Densidad relativa

La densidad relativa , también llamada gravedad específica , ^{[ 1 ] [ 2 ]} es una magnitud adimensional definida como la relación entre la densidad (masa dividida por volumen) de una sustancia y la densidad de un material de referencia dado. La gravedad específica para sólidos y líquidos casi siempre se mide con respecto al agua en su punto más denso (a 4 °C o 39,2 °F ); para los gases, la referencia es el aire a temperatura ambiente ( 20 °C o 68 °F ). El término "densidad relativa" (abreviado rd o RD ) es el preferido en el SI , mientras que el término "gravedad específica" se está abandonando gradualmente. ^{[ 3 ]}    

Si la densidad relativa de una sustancia es menor que 1, entonces es menos densa que la sustancia de referencia; si es mayor que 1, entonces es más densa que la sustancia de referencia. Si la densidad relativa es exactamente 1, entonces las densidades son iguales; es decir, volúmenes iguales de ambas sustancias tienen la misma masa. Si la sustancia de referencia es agua, entonces una sustancia con una densidad relativa (o gravedad específica) menor que 1 flotará en ella. Por ejemplo, un cubo de hielo, con una densidad relativa de aproximadamente 0,91, flotará. Una sustancia con una densidad relativa mayor que 1 se hundirá.

La temperatura y la presión deben especificarse tanto para la muestra como para la referencia. La presión es casi siempre 1 atm (101,325 kPa ). Cuando no lo es, es más común especificar la densidad directamente. Para la gravedad específica, la temperatura de referencia para el agua suele ser 4  °C (39,2  °F) porque es el punto donde el agua es más densa (1 g/cm³), pero 15  °C (59  °F), 15,6  °C (60  °F) o 20  °C (68  °F) también son estándares comunes, dependiendo de la industria (como la cervecera o la petrolera). En la práctica cervecera británica, la gravedad específica, como se especificó anteriormente, se multiplica por 1000. ^{[ 4 ]} La gravedad específica se usa comúnmente en la industria como un medio simple para obtener información sobre la concentración de soluciones de varios materiales como salmueras , peso del mosto ( jarabes , jugos, mieles, mosto de cerveza , etc. ) y ácidos.

Densidad relativa (${\displaystyle RD}$) o gravedad específica (${\displaystyle SG}$) es una magnitud adimensional , ya que es la relación de densidades o pesos. $${\displaystyle {\mathit {RD}}={\frac {\rho _{\mathrm {sustancia} }}{\rho _{\mathrm {referencia} }}},}$$ dónde${\displaystyle RD}$es la densidad relativa,${\displaystyle \rho _ {\mathrm {sustancia} }}$es la densidad de la sustancia que se está midiendo, y${\displaystyle \rho _{\mathrm {reference} }}$es la densidad de la referencia. (Por convención)${\displaystyle \rho }$(La letra griega rho denota densidad).

El material de referencia puede indicarse mediante subíndices:${\displaystyle RD_{\mathrm {sustancia/referencia} }}$que significa "la densidad relativa de una sustancia con respecto a una referencia ". Si la referencia no se indica explícitamente, normalmente se asume que es agua a 4  ° C (o, más precisamente, a 3,98  °C, que es la temperatura a la que el agua alcanza su máxima densidad). En unidades del SI , la densidad del agua es (aproximadamente) 1000 ^kg / m³ o 1 g / cm³ , lo que facilita especialmente los cálculos ^de densidad relativa: basta con dividir la densidad del objeto entre 1000 o 1, según las unidades.  

