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MAGNITUDES

 

1. La medición

 

Medir = comparar la magnitud física que se desea cuantificar con una cantidad patrón que se denomina unidad. El resultado de una medición indica el número de veces que la unidad está contenida en la magnitud que se mide.

 

2. Las magnitudes

 

Fundamentales = No dependen de ninguna otra medida.

 

Magnitud

Unidad

Símbolo

Longitud 

Metro

m

Masa

Kilogramo

Kg

Tiempo

Segundo

s

Temperatura

Kelvin

k

Corriente eléctrica

Amperio

A

Cantidad de materia

Mol

Mol

Intensidad lumínica

Candela

Cd

 

 

Magnitudes Derivadas: Se expresan como la relación de dos o más magnitudes fundamentales.

 

Magnitudes

Definición de la magnitud

Unidad

Superficie

Unidad de longitud elevada al cuadrado

m2

Volumen

Unidad de longitud elevada al cubo

m3

Densidad

Cantidad de masa por unidad de volumen

Kg/m3

Velocidad de reacción

Cantidad de partículas formadas o desaparecidas por unidad de tiempo

 moles formadas .

segundo.

mol / s

 

3. El sistema internacional de unidades (S.I).

 

Probablemente en el pasado no se tenían mediciones equivalentes, donde los involucrados en las transacciones realizadas no salieran perdiendo, según el lugar donde se estipulara el negocio. Para evitar lo anterior muchas regiones estandarizaron unidades para uso exclusivo. Pero a medida que el mundo se hacia más pequeño y al encontrarse de nuevo con el mismo inconveniente, la Academia de ciencias de Francia creo el Sistema Internacional de Unidades (S.I), según el cual existen siete magnitudes fundamentales, a partir de las cuales es posible expresar cualquier otra magnitud derivada. (Ver tabla de unidades fundamentales)

 

 

4. Sistema inglés de unidades

 

En Colombia todavía se usan otras unidades que se conocen como el sistema inglés, de amplia utilización en ingeniería. Las unidades comunes se mencionan a continuación:

 

Magnitud

Unidad

Equivalencia

Longitud

Pulgada

Pie

Milla

2,540 cm

30,48 cm

1,609 Km

Masa

Libra americana

Onza

453,6 g

28,35 g

Volumen

Galón

galón

Cuarto

4 cuartos

3,786 L

946,4 ml

 

Se plantean a través de los talleres y actividades otras unidades que usted puede escribirlos a continuación:

 

5. Prefijos y factores que permiten obtener unidades más grandes o más pequeñas

 

En nuestro trabajo necesitamos representar las unidades dadas en otras equivalentes y por ello utilizamos los múltiplos y submúltiplos correspondientes. (cómo leer la tabla = 1018 (10 exponente a la 18) (el 1 acompañado de 18 ceros).

 

Múltiplos

 

Submúltiplos

Prefijo

Símbolo

Factor

 

Prefijo

Símbolo

Factor

Exa

E

1018

 

Deci

d

10-1

Penta

P

1015

 

Centi

c

10-2

Tera

T

1012

 

Mili

m

10-3

Giga

G

109

 

Micro

μ

10-6

Mega

M

106

 

Nano

n

10-9

Kilo

K

103

 

Pico

p

10-12

Hecto

H

102

 

Femto

f

10-15

Deca

D

101

 

Atto

a

10-18

 

6. Factores de conversión

 

En la química y muchas veces en lo cotidiano necesitamos unificar las unidades para poder realizar los procedimientos en los diferentes ejercicios planteados y por ello debemos convertir los valores dados en los que necesitamos:

 

La fórmula general para realizar dicha actividad es la siguiente
 
 
                                     unidades pedidas
Unidades dadas   X  ( -------------------------)   =  unidades pedidas
                                     unidades dadas
 
 

Temperatura y calor

 

La temperatura de un cuerpo define como una magnitud que mide la energía media de las moléculas que constituyen ese cuerpo.

