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 $[m/s^2]$.

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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:

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