La densidad relativa de los gases se mide a menudo con respecto al aire seco a una temperatura de 20  °C y una presión absoluta de 101,325 kPa, que tiene una densidad de 1,205  kg/m³ ^. La densidad relativa con respecto al aire se puede obtener mediante: $${\displaystyle {\mathit {RD}}={\frac {\rho _ {\mathrm {gas} }}{\rho _{\mathrm {aire} }}}\approx {\frac {M_{\mathrm {gas} }}{M_{\mathrm {aire} }}},}$$ dónde${\displaystyle M}$es la masa molar y el signo de aproximadamente igual se usa porque la igualdad se cumple solo si 1 mol del gas y 1  mol de aire ocupan el mismo volumen a una temperatura y presión dadas, es decir, ambos son gases ideales . El comportamiento ideal generalmente solo se observa a presiones muy bajas. Por ejemplo, un mol de un gas ideal ocupa 22,414 L a 0  °C y 1 atmósfera, mientras que el dióxido de carbono tiene un volumen molar de 22,259 L en esas mismas condiciones.

Las sustancias con una gravedad específica (GE) mayor que 1 son más densas que el agua y, sin tener en cuenta los efectos de la tensión superficial , se hunden en ella. Las sustancias con una GE menor que 1 son menos densas que el agua y flotan sobre ella. En el ámbito científico, la relación entre masa y volumen se suele expresar directamente en términos de la densidad (masa por unidad de volumen) de la sustancia estudiada. Es en la industria donde la gravedad específica encuentra una amplia aplicación, a menudo por razones históricas.

La gravedad específica real de un líquido se puede expresar matemáticamente como: $${\displaystyle SG_{\mathrm {verdadero} }={\frac {\rho _{\mathrm {muestra} }}{\rho _{\mathrm {H_{2}O} }}},}$$ dónde${\displaystyle \rho _{\mathrm {muestra} }}$es la densidad de la muestra y${\displaystyle \rho _ {\mathrm {H_{2}O} }}$es la densidad del agua.

La gravedad específica aparente es simplemente la relación entre los pesos de volúmenes iguales de muestra y agua en el aire: $${\displaystyle SG_{\mathrm {aparente} }={\frac {W_{\mathrm {A} ,{\text{muestra}}}}{W_{\mathrm {A} ,\mathrm {H_{2}O} }}},}$$ dónde${\displaystyle W_{A,{\text{muestra}}}}$representa el peso de la muestra medido en el aire y${\displaystyle {W_{\mathrm {A} ,\mathrm {H_{2}O} }}}$el peso de un volumen igual de agua medido en el aire.

Se puede demostrar que la gravedad específica real se puede calcular a partir de diferentes propiedades: $${\displaystyle SG_{\mathrm {true} }={\frac {\rho _{\mathrm {muestra} }}{\rho _{\mathrm {H_{2}O} }}}={\frac {\frac {m_{\mathrm {muestra} }}{V}}{\frac {m_{\mathrm {H_{2}O} }}{V}}}={\frac {m_{\mathrm {muestra} }}{m_{\mathrm {H_{2}O} }}}{\frac {g}{g}}={\frac {W_{\mathrm {V} ,{\text{muestra}}}}{W_{\mathrm {V} ,\mathrm {H_{2}O} }}},}$$

donde g es la aceleración local debida a la gravedad, V es el volumen de la muestra y del agua (el mismo para ambos), ρ _muestra es la densidad de la muestra, ρ _{H 2 O} es la densidad del agua, W _V representa un peso obtenido en el vacío,${\displaystyle {\mathit {m}}_{\mathrm {muestra} }}$es la masa de la muestra y${\displaystyle {\mathit {m}}_{\mathrm {H_{2}O} }}$es la masa de un volumen igual de agua.

