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Densità
Soppeso con una mano due oggetti: un pezzo di polistirolo e un pezzo di ferro. Noto subito la differenza e dico:
Per essere più precisi dobbiamo allora dire che un certo volume di ferro ha una massa maggiore di un uguale volume di polistirolo. Non devo quindi confrontare masse e volumi separatamente, ma il loro rapporto chiamato densità assoluta così definita:
Dunque:
Il ferro è più denso del polistirolo!
Prendendo come densità di riferimento la densità assoluta dell'acqua, possiamo introdurre il concetto di densità relativa nel seguente modo:
La densità relativa, come l’errore relativo è un numero dimensionale!
Curiosità: in condizioni normali il metallo più denso è l'osmio d = 2.26 · 104 kg / m3, le densità più grandi in natura si raggiungono invece nei nuclei degli atomi e nelle stelle di neutroni (ordine di grandezza: 1017 kg / m3). Invece, il materiale solido meno denso è una gelatina artificiale composta di aria e silice (vetro) detta aerogel ed ha una densità che è circa il doppio di quella dell’aria.
Oss1. Con l’introduzione del concetto di densità abbiamo imparato che mentre non si possono sommare o sottrarre grandezze fisiche non omogenee cioè avente diverse unità di misura (non ha senso sommare una massa con un volume), ogni volta che moltiplico o divido tra loro grandezze fisiche diverse si ottiene una nuova grandezza fisica.
Oss2. Un corpo si dice omogeneo se la densità è la stessa in ogni su parte
Oss 3. I pianeti non sono copri omogenei. Infatti, ad esempio per la Terra si deve definire una densità media che risulta pari a 5.52 g/cm³. Poiché le rocce della crosta hanno densità media compresa tra 2.7 (granito nei continenti) e 3 g/cm³ (basalto negli oceani), l’interno della Terra deve essere costituito da materiale ad alta densità (N.B. le analisi condotte sono solo indirette dato che l’interno del pianeta è accessibile per circa 12Km dei 6370 totali). Attraverso studi sismografici, si è formulata una teoria secondo la quale la Terra sarebbe costituita da un nucleo di ferro e nichel. Un caso particolare di pianeta è 55 Cancri-e. La sua taglia è doppia rispetto alla Terra, dista da noi 40 anni luce, e ruota velocissimo intorno alla stella-madre in sole 18 ore quando la nostra Terra impiega 365 giorni.
Questo corpo celeste dovrebbe avere uno strato superficiale di grafite e uno consistente sottostante di vero diamante. Scendendo in profondità si troverebbero altri minerali con molto silicio e un cuore di ferro fuso. La sua massa è otto volte la Terra e si è calcolato che lo strato di diamante rappresenta circa un terzo: quindi una massa enorme.
Ricordiamo che una stella ha la stessa composizione chimica dei suoi pianeti perché entrambi sono nate dalla stessa nebulosa (nube di gas e polveri) compressa dall’esplosione di una supernova. La stella madre di 55 Cancri-e era ricca di carbonio. Il diamante è formato da carbonio (anche la grafite, ma in forma diversa) e le ulteriori indagini hanno permesso di concludere che in questa super-Terra la quantità del diamante è considerevole ed è accompagnato dal carburo di silicio. Non dove, invece, esserci acqua e, grande delusione, la sua temperatura superficiale è invivibile, anzi un vero inferno, essendo di oltre mille gradi centigradi. Insomma una realtà ben diversa dalla Terra, ricca di ossigeno e povera di carbonio.
Fonte: http://www.fisicaweb.org/doc/densita/densita.doc
Sito web da visitare: http://www.fisicaweb.org/doc/densita/densita.doc
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