¿Qué es el volumen?

1. Introducción

El diccionario de la Real Academia Española define el volumen como una magnitud física que expresa la extensión de un cuerpo en tres dimensiones, largo, ancho y altura, y cuya unidad en el Sistema Internacional es el metro cúbico (m³).

El volumen de un cuerpo es una magnitud que nos permite conocer cuánto "lugar" ocupa en el espacio. Todos los cuerpos presentan esta propiedad así sean sólidos, líquidos o gaseosos, es decir, sin importar su estado físico tienen volumen.

Un volumen de 1 m³, corresponde al volumen de un cubo de 1 m de lado.

En la figura se ve que en cada arista del cuadrado hay 10 dm, si hacemos el volumen 1 m³ = 10 dm x 10 dm x 10 dm = 1.000 dm³. 

Si el cubo es de 1 dm de lado en cada lado hay 10 cm y al hallar su volumen: 1 dm³ = 10 cm x 10 cm x 10 cm = 1.000 cm³.

Las relaciones entre m³, dm³ y cm³ son las siguientes:

Generalmente cuando queremos medir volúmenes de sustancias líquidas o gaseosas se utiliza como unidad el litro (L). Cuando se expresa la capacidad de un recipiente, por ejemplo una heladera o un microondas, también se utiliza el litro.

Las relaciones entre m³ y L y sus submúltiplos son las siguientes:

2. Determinamos el volumen

La forma en que se determinará el volumen de un cuerpo depende de:

a) Si el cuerpo se encuentra en estado sólido y tiene forma regular.

b) Si el cuerpo se encuentra en estado líquido.

c) Si el cuerpo es un sólido irregular (o sea no tiene una forma definida).

2.1. Volumen de un sólido regular

Si el cuerpo es sólido y su forma es regular, por ejemplo un cubo, prisma, cilindro, esfera, etc., el volumen se puede determinar midiendo sus dimensiones y haciendo una operación matemática, según su forma.

2.2. Volumen de un líquido

Si el cuerpo se encuentra en estado líquido, su volumen se determina utilizando un recipiente graduado, por ejemplo una probeta, un vaso de Bohemia, un matraz Erlenmeyer, un matraz aforado, o una pipeta (graduada o aforada), etc.

¿Cómo se debe utilizar una probeta?

-La probeta se debe colocar en una superficie horizontal o sostenerla con la mano de modo que el líquido que contiene quede horizontal.

-Debemos ubicar los ojos a la misma altura que el nivel del líquido. 

Cometeremos error de paralaje si colocamos los ojos más arriba o más abajo que el nivel del líquido, de ese modo la medida no es correcta.

-El nivel del líquido no es horizontal, sino que es una superficie curva, esa superficie puede tener forma de menisco cóncavo (A) o de menisco convexo (B):

Observa la figura a continuación que indica cómo realizar una lectura correcta del volumen del líquido:

Para realizar una lectura correcta de la medida deberás colocar tus ojos a la altura de la línea verde, es decir en la parte más baja del menisco cóncavo y en la parte más alta del menisco convexo.

-Toma en cuenta al realizar la medida la apreciación y el alcance de la probeta usada, por ejemplo en la siguiente foto vemos con la ayuda de un cartón oscuro, que la parte más baja del menisco cóncavo indica una medida de 6,0 mL. El cartón oscuro se coloca para lograr que la parte más baja del menisco se oscurezca y de ese modo hacer más fácil la medida.

2.3. Volumen de un sólido irregular

Si el cuerpo es un sólido irregular, su volumen se puede determinar por desplazamiento de un líquido. 

Por ejemplo, si queremos determinar el volumen de una piedra cuya forma es irregular, seguiremos los siguientes pasos:

-Utilizaremos un recipiente que pueda medir volumen de líquidos y en el que además podamos introducir la piedra irregular, por ejemplo una probeta. Colocaremos en la probeta un cierto volumen de agua (podría ser otro líquido), a ese volumen lo llamaremos Vi (volumen inicial).