La densidad del agua y de la muestra varía con la temperatura y la presión, por lo que es necesario especificar las temperaturas y presiones a las que se determinaron las densidades o pesos. Las mediciones casi siempre se realizan a 1 atmósfera nominal (101,325  kPa ± variaciones debidas a cambios climáticos), pero como la gravedad específica generalmente se refiere a soluciones acuosas altamente incompresibles u otras sustancias incompresibles (como productos derivados del petróleo), las variaciones de densidad causadas por la presión generalmente se desprecian, al menos cuando se mide la gravedad específica aparente. Para los cálculos de gravedad específica real ( en vacío ), debe considerarse la presión atmosférica (véase más adelante). Las temperaturas se especifican mediante la notación ( T _s / T _r ), donde T _s representa la temperatura a la que se determinó la densidad de la muestra y T _r la temperatura a la que se especifica la densidad de referencia (agua). Por ejemplo, SG (20  °C/4  °C) se entendería como que la densidad de la muestra se determinó a 20  °C y la del agua a 4  °C. Teniendo en cuenta las diferentes temperaturas de muestra y de referencia, mientras que SG _{H 2 O} =1.000 000 (20  °C/20  °C), también es cierto que SG _{H 2 O} =0,998 2008 /0,9999720 =​0,998 2288 (20  °C/4  °C). Aquí, la temperatura se especifica utilizando la escala ITS-90 actual y las densidades ^{[ 5 ]} utilizadas aquí y en el resto de este artículo se basan en esa escala. En la escala IPTS-68 anterior, las densidades a 20  °C y 4  °C son0,998 2041 y0,999 9720 respectivamente, ^{[ 6 ]} lo que resulta en un valor SG (20  °C/4  °C) para el agua de0,998 232 .

Como el uso principal de las mediciones de gravedad específica en la industria es la determinación de las concentraciones de sustancias en soluciones acuosas y como estas se encuentran en tablas de SG versus concentración, es extremadamente importante que el analista ingrese en la tabla con la forma correcta de gravedad específica. Por ejemplo, en la industria cervecera, la tabla Plato enumera la concentración de sacarosa por peso frente a la verdadera SG, y originalmente era (20  °C/4  °C) ^{[ 7 ]} es decir, basada en mediciones de la densidad de soluciones de sacarosa hechas a temperatura de laboratorio (20  °C) pero referenciada a la densidad del agua a 4  °C que está muy cerca de la temperatura a la que el agua tiene su densidad máxima, ρ _{H 2 O} igual a 999,972  kg/m ³ en unidades SI (0,999972 g/cm³ ^en  unidades cgs o 62,43  lb/pie³  en unidades del sistema anglosajón . La tabla ASBC ^{[ 8 ]} que se utiliza actualmente en Norteamérica para mediciones de gravedad específica aparente a (20  °C/20  °C) se deriva de la tabla original de Plato utilizando el valor de Plato et al. para SG(20  °C/4  °C) =0,998 2343 . En las industrias del azúcar, los refrescos, la miel, los zumos de frutas y afines, la concentración de sacarosa en peso se toma de una tabla preparada por A. Brix , que utiliza SG (17,5  °C/17,5  °C). Como último ejemplo, las unidades SG británicas se basan en temperaturas de referencia y de muestra de 60  °F y, por lo tanto, son (15,56  °C/15,56  °C).

Dada la gravedad específica de una sustancia, su densidad real se puede calcular reordenando la fórmula anterior: $${\displaystyle \rho _{\mathrm {sustancia} }=SG\times \rho _{\mathrm {H_{2}O} }.}$$

En ocasiones se especifica una sustancia de referencia distinta del agua (por ejemplo, el aire), en cuyo caso la gravedad específica se refiere a la densidad relativa a dicha sustancia de referencia.

Consulte la sección Densidad para ver una tabla con las densidades medidas del agua a diferentes temperaturas.