El calor corresponde a la medida de la energía que se transfiere de un cuerpo caliente a otro frío debido a la diferencia de temperatura que existe entre ellos.

 

Unidades de cantidad de calor

 

Se mide en caloría la cual es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua de 14,5ºC a 15,5ºC,  Se emplea también la kilocaloría y el joules.

 

El termómetro.  Es un capilar terminado en un bulbo que contiene el líquido que se dilata; está cubierto por un tubo externo que contiene la escala numérica.

 

Escalas termométricas.  Existen varias escalas de temperatura como Celsius, Kelvin, Fahrenheit, Ranking.

Cada una de estas escalas tiene su manera de convertir de una a otra.

 
 

 

Actividad 1.

P1. Un témpano de hielo de 48 millas de longitud, 15 millas de ancho y 145 pies de espesor; si se fundiera este bloque de hielo, ¿cuántas piscinas convencionales se llenarían, si la capacidad de cada piscina es de 1.200 galones de agua? ¿Cuánta agua, en litros, contiene el bloque de hielo?

P2. Si la densidad del hierro es 7,86 g/cm3, ¿cuál es el volumen aproximado de cada átomo de hierro? Suponiendo que sean esféricos, ¿cuál es, aproximadamente, su radio?

Volumen de la esfera: V = (4/3) π r3.

1 mol de hierro corresponde a 55,8 uma, equivalente a 55,8 g y en ella existen 6,023X1023 átomos de hierro.

P 3. Indica en qué múltiplos o submúltiplos de unidades medirías las siguientes cantidades para evitar números demasiado grandes o pequeños:

A1. El volumen de un vaso de agua.

A2. La distancia entre dos estrellas.

A3. La cantidad de agua contenida en un embalse.

A4. El tamaño de un átomo.

P 4. La temperatura producida por un arco eléctrico es de 25600 ºF, mientras que un soplete de acetileno alcanza una temperatura de 3500ºC ¿Cuál de los dos instrumentos reporta una temperatura mayor?

P5. El ácido benzoico (C7H6O2) y sus sales, los benzoatos, son sustancias químicas que se agregan usualmente a los alimentos ácidos tales como encurtidos y jugos de frutas, para prevenir su descomposición por hongos (mohos) y levaduras. la concentración de benzoato no debe sobrepasar el 0,1%. Si se quiere adicionar benzoato de sodio a 110 Kg de jugo de guayaba, ¿cuánto sería lo máximo posible en gramos?

P6. Volúmenes iguales de dos líquidos, A y B, se tienen por separado en sendos tubos de ensayo. A tiene una densidad de 2 g/ml, pero B apenas alcanza a 0,5 g/ml. Si botamos la mitad del volumen de cada líquido, de lo que queda en los tubos podemos decir que:

A1. El peso de A es cuatro veces mayor que el peso de B.

A2. El peso es igual en ambos tubos.

A3. El peso de A es la mitad de B.

A4. El peso de A es mayor que el de B, pero para saber cuántas veces, se necesita conocer el volumen inicial.

P7. Si Julio Verne hubiera utilizado unidades del sistema internacional, S.I, ¿cuál título habría dado a su libro "veinte mil leguas de viaje submarino"

(1 legua = 3,45 millas). Exprese la respuesta en centímetros.

P8. A un paciente le formularon una dosis diaria de 2 g de un medicamento.  ¿Cuántas tabletas debe ingerir si cada una de ellas contiene 4X106 microgramos de medicina?

P9. La hipotermia es una condición causada por pérdida de calor corporal. Cuando la temperatura del cuerpo desciende por debajo de 90ºF, puede ocurrir inconsistencia. Por debajo de los 85ºF, puede sobrevenir la muerte por fallas cardiacas.  Convierta a grados centígrados y kelvin las temperaturas citadas.

