considera en varias áreas como en los diseños de aeronaves o en la aerodinámica de los vehículos. A continuación, conocerás los pasos para calcular la densidad del aire tomando en cuenta la Ley Ideal de Gas: P * V = n * R* T.

Otra manera de calcular la densidad del aire es formulando la ecuación anterior de esta manera: P*V = n*Rg*T, (P presión del gas, V es volumen, n son los moles, R constate de gas ideal, T la temperatura del gas en Kelvin). Cabe destacar que n representa a un mol, y en Química es usada para representar masa (su valor equivale a 6.023*1023 átomos).

Apuntes de física

Apliquemos la fórmula de la Ley de Gas Ideal y sustituyamos la densidad así: D (densidad) = n/V D = P/R*T. De acuerdo a esta fórmula D es la densidad, P la presión, R es la constante de gas y T es la temperatura. A continuación, para obtener un resultado se debe reemplazar las cantidades respectivas en la ecuación.

Con la fórmula D = P * M/ R* T se calculará la densidad del gas que va a depender de su masa molecular, y estar bajo unas condiciones determinadas de presión y temperatura (ambas serán directamente proporcionales). Es decir, cuando la masa molecular de un gas es menor su densidad es menor, y cuando es mayor la masa molecular entonces será más denso. Veamos un ejemplo:

Usemos el monóxido de carbono (CO) para aplicar la fórmula de la densidad del aire (la densidad del aire es de 273,15 K y 1 atmósfera de presión es 1,29 g/L), en este caso la presión y la temperatura se mantienen en las mismas condiciones. La ecuación quedaría así:
d = (1 atm * 28g/mol) / (0,082 (atm * L/K·mol) *273 K) = 1,25 g/L

Nos damos cuenta que no existe mucha diferencia, aunque la densidad es menor que el aire. Habíamos dicho que la densidad era de 1,29 g/L. Además, podemos aplicarlo a un gas más pesado como el hexafluoruro de azufre (SF6) con una densidad mayor y cuya masa molecular sería 146 g/mol. Entonces reemplazando valores, la fórmula quedaría así: d = (1 · 146) / (0,082 · 273) = 6,52 g/L.

Ya con todo lo que has visto hasta ahora tendrás mucho más claro qué es la densidad del aire y la fórmula que se aplica para calcularla. En la ciencia puede haber muchos ejemplos bajo este concepto. Y también te vendrá bien conocer cuál es la densidad del agua, que te explicamos en otro post:

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