La densidad de las sustancias varía con la temperatura y la presión, por lo que es necesario especificar las temperaturas y presiones a las que se determinaron las densidades o masas. Casi siempre, las mediciones se realizan a una presión nominal de 1 atmósfera (101,325  kPa, sin tener en cuenta las variaciones causadas por los cambios climáticos), pero como la densidad relativa suele referirse a soluciones acuosas altamente incompresibles u otras sustancias incompresibles (como los derivados del petróleo), las variaciones de densidad causadas por la presión suelen despreciarse, al menos cuando se mide la densidad relativa aparente. Para los cálculos de densidad relativa verdadera ( en vacío ), debe considerarse la presión atmosférica (véase más adelante). Las temperaturas se especifican mediante la notación ( T _s / T _r ), donde T _s representa la temperatura a la que se determinó la densidad de la muestra y T _r la temperatura a la que se especifica la densidad de referencia (agua). Por ejemplo, SG (20  °C/4  °C) se entendería como que la densidad de la muestra se determinó a 20  °C y la del agua a 4  °C. Teniendo en cuenta las diferentes temperaturas de muestra y de referencia, mientras que SG _{H 2 O} = 1,000000 (20  °C/20  °C) también es cierto que RD _{H 2 O} = ⁠ 0,9982008 / 0,9999720 ⁠ = 0,9982288 (20  °C/4  °C). Aquí la temperatura se especifica utilizando la escala ITS-90 actual y las densidades ^{[ 5 ]} utilizadas aquí y en el resto de este artículo se basan en esa escala. En la escala IPTS-68 anterior, las densidades ^{[ 6 ]} a 20  °C y 4  °C son, respectivamente, 0,9982041 y 0,9999720 lo que resulta en un valor de RD (20  °C/4  °C) para el agua de 0,99823205.

Las temperaturas de los dos materiales pueden indicarse explícitamente en los símbolos de densidad; por ejemplo:

densidad relativa: 8,15 ^{20  °C} _{4  °C} ; o gravedad específica: 2,432 ¹⁵ ₀

donde el superíndice indica la temperatura a la que se mide la densidad del material, y el subíndice indica la temperatura de la sustancia de referencia con la que se compara.

La densidad relativa también puede ayudar a cuantificar la flotabilidad de una sustancia en un fluido o gas, o a determinar la densidad de una sustancia desconocida a partir de la densidad conocida de otra. Los geólogos y mineralogistas suelen utilizar la densidad relativa para determinar el contenido mineral de una roca u otra muestra. Los gemólogos la emplean como ayuda en la identificación de piedras preciosas . Se prefiere el agua como referencia, ya que facilita la realización de mediciones en el campo (véanse a continuación ejemplos de métodos de medición).

Dado que el principal uso de las mediciones de densidad relativa en la industria es la determinación de las concentraciones de sustancias en soluciones acuosas y estas se encuentran en tablas de DR vs concentración, es extremadamente importante que el analista ingrese la tabla con la forma correcta de densidad relativa. Por ejemplo, en la industria cervecera, la tabla Plato , que enumera la concentración de sacarosa por masa frente a la DR verdadera, originalmente era (20  °C/4  °C) ^{[ 7 ]} que se basa en mediciones de la densidad de soluciones de sacarosa hechas a temperatura de laboratorio (20  °C) pero referenciadas a la densidad del agua a 4  °C que está muy cerca de la temperatura a la que el agua tiene su densidad máxima de ρ ( H₂ O) igual a 0,999972 g/cm³(o 62,43 lb·ft⁻³). LatablaASBC ^{[ 8 ]} en uso actualmente en Norteamérica, aunque se deriva de la tabla Plato original, es para mediciones de densidad relativa aparente a (20 °C/20 °C) en la escala IPTS-68 donde la densidad del agua es 0,9982071 g/cm³. En las industrias del azúcar, refrescos, miel, zumos de frutas y afines, la concentración de sacarosa en masa se toma de este trabajo ^{[ 4 ]} que utiliza SG (17,5 °C/17,5 °C). Como ejemplo final, las unidades RD británicas se basan en temperaturas de referencia y de muestra de 60 °F y, por lo tanto, son (15,56 °C/15,56 °C). ^{[ 4 ]}

