Che cosa è la densità dell’acqua e come può variare in base alla sua composizione?
Vi siete mai chiesti perché tronchi e barche galleggiano sull’acqua, mentre una moneta, o un sassolino, affondano?
Dipende tutto dalla densità: se l’oggetto ha una densità minore rispetto a quella dell’acqua, galleggerà; viceversa, affonderà. Il legno, per esempio, ha una densità media di circa 750 Kg/m³: una misura di parecchio inferiore a quella dell’acqua – come vedremo più avanti – che gli consente di non andare a fondo.
Cos’è la densità e come si calcola
Per capire meglio questo fenomeno, partiamo dalla sua definizione. In fisica, con densità si indica il rapporto tra la massa e il volume di una certa sostanza: in altre parole, quanta massa, espressa in kg, è presente all’interno di 1m³ di una sostanza.
La formula D = m/V
Ogni materiale ha la sua densità, ma attenzione: non si tratta di un dato fisso e invariabile. La temperatura e la pressione, infatti, ne modificano il valore.
La densità diminuisce con l’alzarsi della temperatura: ogni materiale quando si raffredda tende a comprimersi, ciò significa che occuperà un volume minore e il suo rapporto tra massa e volume aumenterà. Viceversa, aumentando la temperatura la densità diminuisce perché accade esattamente il contrario: le molecole della materia tendono ad allontanarsi e ad occupare un volume maggiore.
La densità dell’acqua e la sua particolarità
La densità dell’acqua si calcola utilizzando l’acqua distillata come per il peso specifico, alla temperatura di 4°C e a una atmosfera di pressione. Per la misurazione si utilizza l’acqua distillata perché la densità può alterarsi a seconda delle proprietà dell’acqua per la quantità di sali minerali che vi sono disciolti.
La densità dell’acqua distillata si attesta sui 1000 Kg/m³ (precisamente 999,97 Kg/m³), una misura più alta rispetto a parecchi altri materiali.
Quando parliamo della densità dell’acqua, però, è bene tenere presente il suo comportamento anomalo.
Abbiamo visto che, in generale, la densità di una sostanza aumenta al diminuire della temperatura. Anche l’acqua si comporta in questo modo, almeno finché la temperatura rimane sopra i 4°C. Al di sotto di questa soglia la densità smette di aumentare, ma inizia a diminuire.
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La densità del ghiaccio
Se ci pensate, il ghiaccio galleggia sull’acqua, dunque la sua densità deve essere inferiore rispetto all’acqua allo stato liquido.
Il ghiaccio, infatti, ha una densità pari a 916,8 Kg/m³.
Questo perché le molecole di acqua, ghiacciando, si dispongono in un reticolo cristallino; di conseguenza tendono a occupare molto più spazio rispetto a quando sono in forma liquida. Insomma, il ghiaccio rispetto all’acqua occupa un volume maggiore.
Questo, come abbiamo visto, significa una diminuzione della densità. Ecco spiegato perché una bottiglia di vetro piena d’acqua si rompe se la dimentichiamo nel freezer!
Densità acqua dolce
Sebbene l’acqua dolce contenga una percentuale di sali minerali disciolti al suo interno, e quindi la sua densità sia leggermente maggiore rispetto all’acqua distillata, comunemente la si considera sempre pari a 1000 Kg/m³.
Densità acqua salata
L’acqua marina, invece, ha una densità maggiore e variabile a seconda del suo grado di salinità, della sua temperatura e della pressione a cui è sottoposta, a seconda del livello di profondità in cui si trova. In media la densità dell’acqua salata si attesta sui 1010 Kg/m3, raggiungendo il picco massimo nel Mar Morto, dove arriva a 1240 Kg/m3.
In generale, la densità dell’acqua di mare aumenta proporzionalmente alla sua salinità. Se in un litro di acqua degli oceani sono mediamente disciolti 35 grammi di sale, in quella del Mar Morto ce ne sono circa 365 grammi: ecco perché lì si galleggia piacevolmente senza dover nuotare per tenersi a galla.
Ora che sapete tutto sulla densità potete mettere alla prova la vostra conoscenza cercando di indovinare quali sostanze sono più o meno dense dell’acqua. Pensate all’olio di oliva: galleggia sull’acqua, quindi… sì, la sua densità è pari a 916 Kg/m³!
Tabella di Riepilogo
| Sostanza | Densità | Tº C | Pressione |
| Acqua liquida distillata | 999,97 Kg/m³ | 4ºC | 1 atm |
| Ghiaccio | 916,8 kg/m³ | 0ºC | 1 atm |
| Acqua dolce | 1000 Kg/m³ ca | 4ºC | 1 atm |
| Acqua salata | 1010 Kg/m3 | 4ºC | 1 atm |
| Acqua Mar Morto | 1240 Kg/m³ | 4ºC | 1 atm |
| Olio di oliva | 0,916 kg/m³ | 4ºC | 1 atm |