Un litro de agua destilada tiene una masa aproximada de 1 kilogramo. En condiciones de presión atmosférica igual a 1 y a una temperatura superior a 4 grados centígrados, un litro de agua destilada pesa aproximadamente 0,9999 kg, una cantidad prácticamente equivalente a un kilogramo.
Sin embargo, el litro y el kilogramo no son unidades equivalentes: el litro mide volumen y el kilogramo mide masa. La relación entre ambas magnitudes depende de la densidad del líquido, por lo que un litro de cualquier otra sustancia no tiene necesariamente una masa de un kilogramo.
La diferencia entre volumen, masa, peso y densidad
El volumen se expresa, por ejemplo, en litros. O, en otras palabras, el litro es una medida volumétrica. El peso, expresado en kilogramos, por ejemplo, es una medida de masa.
La densidad es el resultado de relacionar la masa con el volumen y mide la cantidad de masa que puede contenerse en un volumen determinado. En este sentido, la masa de cualquier líquido está estrechamente ligada con su densidad: a mayor densidad, mayor masa.
La relación entre la masa y el volumen es una propiedad de cualquier clase de materia y se llama densidad.
D = m/v
Si conocemos la densidad y el volumen de un cuerpo podemos calcular la masa, multiplicando la densidad por el volumen.
m = D x v
Por qué un litro de agua pesa aproximadamente un kilogramo
El agua tiene una densidad de 1 kg/l, es decir, 1 litro de agua tiene una masa justo de 1 kilogramo. Esta relación explica que, en el uso cotidiano, se haya extendido la idea de que un litro de agua pesa un kilogramo.
Un litro de agua tiene un volumen equivalente a un cubo de 10x10x10 centímetros pero, como mencionamos anteriormente, su peso es variable.
Comúnmente hemos asociado que 1 litro de agua se corresponde a 1 kg de agua, y ahora que sabemos que no es del todo cierto, nos preguntamos de dónde viene tal afirmación. La ciencia ha establecido unos parámetros internacionales respecto al peso del agua, delimitados por condiciones atmosféricas y térmicas: cuando la presión atmosférica es igual a 1, y la temperatura supera los 4 grados centígrados, el agua destilada pesa 0,9999 kg, un número que se acerca muchísimo a un kilogramo.
La temperatura y la masa de un litro de agua
La temperatura es uno de los factores que más influye en la densidad del agua, puesto que el agua se expande y se encoge según la temperatura. Por esta razón, la masa correspondiente a un volumen de un litro puede variar cuando cambian las condiciones térmicas.
Al bajar la temperatura, el agua se encoge y, por el contrario, se expande al disminuir la presión. Es así que podríamos afirmar que el hielo pesa menos que el agua.
Para comprobarlo basta realizar un experimento simple: llenar una botella con un litro de agua y marcar hasta donde llega el líquido a temperatura del tiempo. Luego se debe congelar esa misma botella, colocándola de pie en el congelador, para luego constatar que el agua sobrepasará la marca pintada.
De este modo, confirmaremos que, en frío, el líquido se ha expandido. El volumen aumenta al congelarse, aunque la cantidad de materia contenida en la botella no desaparece.
Agua pura, agua dulce y agua salada
Estos números hacen referencia a lo que llamamos agua pura, que no es la que encontramos habitualmente en la naturaleza. La densidad del agua variará dependiendo de la concentración que tenga de sales.
El agua de mar, por ejemplo, al tener mayor concentración de sales que el agua dulce, pesará más que esta última. El agua salada tiene aproximadamente 35 gramos de sal por litro y el agua dulce posee menos de un 0,5 g/L de concentración salina.
El agua salobre tiene más sales disueltas que el agua dulce, pero al mismo tiempo menos que el agua de mar. Su salinidad es de entre 3 g/L y 10 g/L de sales totales, por lo que pesa algo menos que el agua del mar.
| Tipo de agua | Concentración salina | Relación con el agua pura |
|---|---|---|
| Agua dulce | Menos de un 0,5 g/L | Menor concentración de sales |
| Agua salobre | Entre 3 g/L y 10 g/L de sales totales | Más sales que el agua dulce y menos que el agua de mar |
| Agua salada | Aproximadamente 35 gramos de sal por litro | Mayor concentración de sales |
| Agua del Mar Muerto | 340 g/L | Concentración salina muy elevada |
Además del peso, son otras propiedades físicas del agua las que varían en función de la concentración salina. El punto de congelación es una de ellas: cuanto más contenido de sal haya en el agua, más bajo será su punto de congelación.
El agua de mar se convertirá en hielo a los −2 ºC y no a los 0 ºC. El Mar Muerto es un caso particular, ya que se trata del lago más salado del mundo, con una salinidad de 340 g/L.
Por qué un litro de aceite no pesa lo mismo que un litro de agua
Sabemos que 1 litro de agua destilada tiene una masa de 1 kilogramo. Pero esto no significa que 1 litro de cualquier otro líquido pese 1 kilogramo, porque el kilogramo y el litro son magnitudes distintas.
El aceite tiene menor densidad que el agua: aproximadamente de 0,91 kg/l. Es decir, 1 litro de agua y 1 litro de aceite tienen el mismo volumen, pero el litro de agua pesa más que el litro de aceite.
Por eso el agua se queda al fondo del recipiente y el aceite, como pesa menos, se queda flotando encima.
Un litro de aceite de oliva pesa unos 0,916 kg. El aceite de oliva virgen extra tiene una densidad de unos 0,91 kg/l. Entonces, un litro de aceite de oliva pesa 916 gramos y 5 litros de aceite de oliva pesan 4,58 kilogramos.
Esto se debe a que la densidad del aceite es menor que la del agua, por lo que el aceite flota en el agua.
La densidad como método para calcular la masa
Ciertos objetos, como la Tierra, son demasiado grandes para colocarlos en una balanza, y otros como el átomo son demasiado pequeños y tienen masa y hay que medirla de un modo indirecto.
La relación entre la masa y el volumen es una propiedad de cualquier clase de materia y se llama densidad. Si conocemos la densidad y el volumen de un cuerpo podemos calcular la masa, multiplicando la densidad por el volumen.
Por ejemplo: 4dm³ de aluminio tienen una masa de 0.27 x 4000 = 1080g. = 1.08kg. 4dm³ de hielo tienen una masa de 0.917 x 4000 = 3668g. = 3.668kg.
Estos ejemplos muestran que un mismo volumen puede corresponder a masas diferentes, porque cada sustancia tiene una densidad propia.
Cómo interpretar correctamente la respuesta
Cuando se pregunta cuánto pesa un litro de agua pura, la respuesta práctica es aproximadamente un kilogramo. La respuesta científica más precisa es que un litro de agua destilada tiene una masa aproximada de 0,9999 kg bajo las condiciones indicadas de presión y temperatura.
La diferencia entre 0,9999 kg y 1 kg es muy pequeña, por lo que para las actividades cotidianas, las recetas, las mediciones escolares y muchas aplicaciones generales se utiliza la equivalencia de que un litro de agua pesa un kilogramo.
Para obtener una medición más exacta, es necesario especificar la temperatura, la presión y el grado de pureza del agua, ya que esos factores influyen en su densidad y, por tanto, en la masa asociada a un volumen determinado.
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