En medicina, la densidad relativa se utiliza especialmente en el ámbito farmacéutico. Se emplea en preparadores automatizados de fórmulas para la elaboración de mezclas multicomponentes para nutrición parenteral , y es un factor importante en el análisis de orina . La densidad relativa es un indicador tanto de la concentración de partículas en la orina como del grado de hidratación del paciente. ^{[ 9 ]}

La densidad relativa se puede calcular directamente midiendo la densidad de una muestra y dividiéndola por la densidad (conocida) de la sustancia de referencia. La densidad de la muestra es simplemente su masa dividida por su volumen. Si bien la masa es fácil de medir, el volumen de una muestra de forma irregular puede ser más difícil de determinar. Un método consiste en colocar la muestra en una probeta graduada llena de agua y leer la cantidad de agua que desplaza. Otra opción es llenar el recipiente hasta el borde, sumergir la muestra y medir el volumen que rebosa. La tensión superficial del agua puede impedir que una cantidad significativa de agua se desborde, lo cual es especialmente problemático para muestras pequeñas. Por esta razón, es conveniente utilizar un recipiente con la boca más pequeña posible.

Para cada sustancia, la densidad, ρ , viene dada por $${\displaystyle \rho ={\frac {\text{Masa}}{\text{Volumen}}}={\frac {{\text{Deflexión}}\times {\frac {\text{Constante elástica}}{\text{Gravedad}}}}{{\text{Desplazamiento}}_{\mathrm {Línea de agua} }\times {\text{Área}}_{\mathrm {Cilindro} }}}.}$$

Cuando se dividen estas densidades, las referencias a la constante elástica, la gravedad y el área de la sección transversal simplemente se cancelan, dejando $${\displaystyle RD={\frac {\rho _{\mathrm {objeto} }}{\rho _{\mathrm {ref} }}}={\frac {\frac {{\text{Deflexión}}_{\mathrm {Obj.} }}{{\text{Desplazamiento}}_{\mathrm {Obj.} }}}{\frac {{\text{Deflexión}}_{\mathrm {Ref.} }}{{\text{Desplazamiento}}_{\mathrm {Ref.} }}}}={\frac {\frac {3\ \mathrm {in} }{20\ \mathrm {mm} }}{\frac {5\ \mathrm {in} }{34\ \mathrm {mm} }}}={\frac {3\ \mathrm {in} \times 34\ \mathrm {mm} }{5\ \mathrm {pulg} × 20 mm = 1,02.$$

Hidrómetro

La densidad relativa de un líquido se puede medir con un hidrómetro. Este consta de un bulbo unido a un vástago de sección transversal constante, como se muestra en el diagrama adjunto.

Primero, se introduce el hidrómetro en el líquido de referencia (mostrado en azul claro) y se marca el desplazamiento (el nivel del líquido en el vástago) (línea azul). El líquido de referencia puede ser cualquiera, pero en la práctica suele ser agua.

El hidrómetro se sumerge en un líquido de densidad desconocida (representado en verde). Se registra el cambio de desplazamiento, Δx . En el ejemplo mostrado, el hidrómetro ha descendido ligeramente en el líquido verde; por lo tanto, su densidad es menor que la del líquido de referencia. Es necesario que el hidrómetro flote en ambos líquidos.

La aplicación de principios físicos sencillos permite calcular la densidad relativa del líquido desconocido a partir del cambio de desplazamiento. (En la práctica, el vástago del hidrómetro viene premarcado con graduaciones para facilitar esta medición).

En la explicación que sigue,

• ρ _ref es la densidad conocida ( masa por unidad de volumen ) del líquido de referencia (normalmente agua).
• ρ _nueva es la densidad desconocida del nuevo líquido (verde).
• RD _nuevo/ref es la densidad relativa del nuevo líquido con respecto al de referencia.
• V es el volumen de líquido de referencia desplazado, es decir, el volumen rojo en el diagrama.
• m es la masa de todo el hidrómetro.
• g es la constante gravitacional local .
• Δx representa el cambio de desplazamiento. De acuerdo con la graduación habitual de los hidrómetros, Δx se considera negativo si la línea de desplazamiento asciende en el vástago del hidrómetro y positivo si desciende. En el ejemplo ilustrado, Δx es negativo .
• A es el área de la sección transversal del eje.