-Introducimos la piedra en la probeta, teniendo la precaución que al hacerlo no se derrame agua ni que la piedra golpee el fondo (se podría romper la probeta si es de vidrio). Mediremos el nuevo volumen obtenido, éste volumen es la suma del volumen del agua inicial y el volumen de la piedra, lo llamaremos Vf (volumen final).

-Determinamos el volumen de la piedra, restando al volumen final el volumen inicial:

La letra griega Δ (delta) significa variación, valor final menos valor inicial.

Limitaciones del método "Medición del volumen de un sólido irregular por desplazamiento de un líquido"

No se puede utilizar este método si el cuerpo irregular:

• es muy grande y no disponemos de recipientes que los puedan contener y sean graduados.
  
• flota o absorbe agua.
  
• se disuelve en el líquido utilizado.
  

3. Créditos

Bibliografía consultada/Sitios:

• Segurola, B; Saravia, G; Szwarcfiter, M. (1996). Ciencias Físicas 1. Montevideo, Uruguay: Textos del Sur.
• Hewitt, P. (2007). Física Conceptual. México: Addison Wesley Longman.
  
• Alvarenga, B., Máximo, A. (1997). Física general. México: Oxford University 

Imágenes:

• Determinamos el volumen: http://www.freepik.es/vector-gratis/geniales-elementos-infograficos-con-variedad-de-colores_998388.htm
  
• Volumen de un sólido regular: http://pad2.whstatic.com/images/thumb/7/76/Calculate-Volume-Step-3-Version-2.jpg/728px-Calculate-Volume-Step-3-Version-2.jpg.webp
• Volumen de un líquido: http://cienciaytecnocsvf.blogspot.com.uy/2012/11/volumenes-de-solidos-regulares-e.html
• Volumen de un líquido: http://www.vendemat.com/2450/probeta-de-vidrio-grad-base-hex-clase-a-50-ml-premium-line.jpg
• Volumen de un líquido: https://lh3.googleusercontent.com/8SP4zdVLHxYUVhC8jdRpiaOC6owSXgQ-R2nlufxX7mdi=s510-no
• Volumen de un líquido: https://www.servovendi.com/media/catalog/product/cache/1/image/9df78eab33525d08d6e5fb8d27136e95/3/1/31e58j-v_el.jpg
• Volumen de un líquido: http://www.hirschmann-laborgeraete.de/es-ES/artikelgruppe/~/media/Images/Products/Volumenmessger%C3%A4te%20aus%20Glas/20110801_000_p_vg_10_2820286_volumetricflasksdeckel_ms_p.ashx?h=625
  
• Volumen de un líquido: http://img.directindustry.es/images_di/photo-g/28307-7552157.jpg
  
• Volumen de un líquido: http://2.bp.blogspot.com/-irbpdV4-iwA/UaEkWz9be3I/AAAAAAAAAfI/XEKtoGC82ug/s1600/pipeta-volumetrica.jpg
  
• Volumen de un líquido: http://cs-fs-primero.blogspot.com.uy/2015/09/determinacion-del-volumen-de-un-liquido.html
  
• Volumen de un líquido: http://slideplayer.es/slide/5523455/
• Volumen de un sólido irregular: http://pad3.whstatic.com/images/thumb/f/fb/Calculate-the-Volume-of-an-Irregular-Object-Step-1-Version-3.jpg/aid464217-728px-Calculate-the-Volume-of-an-Irregular-Object-Step-1-Version-3.jpg
• Volumen de un sólido irregular: http://cienciaytecnocsvf.blogspot.com.uy/2012/11/volumenes-de-solidos-regulares-e.html

Autoría del Módulo: Profesoras Anarella Gatto y Silvia Pedreira.

agatto@uruguayeduca.edu.uy

spedreira@uruguayeduca.edu.uy

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Junio de 2017.