Densidad de área

Masa por unidad de área

La densidad de área (también conocida como densidad de área , densidad de superficie , densidad superficial , densidad de área , espesor de masa , densidad de columna o espesor de densidad ) de un objeto bidimensional se calcula como la masa por unidad de área . La unidad derivada del SI es el kilogramo por metro cuadrado (kg·m ⁻² ). Una densidad numérica de área relacionada se puede definir reemplazando la masa por el número de partículas u otra cantidad contable .

En las industrias del papel y de los tejidos se denomina gramaje y se expresa en gramos por metro cuadrado (g/m ² ); en el caso del papel en particular, puede expresarse en libras por resma de tamaños estándar ("resma básica").

Formulación

La densidad del área se puede calcular como:

$${\displaystyle \rho _{A}={\frac {m}{A}}}$$

$${\displaystyle \rho _{A}=\rho \cdot l,}$$

ρ _AmAρ es la densidadl

Densidad de columna

Un tipo especial de densidad de área se llama densidad de columna (también densidad de masa columnar o simplemente densidad de columna ), denotada como ρ _A o σ . Es la masa de sustancia por unidad de área integrada a lo largo de un camino; ^[1] Se obtiene integrando la densidad volumétrica sobre una columna: ^[2] ${\displaystyle \rho }$

$${\displaystyle \sigma =\int \rho \,\mathrm {d} s.}$$

En general, la ruta de integración puede ser una incidencia inclinada u oblicua (como, por ejemplo, en la propagación de la línea de visión en la física atmosférica ). Un caso especial común es un camino vertical, desde la parte inferior hasta la parte superior del medio:

$${\displaystyle \sigma =\int \rho \,\mathrm {d} z,}$$

${\displaystyle z}$

La densidad columnar está estrechamente relacionada con la densidad volumétrica promediada verticalmente como ${\displaystyle \rho _{A}}$ ${\displaystyle {\bar {\rho }}}$

$${\displaystyle {\bar {\rho }}={\frac {\rho _{A}}{\Delta z}},}$$

${\textstyle \Delta z=\int 1\,\mathrm {d} z}$ ${\displaystyle {\bar {\rho }}}$ ${\displaystyle \rho _{A}}$ ${\displaystyle \Delta z}$

Uso

Física atmosférica

Es una cantidad comúnmente recuperada por instrumentos de teledetección , por ejemplo el Espectrómetro de Mapeo de Ozono Total (TOMS), que recupera columnas de ozono en todo el mundo. Las columnas también se devuelven mediante el método de espectroscopía de absorción óptica diferencial (DOAS) ^[3] y son un producto de recuperación común de los radiómetros de microondas de aspecto nadir . ^{[4] [5]}

Un concepto estrechamente relacionado es el de trayectoria del hielo o del agua líquida , que especifica el volumen por unidad de área o profundidad en lugar de la masa por unidad de área, por lo que ambos están relacionados:

$${\displaystyle P={\frac {\sigma }{\rho _{0}}}.}$$

Otro concepto muy relacionado es el de profundidad óptica .

Astronomía

En astronomía, la densidad de la columna se utiliza generalmente para indicar el número de átomos o moléculas por cm cuadrado (cm ^{2 ) a lo largo de la línea de visión en una dirección particular, como se deriva de observaciones de, por ejemplo, la} línea de hidrógeno de 21 cm o de observaciones de una determinada especie molecular. También la extinción interestelar puede estar relacionada con la densidad de la columna de H o H ₂ . ^[6]

El concepto de densidad de área puede resultar útil a la hora de analizar discos de acreción . En el caso de un disco visto de frente, la densidad de área para un área dada del disco se define como densidad de columna: es decir, como la masa de sustancia por unidad de área integrada a lo largo de la trayectoria vertical que atraviesa el disco (línea -de-vista) , de abajo hacia arriba del medio:

$${\displaystyle \sigma =\int \rho \,\mathrm {d} z,}$$

donde denota la coordenada vertical (p. ej., altura o profundidad), o como el número o recuento de una sustancia (en lugar de la masa) por unidad de área integrada a lo largo de una trayectoria (densidad numérica de columna): ${\displaystyle z}$

$${\displaystyle N=\int n\,\mathrm {d} z.}$$

Medios de almacenamiento de datos

La densidad de área se utiliza para cuantificar y comparar diferentes tipos de medios utilizados en dispositivos de almacenamiento de datos, como unidades de disco duro , unidades de discos ópticos y unidades de cinta . La unidad de medida actual suele ser gigabits por pulgada cuadrada. ^[7]

Papel

La densidad de área se utiliza a menudo para describir el grosor del papel; por ejemplo, 80 g/m2 ^es muy común.

Tela

El "peso" de la tela a menudo se especifica como masa por unidad de área, gramos por metro cuadrado (gsm) u onzas por yarda cuadrada. A veces también se especifica en onzas por yarda en un ancho estándar para la tela en particular. Un gramo por metro cuadrado equivale a 0,0295 onzas por yarda cuadrada; una onza por yarda cuadrada equivale a 33,9 gramos por metro cuadrado.

Otro

También es una cantidad importante para la absorción de radiación .

Al estudiar cuerpos que caen en el aire, la densidad de área es importante porque la resistencia depende del área y la fuerza gravitacional depende de la masa.

La densidad ósea a menudo se expresa en gramos por centímetro cuadrado (g·cm ⁻² ), medida mediante absorciometría de rayos X, como indicador de la densidad real.

El índice de masa corporal se expresa en unidades de kilogramos por metro cuadrado, aunque la cifra del área es nominal, siendo el cuadrado de la altura.

El contenido total de electrones en la ionosfera es una cantidad de tipo densidad numérica columnar.

El equivalente en agua de nieve es una cantidad de tipo densidad de masa columnar.

Ver también

• Cantidad areica
• Densidad lineal
• Densidad del papel

Referencias

1. Egbert Boeker; Rienk van Grondelle (2000). Física ambiental (2ª ed.). Wiley.
2. Visconti, Guido (2001). Fundamentos de física y química de la atmósfera . Berlín: Springer. pag. 470.ISBN​ 978-3-540-67420-7.
3. R. Sinreich; U. Frieß; T. Wagner; S. Yilmaz; U. Platt (2008). "Recuperación de distribuciones de aerosoles mediante espectroscopia de absorción diferencial de múltiples ejes (MAX-DOAS)". Nucleación y Aerosoles Atmosféricos . págs. 1145-1149. doi :10.1007/978-1-4020-6475-3_227. ISBN 978-1-4020-6474-6.
4. C. Melsheimer; G. Heygster (2008). "Recuperación mejorada del vapor de agua total sobre las regiones polares a partir de datos del radiómetro de microondas AMSU -B". Traducción IEEE. Geociencias. Sensores remotos . 46 (8): 2307–2322. Código Bib : 2008ITGRS..46.2307M. doi :10.1109/TGRS.2008.918013. S2CID  20910677.
5. C. Melsheimer; G. Heygster; N. Mateo; L.Toudal Pedersen (2009). "Recuperación de la emisividad del hielo marino y recuperación integrada de parámetros atmosféricos y de superficie sobre el Ártico a partir de datos AMSR -E". Revista de la Sociedad de Teledetección de Japón . vol. 29, núm. 1. págs. 236–241.
6. "Densidad de columna | COSMOS".
7. "Densidad de área". Webopedia. 3 de marzo de 1997 . Consultado el 9 de abril de 2014 .