Dado que el hidrómetro flotante se encuentra en equilibrio estático , la fuerza gravitatoria descendente que actúa sobre él debe equilibrar exactamente la fuerza de flotación ascendente. La fuerza gravitatoria que actúa sobre el hidrómetro es simplemente su peso, mg . Según el principio de Arquímedes , la fuerza de flotación que actúa sobre el hidrómetro es igual al peso del líquido desplazado. Este peso es igual a la masa del líquido desplazado multiplicada por g , que en el caso del líquido de referencia es ρ _ref Vg . Igualando estas expresiones, tenemos: $${\displaystyle mg=\rho _{\mathrm {ref} }Vg}$$

o simplemente

Se aplica exactamente la misma ecuación cuando el hidrómetro flota en el líquido que se está midiendo, excepto que el nuevo volumen es V − A Δ x (ver nota anterior sobre el signo de Δ x ). Por lo tanto,

La combinación de ( 1 ) y ( 2 ) produce

Pero de ( 1 ) tenemos V = m / ρ _ref . Sustituyendo en ( 3 ) se obtiene

Esta ecuación permite calcular la densidad relativa a partir del cambio de desplazamiento, la densidad conocida del líquido de referencia y las propiedades conocidas del hidrómetro. Si Δ x es pequeño, entonces, como aproximación de primer orden de la ecuación de la serie geométrica ( 4 ), se puede escribir como: $${\displaystyle RD_{\mathrm {new/ref} }\approx 1+{\frac {A\Delta x}{m}}\rho _{\mathrm {ref} }.}$$

Esto demuestra que, para valores pequeños de Δ x , los cambios en el desplazamiento son aproximadamente proporcionales a los cambios en la densidad relativa.

Picnómetro

Un picnómetro (del griego antiguo : πυκνός , romanizado :  puknos , lit. ' denso ' ), también llamado picnómetro o picnómetro de gravedad específica , es un dispositivo que se utiliza para determinar la densidad de un líquido. Un picnómetro suele estar hecho de vidrio , con un tapón de vidrio esmerilado ajustado que tiene un tubo capilar que lo atraviesa, de modo que las burbujas de aire puedan escapar del aparato. Este dispositivo permite medir con precisión la densidad de un líquido tomando como referencia un fluido de trabajo adecuado, como agua o mercurio , utilizando una balanza analítica . ^{[ 10 ]}

Si se pesa el matraz vacío, lleno de agua y lleno de un líquido cuya densidad relativa se desea determinar, la densidad relativa del líquido se puede calcular fácilmente. La densidad de partículas de un polvo, al que no se puede aplicar el método habitual de pesaje, también se puede determinar con un picnómetro. Se añade el polvo al picnómetro, que luego se pesa, obteniendo así el peso de la muestra de polvo. A continuación, se llena el picnómetro con un líquido de densidad conocida, en el que el polvo es completamente insoluble. El peso del líquido desplazado se puede determinar y, por lo tanto, la densidad relativa del polvo.

Un picnómetro de gas , la versión gaseosa de un picnómetro, compara el cambio de presión provocado por una variación medida en un volumen cerrado que contiene una referencia (generalmente una esfera de acero de volumen conocido) con el cambio de presión provocado por la muestra en las mismas condiciones. La diferencia en el cambio de presión representa el volumen de la muestra en comparación con la esfera de referencia, y se utiliza habitualmente para partículas sólidas que pueden disolverse en el medio líquido del picnómetro descrito anteriormente, o para materiales porosos en los que el líquido no penetraría completamente.