P10. Un galón de gasolina en un motor de automóvil produce un promedio de 9,5 Kg de CO2. Calcular la producción anual de este gas en Kg, si existen en el área metropolitana de Bucaramanga 2X105 autos aproximadamente y cada uno cubre 500 millas con una velocidad de consumo de 20 millas por Galón (Identifica los procesos y trabaje a partir de éstos).

 

Actividad 2.

P1. Un témpano de hielo de 48 millas de longitud, 150 millas de ancho y 14,5 pies de espesor; si se fundiera este bloque de hielo, ¿cuántas piscinas convencionales se llenarían, si la capacidad de cada piscina es de 12.000 galones de agua? ¿Cuánta agua, en litros, contiene el bloque de hielo?

P2. Si la densidad del hierro es 7,86 g/cm3, ¿cuál es el volumen aproximado de cada átomo de hierro? Suponiendo que sean esféricos, ¿cuál es, aproximadamente, su radio?

Volumen de la esfera: V = (4/3) π r3.

1 mol de hierro corresponde a 55,8 uma, equivalente a 55,8 g y en ella existen 6,023X1023 átomos de hierro.

P 3. Indica en qué múltiplos o submúltiplos de unidades medirías las siguientes cantidades para evitar números demasiado grandes o pequeños:

A1. El volumen de un vaso de agua.

A2. La distancia entre dos estrellas.

A3. La cantidad de agua contenida en un embalse.

A4. El tamaño de un átomo.

P 4. La temperatura producida por un arco eléctrico es de 25600 ºF, mientras que un soplete de acetileno alcanza una temperatura de 3500ºC ¿Cuál de los dos instrumentos reporta una temperatura menor?

P5. El ácido benzoico (C7H6O2) y sus sales, los benzoatos, son sustancias químicas que se agregan usualmente a los alimentos ácidos tales como encurtidos y jugos de frutas, para prevenir su descomposición por hongos (mohos) y levaduras. la concentración de benzoato no debe sobrepasar el 0,1%. Si se quiere adicionar benzoato de sodio a 120 Kg de jugo de guayaba, ¿cuánto sería lo máximo posible en gramos?

P6. Volúmenes iguales de dos líquidos, A y B, se tienen por separado en sendos tubos de ensayo. A tiene una densidad de 2 g/ml, pero B apenas alcanza a 0,5 g/ml. Si botamos la mitad del volumen de cada líquido, de lo que queda en los tubos podemos decir que:

A1. El peso de A es cuatro veces mayor que el peso de B.

A2. El peso es igual en ambos tubos.

A3. El peso de A es la mitad de B.

A4. El peso de A es mayor que el de B, pero para saber cuántas veces, se necesita conocer el volumen inicial.

P7. Si Julio Verne hubiera utilizado unidades del sistema internacional, S.I, ¿cuál título habría dado a su libro "veinte mil leguas de viaje submarino"

(1 legua = 3,45 millas). Exprese la respuesta en metros.

P8. A un paciente le formularon una dosis diaria de 2 g de un medicamento.  ¿Cuántas tabletas debe ingerir si cada una de ellas contiene 4X106 microgramos de medicina?

P9. La hipotermia es una condición causada por pérdida de calor corporal. Cuando la temperatura del cuerpo desciende por debajo de 90ºF, puede ocurrir inconsistencia. Por debajo de los 85ºF, puede sobrevenir la muerte por fallas cardiacas.  Convierta a grados centígrados y kelvin las temperaturas citadas.

P10. Un galón de gasolina en un motor de automóvil produce un promedio de 9,5 Kg de CO2. Calcular la producción anual de este gas en g, si existen en el área metropolitana de Bucaramanga 2X105 autos aproximadamente y cada uno cubre 500 millas con una velocidad de consumo de 20 millas por Galón (Identifica los procesos y trabaje a partir de éstos).

 

  

 
 
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José Luis Pabón Rodríguez,
7 feb. 2012 5:51
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