Specific gravity is a fundamental concept in science that allows us to understand the physical and chemical properties of various substances. This measurement is essential in fields ranging from chemistry and geology to the food industry and engineering.
In this article, we will explain in detail what specific gravity is, how it is calculated, its real-world applications, and its importance in everyday life.
What is specific gravity?
Specific gravity, often abbreviated as GE or SG, is a measurement that compares the density of a substance to the density of water at a specific temperature and pressure.
In other words, specific gravity tells us how much denser or less dense a material is compared to water.
Definition of density
Density refers to the amount of mass contained in a specific volume. In the International System of Units (SI), density is expressed in grams per cubic centimeter (g/cm³) or kilograms per cubic meter (kg/m³).
The density of water at standard temperature and pressure is approximately 1 g/cm³.
Specific Gravity Formula
The formula to calculate specific gravity is:
Where:
-
GE represents specific gravity.
-
ρ s is the density of the substance.
-
ρ H2O is the density of water at the same temperature and pressure.
Calculation example
For example, if the density of a substance is 2 g/cm³ and it is under the same conditions as water (1 g/cm³), then the specific gravity of that substance is 2.
Units
It is important to note that specific gravity is a ratio and therefore has no units. The units of density (kg/m³) cancel out in the division, leaving the dimensionless value of specific gravity.
Table with example values
Here is a table that includes different substances, including oil, honey and substances related to nuclear energy, with their densities, specific gravities and descriptions. They are ordered from highest to lowest specific gravity:
|
Substance |
Density (kg/m³) |
Specific gravity |
Description |
|
19050 |
19.05 |
A dense metallic element used in nuclear reactors. |
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|
19816 |
19.82 |
A radioactive element used in the manufacture of nuclear weapons and nuclear energy. |
|
|
Lead |
11340 |
11.34 |
A heavy metal commonly used in industry and radiation protection. |
|
Mercury |
13546 |
13.546 |
Un metal líquido a temperatura ambiente, tóxico y utilizado en la medición de presión. |
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Hielo |
917 |
0.917 |
El estado sólido del agua, menos denso que el agua líquida. |
|
1000 |
1 |
El estándar para la gravedad específica, con una densidad de 1000 kg/m³. |
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|
880 |
0.88 |
Un aceite lubricante utilizado en motores de combustión interna. |
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Gasolina |
720 |
0.72 |
Un combustible líquido utilizado en automóviles y motores de combustión. |
|
1360 |
1.36 |
Un líquido viscoso producido por las abejas, utilizado como edulcorante y en la cocina. |
El uranio y el plutonio tienen una gravedad específica muy elevada porqué son elementos con un elevado peso atómico. Esta característica los convierte en átomos inestables ideales para fabricar combustible para las centrales nucleares.
Por otro lado, sustancias como el aceite de motor y la gasolina son menos densas y se utilizan como lubricantes y combustibles en motores. La miel, por su parte, es más densa que el agua debido a su alto contenido de azúcares y otros componentes.
¿Cómo se calcula la gravedad específica?
Calcular la gravedad específica es un proceso relativamente sencillo. Primero, debes determinar la densidad de la sustancia en cuestión y la densidad del agua a la misma temperatura y presión. Luego, divide la densidad de la sustancia entre la densidad del agua.
Veamos un ejemplo práctico
Supongamos que tienes una muestra de un mineral y quieres calcular su gravedad específica. Primero, mide su masa en gramos y su volumen en centímetros cúbicos. Luego, divide la masa por el volumen para obtener su densidad en g/cm³.
Finalmente, divide esa densidad por la densidad del agua a las mismas condiciones para obtener la gravedad específica del mineral.
Aplicaciones científicas e industriales
La gravedad específica tiene una amplia variedad de aplicaciones en diferentes campos científicos e industriales:
- Geología: En geología, la gravedad específica se utiliza para caracterizar y clasificar minerales y rocas. Cada mineral tiene una gravedad específica única debido a sus composiciones químicas y estructuras cristalinas. Esta medida es esencial para identificar minerales en estudios geológicos y en la prospección de yacimientos minerales.
- Industria alimentaria: en la industria alimentaria se utiliza esta relación para determinar la concentración de azúcares, salinidad, alcohol y otros componentes en soluciones. Por ejemplo, en la producción de vinos y cervezas, la gravedad específica se utiliza para controlar la fermentación y estimar el contenido de alcohol.
- Ingeniería: En ingeniería, es crucial en la construcción de estructuras flotantes, como embarcaciones y boyas. Ayuda a calcular la capacidad de flotación y a garantizar que los objetos floten en un líquido particular.
- Medicine : In medicine, the specific gravity of urine is used as an indicator of solute concentration and hydration of the body. It is an important tool in diagnosing medical conditions and monitoring patients' health.
- Chemical industry : In the chemical industry, it is used in the formulation and quality of chemical products, such as acids, bases and solvents. Helps ensure that solutions are prepared at the proper concentration.