Diferencias entre masa y volumen

La masa y el volumen son dos propiedades de la materia que están íntimamente ligadas entre sí. Ambas son propiedades extensivas que dependen del tamaño o extensión de un sistema; ambas son cantidades escalares en el sentido que tienen magnitud, pero no dirección y sentido, y ambas son de uso cotidiano tanto en nuestra vida diaria como en cualquier laboratorio. Sin embargo, se trata de dos maneras muy distintas de medir el tamaño de un objeto.

Las diferencias entre masa y volumen se pueden entender en función de sus conceptos y de alguna de sus características como unidades de medida. A continuación, veremos las principales diferencias entre masa y volumen en función de distintos criterios de comparación:

Diferencia 1: Masa y volumen son conceptos diferentes.

Definición de masa

La masa es una propiedad de la materia que mide la cantidad de la misma que se encuentra contenida en un cuerpo u objeto.

Definición de volumen

El volumen es una medida de la cantidad de espacio tridimensional ocupado por un cuerpo u objeto.

Diferencia 2: Son tipos de magnitudes distintas.

La masa es una magnitud física que tiene que ver, desde el punto de vista microscópico, con la cantidad de átomos y molécula contenidas en un sistema, independientemente de sus posiciones absolutas o relativas dentro de dicho sistema.

En cambio, el volumen es una cantidad geométrica y es un concepto más abstracto que el de masa. Está relacionado con el concepto de espacio (en el sentido de “cantidad de espacio disponible”), que entendemos como el número de cajitas cúbicas tridimensionales de dimensiones geométricas específicas que cabrían en el lugar del espacio ocupado por un cuerpo u objeto si el mismo no estuviera allí.

Diferencia 3: Se representan mediante símbolos diferentes.

La masa se representa por medio de la letra m (minúscula), mientras que el volumen se representa con la letra V (mayúscula).

Diferencia 4: Se expresan en tipos de unidades distintas.

Mientras que la masa es una magnitud física fundamental que se mide en unidades fundamentales como los kilogramos (kg), las libras (lb) y los gramos (g), entre otros, el volumen es una magnitud derivada de la longitud. De hecho, el volumen es la expresión de la extensión en tres dimensiones, y por lo tanto, se expresa en unidades de longitud elevada a la tercera potencia, tal como m³, cm³, dm³, etc.

Muchas veces se asocia el volumen a las unidades de capacidad con todos sus múltiplos y submúltiplos, tal como el litro (L), el mL (mL), los microlitros (μL), etc., pero no por eso deja de ser una magnitud derivada.

Diferencia 5: La masa se conserva con los cambios de estado, el volumen no.

La masa es completamente independiente del estado de un sistema. Si tenemos 5 g de agua en estado sólido (hielo) a –50 °C y lo derretimos, seguiremos teniendo los mismos 5 g de agua, solo que en estado líquido. Incluso si lo llevamos al estado gaseoso, también seguiremos teniendo los mismos 5 g.

Por otro lado, incluso si en un sistema que posee determinada masa ocurren reacciones químicas que modifiquen o alteren la naturaleza de las sustancias que contiene, la masa total del sistema permanecerá constante. Todo esto se debe a que la masa es una cantidad que se conserva en la mayoría de los procesos físicos y químicos.

Por otro lado, el volumen es una propiedad que depende del balance entre las fuerzas atractivas y repulsivas de las partículas que conforman a un sistema, y de la agitación térmica de dichas partículas. Por esta razón, el volumen varía como función de la temperatura, la presión y la composición química o la naturaleza química de las sustancias que componen a un sistema.

Por ejemplo, si tenemos los mismos 5 gramos de agua que teníamos antes en estado líquido a 4 °C y 1 atm de presión, ésta ocupará un volumen de 5 cm³. En cambio, si evaporamos estos 5 gramos de agua y los pasamos a estado gaseoso a 100°C y la misma presión, esos mismos 5 g de agua ahora ocuparán alrededor de 8.500 cm³, un volumen 1700 veces mayor que el inicial.

Por otro lado, si descomponemos los 5 g de agua y los convertimos en hidrógeno y oxígeno gaseosos en las mismas condiciones de temperatura y presión (4 °C y 1 atm), estos dos gases ocuparán un volumen de casi 9.500 cm³.

La relación entre la masa y el volumen

A pesar de las diferencias entre masa y volumen, estas dos propiedades extensivas pueden combinarse entre sí para obtener dos propiedades intensivas diferentes. Estas son la densidad y el volumen específico.

Densidad

La densidad es la relación entre la masa y el volumen. Representa la masa de un volumen fijo de una sustancia y se calcula por medio de la siguiente ecuación:

Volumen específico

Es el recíproco de la densidad por lo que corresponde a la relación entre el volumen y la masa de un sistema. En este sentido, representa el volumen de una masa fija y determinada de una sustancia, y se calcula por medio de la siguiente ecuación:

La densidad y el volumen específico se relacionan entre sí por medio de la siguiente ecuación:

Resumen de las diferencias entre masa y volumen

Referencias

Ask Any Difference. (s. f.). Difference Between Mass and Volume (With Table). https://askanydifference.com/difference-between-mass-and-volume-with-table/

BYJUS. (2021, 22 marzo). General Data Protection Regulation(GDPR) Guidelines BYJU’S. https://byjus.com/physics/difference-between-mass-and-volume/

Diferenciador. (2021, 2 junio). Diferencia entre masa, volumen, densidad, energía y trabajo. https://www.diferenciador.com/masa-volumen-densidad-energia-y-trabajo/

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Floyd, C. (2021, 3 septiembre). Diferencia entre masa y volumen. Ejemplos. https://ejemplos.net/diferencia-entre-masa-y-volumen/