Massa específica

Massa específica é uma propriedade física estudada na hidrostática que mede a distribuição de massa de uma substância por todo o seu volume. Ela é normalmente medida em quilograma sobre metro cúbico \([kg/m^3 ]\), podendo ainda ser medida em grama sobre centímetro cúbico \([g/cm^3]\) ou quilograma sobre litro \([kg/L]\).

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Resumo sobre massa específica

• É calculada pela divisão da massa pelo volume.

• Com base na massa específica das substâncias, é possível determinar se a subtância “flutuará” ou “afundará” quando colocada em outra substância.

• A massa específica da água é de aproximadamente \(1000\ kg/m^3\).

• A densidade é uma propriedade física que diz respeito à massa de um corpo sobre o seu volume.

• O peso específico é uma propriedade física que diz respeito à força peso em um corpo sobre o seu volume.

Unidade de medida da massa específica

De acordo com o Sistema Internacional de Unidades, a unidade de medida da massa específica é o quilograma por metro cúbico, representado por \(\mathbf{kg/m^3}\). Contudo, é comum o uso de outras unidades de medida, como o grama pelo centímetro cúbico, representado por \(g/cm^3\), e o quilograma pelo litro, representado por \(kg/L \).

Fórmula da massa específica

\(μ=\frac{m}V\)

• μ é a massa específica, medida em \([kg/m^3]\).

• m  é a massa, medida em quilogramas \([kg]\).

• V é o volume, medido em \([m^3 ]\).

Como calcular a massa específica?

A massa específica é calculada por meio da sua fórmula, constituída na divisão da massa da substância ou corpo maciço pelo seu volume, como podemos ver abaixo.

Exemplo: Calcule a massa específica de um bloco maciço com massa de 5 kg e volume \(100\ m^3\).

Calculamos a massa específica por meio da sua fórmula:

\(μ=\frac{m}V\)

\(μ=\frac{5}{100}\)

\(μ=\frac{5}{100}\)

\(μ=0,05\ kg/m^3\)

A massa específica desse bloco maciço é de \(0,05\ kg/m^3\).

Tabela de massas específicas

Na tabela abaixo, estão descritas as massas específicas de algumas substâncias:

Dependendo dos valores da massa específica, uma substância é capaz de ficar em uma posição acima (flutuar) ou uma posição inferior (afundar) à de outra substância, sem se misturarem.

Por exemplo, se colocarmos óleo dentro de um recipiente com água, o óleo ficará na parte superior da água, já que a sua massa específica é menor que a massa específica da água. No entanto, se, em vez de óleo, colocarmos mercúrio dentro do recipiente, o mércurio ficará na parte inferior da água, já que a sua massa específica é maior que a massa específica da água.

Diferenças entre massa específica e densidade

A massa específica e a densidade são grandezas físicas bem similares, já que ambas tratam a respeito da razão entre a massa e o volume. Contudo, enquanto a massa específica é a razão entre a massa da substância e o seu volume, a densidade é a razão entre a massa de um corpo e o seu volume.

Quando um corpo for maciço, a sua densidade será igual à massa específica da substância que o constitui, já que não existem espaços no interior desse corpo.

A densidade é calculada por meio da fórmula:

\(d=\frac{m}V\)

• d é a densidade, medida em \([kg/m^3]\).

• m é a massa, medida em quilogramas \([kg]\).

• V é o volume, medido em \([m^3 ]\).

Para entender melhor o conceito de densidade e conferir mais exemplos, clique aqui.

Diferenças entre massa específica e peso específico

A massa específica e o peso específico são grandezas físicas bem distintas. Enquanto a massa específica é a razão entre a massa de uma substância e o seu volume, o peso específico é a razão entre a força peso sobre um corpo e o seu volume.

O peso específico é calculado por meio da fórmula:

\(γ=\frac{P}V\)

• γ é o peso específico, medido em Newton sobre metro cúbico \( [N/m^3]\).

• P é a força peso, medida em Newton \( [N] \).

• V é o volume, medido em \([m^3 ]\).

E também por meio da fórmula que relaciona o peso específico à massa específica:

\(γ=μ\cdot g\)

• γ é o peso específico, medido em Newton sobre metro cúbico \([N/m^3]\).

• μ é a massa específica, medida em \([kg/m^3]\).

• g é a aceleração da gravidade, medida em \([m/s^2]\).

Leia também: Fluidos — as substâncias capazes de escoar

Exercícios resolvidos sobre massa específica

Questão 1 (Fesp – SP) Um cubo oco de alumínio apresenta 100 g de massa e volume de \(50\ cm^3\). O volume da parte vazia é de \(10\ cm^3\).  A densidade do cubo e a massa específica do alumínio são, respectivamente:

a) \(0,5\ g/cm^3\ e\ 0,4\ g/cm^3\)

b) \(2,5\ g/cm^3\ e\ 2,0\ g/cm^3\)

c) \(0,4\ g/cm^3\ e\ 0,5\ g/cm^3\)

d) \(2,0\ g/cm^3\ e\ 2,5\ g/cm^3\)

e) \(2,0\ g/cm^3\ e\ 10,0\ g/cm^3\)

Resolução

Alternativa D

Primeiramente calculamos a densidade do cubo por meio da sua fórmula:

\(d=\frac{m}V\)

\(d=\frac{100}{50}\)

\(d=2\ g/cm^3\)

Depois calculamos a massa específica do alumínio por meio da sua fórmula:

\(μ=\frac{m}V\)

\(μ=\frac{m}{(V_{cubo}-V_{vazio})}\)

\(μ=\frac{100}{50-10}\)

\(μ=\frac{100}{40}\)

\(μ=2,5\ g/cm^3\)

Questão 2

Qual a massa, em quilograma, de um cubo maciço de lado igual a 5 cm que é fabricado de um material com massa específica de \(11,3\ g/cm^3\)?

a) 1,4125 kg

b) 2,8250 kg

c) 4,2375 kg

d) 5,6500 kg

e) 7,0625 kg

Resolução

Alternativa A

Calculamos a massa do cubo por meio da fórmula da massa específica:

\(μ=\frac{m}V\)

O volume é dado pelo lado do cubo elevado ao cubo, então:

\(11,3=\frac{m}{5^3} \)

\(11,3=\frac{m}{125}\)

\(m=11,3\cdot 125\)

\(m=1412,5\ g\)

Por fim, convertemos de gramas para quilogramas:

\(quilograma=\frac{gramas}{1000}=\frac{1412,5}{1000}=1,4125\ kg\)