1.8: Volumen

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Volumen es la cantidad de espacio 3D que ocupa una sustancia u objeto. En la foto de arriba, se muestra el mismo volumen de agua (50 mL) en cada uno de los vasos de precipitados. Como notaste, los 50 mL se ven radicalmente diferentes de vaso a vaso de precipitados. ¿Qué causa esta variación? El volumen es una unidad derivada, dependiendo de 3 cantidades: largo, ancho y alto. Por lo tanto, aunque los vasos contienen cada uno el mismo volumen, sus diferentes longitudes, anchuras y alturas hacen que ese volumen parezca engañosamente diferente.

Seis vasos están dispuestos comenzando desde el más grande a la izquierda hasta el más pequeño de la derecha. Todos los vasos se llenan con la misma cantidad de líquido. El líquido ocupa cada vez más espacio en el vaso de precipitados a medida que avanzamos hacia la derecha.

Las unidades derivadas más utilizadas son las de volumen. Como ya hemos visto, el cálculo del volumen de un objeto requiere que las 3 dimensiones se multipliquen juntas (largo, ancho y alto). Así la unidad de volumen SI es el metro cúbico (m ³). Esto es bastante grande para su uso en el laboratorio químico, por lo que el decímetro cúbico (dm ³) o el centímetro cúbico (cm ³, anteriormente cc) son más utilizados. La relación entre estas unidades y el metro cúbico se muestra fácilmente:

\[\text{1 dm} = \text{0.1 m} \nonumber \]

\[\text{1 cm} = \text{0.01 m} \nonumber \]

Cubando ambos lados de cada ecuación, tenemos

\[\text{1 dm}^\text{3} = \text{0.1}^\text{3} \text{m}^\text{3} = \text{0.001 m}^\text{3} = \text{10}^{-\text{3}} \text{m}^\text{3} \nonumber \]

\[\text{1 cm}^\text{3} = \text{0.01}^\text{3} \text{m}^\text{3} = \text{0.000 001 m}^\text{3} = \text{10}^{-\text{6}} \text{m}^\text{3} \nonumber \]

Tenga en cuenta que en la expresión dm ³ el exponente incluye el prefijo (opens in new window) así como la unidad base. Un decímetro cúbico es una milésima de metro cúbico, no una décima parte de un metro cúbico.

Otras dos unidades de volumen se encuentran comúnmente en el laboratorio químico: el litro (l) y el mililitro (ml — una milésima de litro). El litro se definió originalmente como el volumen de un kilogramo de agua pura a la temperatura de su densidad máxima (3.98°C) pero en 1964 se cambió la definición. El litro es ahora exactamente una milésima parte de metro cúbico, es decir, 1 dm ³. Por lo tanto, un mililitro es exactamente de 1 cm ³. Debido a que la nueva definición de litro alteró ligeramente su volumen, se recomienda que los resultados de mediciones de alta precisión se reporten en las unidades SI decímetros cúbicos o centímetros cúbicos, más que en litros o mililitros. Para la mayoría de las situaciones discutidas en este libro de texto en línea, sin embargo, las unidades decímetro cúbico y litro, y centímetro cúbico y mililitro pueden usarse indistintamente. De esta manera al registrar un volumen obtenido de cristalería de laboratorio calibrado en mililitros, se puede simplemente escribir 24.7 cm ³ como 24.7 ml.