Cuando un picnómetro se llena hasta un volumen específico, pero no necesariamente conocido con precisión, V , y se coloca sobre una balanza, ejercerá una fuerza $${\displaystyle F_{\mathrm {b} }=g\left(m_{\mathrm {b} }-\rho _{\mathrm {a} }{\frac {m_{\mathrm {b} }}{\rho _{\mathrm {b} }}}\right),}$$ donde m _b es la masa de la botella y g la aceleración gravitatoria en el lugar donde se realizan las mediciones. ρ _a es la densidad del aire a presión ambiente y ρ _b es la densidad del material del que está hecha la botella (generalmente vidrio), de modo que el segundo término es la masa de aire desplazada por el vidrio de la botella, cuyo peso, por el principio de Arquímedes , debe restarse. La botella se llena de aire, pero como ese aire desplaza una cantidad igual de aire, el peso de ese aire se cancela con el peso del aire desplazado. Ahora llenamos la botella con el fluido de referencia, por ejemplo, agua pura. La fuerza ejercida sobre el plato de la balanza se convierte en: $${\displaystyle F_{\mathrm {w} }=g\left(m_{\mathrm {b} }-\rho _{\mathrm {a} }{\frac {m_{\mathrm {b} }}{\rho _{\mathrm {b} }}}+V\rho _{\mathrm {w} }-V\rho _{\mathrm {a} }\right).}$$

Si restamos la fuerza medida en la botella vacía de esto (o tara la balanza antes de realizar la medición del agua) obtenemos. $${\displaystyle F_{\mathrm {w,n} }=gV(\rho _{\mathrm {w} }-\rho _{\mathrm {a} }),}$$ donde el subíndice n indica que esta fuerza es neta de la fuerza de la botella vacía. Ahora la botella está vacía, completamente seca y rellena con la muestra. La fuerza, neta de la botella vacía, es ahora: $${\displaystyle F_{\mathrm {s,n} }=gV(\rho _{\mathrm {s} }-\rho _{\mathrm {a} }),}$$ donde ρ _s es la densidad de la muestra. La relación entre las fuerzas de la muestra y del agua es: $${\displaystyle SG_{\mathrm {A} }={\frac {gV(\rho _{\mathrm {s} }-\rho _{\mathrm {a} })}{gV(\rho _{\mathrm {w} }-\rho _{\mathrm {a} })}}={\frac {\rho _{\mathrm {s} }-\rho _{\mathrm {a} }}{\rho _{\mathrm {w} }-\rho _{\mathrm {a} }}}.}$$

Esto se denomina densidad relativa aparente , representada por el subíndice A, ya que es el valor que obtendríamos al calcular la relación de pesajes netos en aire con una balanza analítica o utilizando un hidrómetro (el vástago desplaza el aire). Cabe destacar que el resultado no depende de la calibración de la balanza. El único requisito es que la lectura sea lineal con respecto a la fuerza. Tampoco depende la densidad relativa _aparente del volumen real del picnómetro.

Una manipulación adicional y, finalmente, la sustitución de RD _V , la verdadera densidad relativa (el subíndice V se utiliza porque a menudo se la denomina densidad relativa en el vacío ), por ρ _s / ρ _w da como resultado la relación entre la densidad relativa aparente y la verdadera:

$${\displaystyle RD_{\mathrm {A} }={{\rho _{\mathrm {s} } \over \rho _{\mathrm {w} }}-{\rho _{\mathrm {a} } \over \rho _{\mathrm {w} }} \over 1-{\rho _{\mathrm {a} } \over \rho _{\mathrm {w} }}}={RD_{\mathrm {V} }-{\rho _{\mathrm {a} } \over \rho _{\mathrm {w} }} \over 1-{\rho _{\mathrm {a} } \over \rho _{\mathrm {w} }}}.}$$

