Densidad aparente

En la ciencia de los materiales , la densidad aparente , también llamada densidad volumétrica , es una propiedad de los materiales que se define como la masa de las muchas partículas del material dividida por el volumen volumétrico . El volumen volumétrico se define como el volumen total que ocupan las partículas, incluido el volumen de las propias partículas, el volumen de los espacios vacíos entre partículas y el volumen de los poros internos de las partículas . ^[1]

La densidad aparente es útil para materiales como polvos , gránulos y otros sólidos "divididos" , especialmente utilizados en referencia a componentes minerales ( suelo , grava ), sustancias químicas , ingredientes farmacéuticos , alimentos o cualquier otra masa de materia corpuscular o particulada ( partículas ).

La densidad aparente no es lo mismo que la densidad de partículas , que es una propiedad intrínseca del sólido y no incluye el volumen de los huecos entre las partículas (véase: densidad de materiales no compactos ). La densidad aparente es una propiedad extrínseca de un material; puede cambiar dependiendo de cómo se manipule el material. Por ejemplo, un polvo vertido en un cilindro tendrá una densidad aparente particular; si se altera el cilindro, las partículas de polvo se moverán y normalmente se asentarán más juntas, lo que dará como resultado una densidad aparente más alta. Por esta razón, la densidad aparente de los polvos suele informarse tanto como densidad "libremente sedimentada" (o densidad "vertida") como densidad "apretada" (donde la densidad apretada se refiere a la densidad aparente del polvo después de un proceso de compactación específico, que normalmente implica la vibración del recipiente. ^[2] )

La densidad aparente del suelo depende en gran medida de la composición mineral del suelo y del grado de compactación . ^[3] La densidad del cuarzo es de alrededor de2,65 g/cm ³ pero la densidad aparente (seca) de un suelo mineral normalmente es aproximadamente la mitad de esa densidad, entre1,0 y 1,6 g/cm ³ . Por el contrario, los suelos ricos en carbono orgánico del suelo y algunas arcillas friables tienden a tener densidades aparentes más bajas (<1,0 g/cm ³ ) debido a una combinación de la baja densidad de los propios materiales orgánicos y una mayor porosidad . Por ejemplo, los suelos de turba tienen densidades aparentes de0,02 a 0,98 g/cm ³ . ^[4] En un estudio detallado que utilizó 6.000 muestras analizadas en la Unión Europea, se elaboró ​​un mapa de alta resolución (100 m) de la densidad aparente del suelo para el rango de 0 a 20 cm utilizando un modelo de regresión. ^[5] Las tierras de cultivo tienen una densidad aparente casi 1,5 veces mayor en comparación con los bosques.

La densidad aparente del suelo se determina generalmente a partir de una muestra de núcleo que se toma introduciendo un sacabocados metálico en el suelo a la profundidad y el horizonte deseados. ^[6] Esto da una muestra de suelo de volumen total conocido, V _t . A partir de esta muestra se puede determinar la densidad aparente húmeda y la densidad aparente seca. ^[7]

Para la densidad aparente húmeda (densidad aparente total), se pesa esta muestra, lo que da la masa M _t . Para la densidad aparente seca, la muestra se seca en horno y se pesa, lo que da la masa de sólidos del suelo, M _s . La relación entre estas dos masas es M _t = M _s + M _l , donde M _l es la masa de sustancias perdidas en el secado en horno (a menudo, principalmente agua). Las densidades aparentes seca y húmeda se calculan como

Densidad aparente seca = masa del suelo/volumen total

${\displaystyle \rho_{b}={\frac {M_{s}}{V_{t}}}}$

Densidad aparente húmeda = masa del suelo más líquidos/volumen total

${\displaystyle \rho_{t}={\frac {M_{t}}{V_{t}}}}$

La densidad aparente seca de un suelo está inversamente relacionada con la porosidad del mismo suelo: cuanto mayor sea el espacio poroso de un suelo, menor será el valor de la densidad aparente. La densidad aparente de una región en el interior de la Tierra también está relacionada con la velocidad sísmica de las ondas que la atraviesan: para las ondas P , esto se ha cuantificado con la relación de Gardner . Cuanto mayor sea la densidad, mayor será la velocidad.

• Efecto nuez de Brasil
• Caracterización del espacio poroso en el suelo
• Porosidad efectiva
• Medidor de densidad
• Densidad numérica

• Podcast de la Universidad de Leicester 'Cómo medir la densidad aparente seca' Archivado el 26 de abril de 2012 en Wayback Machine
• Calculadora de densidad aparente
• 'Determinación de la densidad aparente'