Volumen
El volumen es la magnitud física que mide el espacio tridimensional que ocupa un cuerpo, y se expresa en metros cúbicos en el SI.
El volumen es la magnitud física que mide el espacio que ocupa un cuerpo. Es una magnitud derivada de la longitud, ya que se expresa como una longitud elevada al cubo, y su unidad en el Sistema Internacional es el metro cúbico (m³). Junto con la masa, es una de las propiedades básicas de la materia.
¿Qué es el volumen?
La palabra procede del latín volumen, que designaba el rollo de papiro y de ahí pasó a significar «extensión» o «cantidad». En física, el volumen de un cuerpo es la región tridimensional que ocupa. En un sólido es fijo, un líquido adopta la forma del recipiente pero conserva su volumen, y un gas se expande hasta ocupar todo el volumen disponible.
Es una propiedad general y extensiva: depende de la cantidad de materia. No debe confundirse con la capacidad, que es el volumen que un recipiente puede contener.
Unidades de volumen
| Unidad | Símbolo | Equivalencia |
|---|---|---|
| Metro cúbico | m³ | Unidad del SI = 1 000 L |
| Decímetro cúbico | dm³ | 1 dm³ = 1 L |
| Centímetro cúbico | cm³ | 1 cm³ = 1 mL |
| Litro | L | 1 L = 10⁻³ m³ |
| Mililitro | mL | 10⁻³ L = 10⁻⁶ m³ |
Entre las unidades de volumen consecutivas del sistema métrico hay un factor 1 000 (1 m³ = 1 000 dm³ = 1 000 000 cm³). El litro no es unidad del SI, pero se admite su uso.
Fórmulas de volumen de cuerpos geométricos
| Cuerpo | Fórmula |
|---|---|
| Cubo de arista a | V = a³ |
| Prisma rectangular | V = largo · ancho · alto |
| Cilindro de radio r y altura h | V = π · r² · h |
| Cono | V = ⅓ · π · r² · h |
| Esfera | V = 4/3 · π · r³ |
| Pirámide | V = ⅓ · (área de la base) · h |
La segunda expresión relaciona el volumen con la masa y la densidad ρ, de modo que se puede obtener el volumen de un cuerpo si se conocen estas magnitudes.
Cómo se mide el volumen
- Cuerpos regulares: se miden sus dimensiones y se aplica la fórmula.
- Líquidos: con probeta, pipeta, bureta o matraz aforado, según la precisión necesaria.
- Cuerpos irregulares: por desplazamiento de agua, método asociado a Arquímedes: se sumerge el objeto en una probeta y el volumen es la diferencia de niveles.
- Gases: el volumen depende de la presión y la temperatura. Un mol de gas ideal ocupa 22,4 L a 0 °C y 1 atm (condiciones normales).
Volumen y otras magnitudes
La densidad relaciona la masa con el volumen (ρ = m/V), y el peso específico relaciona el peso con el volumen. Cuando la temperatura sube, los cuerpos se dilatan: ΔV = β · V₀ · ΔT, donde β es el coeficiente de dilatación volumétrica. En los gases la ley de los gases ideales, P·V = n·R·T, vincula el volumen con la presión y la temperatura. El agua es un caso especial: tiene su densidad máxima, y por tanto su volumen mínimo por unidad de masa, a unos 4 °C, y al congelarse aumenta su volumen cerca de un 9 %, lo que explica que el hielo flote.
Aplicaciones
- Diseño y construcción: cálculo de hormigón, depósitos y piscinas.
- Cocina y farmacia: dosificación de líquidos.
- Química: preparación de disoluciones y volumetrías.
- Transporte: capacidad de bodegas y cisternas.
- Medicina: dosis de fármacos y volumen pulmonar.
Ejercicios resueltos
1. Calcula el volumen de un cilindro de 5 cm de radio y 12 cm de altura.
V = π · r² · h = π · 5² · 12 = π · 300 ≈ 942,5 cm³, es decir, 0,9425 L.
2. ¿Cuál es el volumen, en litros, de una esfera de 0,20 m de radio?
V = 4/3 · π · 0,20³ = 4/3 · π · 0,008 ≈ 0,0335 m³ = 33,5 L.
3. ¿Qué volumen ocupan 800 g de aceite de densidad 0,92 g/cm³?
V = m / ρ = 800 / 0,92 ≈ 870 cm³ (0,87 L).
¿Qué es el volumen en física?
Es la cantidad de espacio tridimensional que ocupa un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el metro cúbico (m³).
¿Cuál es la equivalencia entre litro y metro cúbico?
1 litro equivale a 1 dm³, es decir, 0,001 m³. Por tanto, 1 m³ son 1 000 litros.
¿Cómo se mide el volumen de un objeto irregular?
Se sumerge en un recipiente graduado con agua y se calcula la diferencia entre el nivel final y el inicial, que es el volumen del agua desplazada.
¿Qué diferencia hay entre volumen y capacidad?
El volumen es el espacio que ocupa un cuerpo; la capacidad es el espacio interior de un recipiente disponible para contener algo.
¿Qué relación hay entre masa, volumen y densidad?
La densidad es el cociente entre la masa y el volumen (ρ = m/V). Con dos de ellas se puede calcular la tercera.
Referencias
- Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
- Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM). El Sistema Internacional de Unidades (SI).
Conceptos relacionados: sólido, magnitud y inercia.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Volumen». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/volumen/