En el caso habitual, tendremos pesos medidos y querremos la verdadera densidad relativa. Esto se obtiene a partir de $${\displaystyle RD_{\mathrm {V} }=RD_{\mathrm {A} }-{\rho _{\mathrm {a} } \over \rho _{\mathrm {w} }}(RD_{\mathrm {A} }-1).}$$

Dado que la densidad del aire seco a 101,325  kPa a 20  °C es ^{[ 11 ]} 0,001205  g/cm ³ y la del agua es 0,998203  g/cm ³ vemos que la diferencia entre las densidades relativas verdadera y aparente para una sustancia con una densidad relativa (20  °C/20  °C) de aproximadamente 1,100 sería 0,000120. Cuando la densidad relativa de la muestra es cercana a la del agua (por ejemplo, soluciones diluidas de etanol), la corrección es aún menor.

El picnómetro se utiliza en las normas ISO: ISO 1183-1:2004, ISO 1014–1985 y en la norma ASTM : ASTM D854.

Tipos

• Botella Gay-Lussac , con forma de pera, con tapón perforado, ajustable, capacidad de 1, 2, 5, 10, 25, 50 y 100 ml.
• como se indicó anteriormente, con termómetro empotrado , ajustado, tubo lateral con tapa
• Hubbard, para betún y crudos pesados , tipo cilíndrico, ASTM D 70, 24 mL
• como se indicó anteriormente, tipo cónico, ASTM D 115 y D 234, 25 mL
• Bota con camisa de vacío y termómetro, capacidad de 5, 10, 25 y 50 ml.

(Las muestras pueden variar y estas cifras son aproximadas).

Las sustancias con una densidad relativa de 1 tienen flotabilidad neutra, aquellas con una densidad relativa mayor que uno son más densas que el agua y, por lo tanto (ignorando los efectos de la tensión superficial ), se hundirán en ella, y aquellas con una densidad relativa menor que uno son menos densas que el agua y, por lo tanto, flotarán.

Ejemplo: $${\displaystyle RD_{\mathrm {H_{2}O} }={\frac {\rho _{\mathrm {Material} }}{\rho _{\mathrm {H_{2}O} }}}=RD,}$$

El gas helio tiene una densidad de 0,164  g/L; ^{[ 18 ]} es 0,139 veces más denso que el aire , que tiene una densidad de 1,18  g/L. ^{[ 18 ]}

• La orina normalmente tiene una densidad específica entre 1,003 y 1,030. La prueba diagnóstica de densidad específica de la orina se utiliza para evaluar la capacidad de concentración renal y así valorar el sistema urinario. ^{[ 19 ]} Una concentración baja puede indicar diabetes insípida , mientras que una concentración alta puede indicar albuminuria o glucosuria . ^{[ 19 ]}
• La sangre normalmente tiene una densidad relativa de aproximadamente 1,060. ^{[ 20 ]}
• El vodka de 80° proof (40% v/v) tiene una gravedad específica de 0,9498. ^{[ 21 ]}

• Fundamentos de Mecánica de Fluidos Wiley, BR Munson, DF Young y TH Okishi
• Introducción a la mecánica de fluidos , cuarta edición, Wiley, versión SI, RW Fox y AT McDonald
• Termodinámica: Un enfoque de ingeniería , segunda edición, McGraw-Hill, edición internacional, YA Cengel y MA Boles
• Munson, BR; DF Young; TH Okishi (2001). Fundamentos de mecánica de fluidos (4.ª  ed.). Wiley. ISBN 978-0-471-44250-9.
• Fox, RW; McDonald, AT (2003). Introducción a la mecánica de fluidos (4.ª  ed.). Wiley. ISBN 0-471-20231-2.

• Pesos de gravedad específica de los materiales (archivado el 22 de mayo de 2006)
• Tabla de gravedad específica y viscosidad para diversos productos utilizados en la fabricación artesanal de alimentos y bebidas , CPE Systems, abril de 2025.