SISTEMA INTERNACIONAL DE MEDIDAS: MAGNITUDES, UNIDADES Y MEDIDAS

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1 INSTITUCION EDUCATIVA LA PRESENTACION NOMBRE ALUMNA: AREA : CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL ASIGNATURA: QUIMICA DOCENTE: OSCAR GIRALDO HERNANDEZ TIPO DE GUIA: CONCEPTUAL - EJERCITACION PERIODO GRADO FECHA DURACION FEBRERO UNIDADES INDICADORES DE DESEMPEÑO 1. Describe las magnitudes del Sistema Internacional de medidas y sus correspondientes unidades. 2. Conoce el concepto de energía, las distintas formas en que se presenta, sus transformaciones y sus unidades 3. Desarrolla una actitud científica, que se manifiesta en una búsqueda de explicaciones racionales a los fenómenos de la naturaleza SISTEMA INTERNACIONAL DE MEDIDAS: MAGNITUDES, UNIDADES Y MEDIDAS La química trabaja con las propiedades de la materia. Estas propiedades se identifican mediante la realización de mediciones. El científico cuando hace ciencia, no se limita a la simple descripción de lo que observa sino que pasa a analizarlo midiéndolo. Medir una determinada cantidad, de cualquier magnitud que ella sea, es un proceso que consiste esencialmente en determinar la relación existente entre la cantidad dada y otra de su misma especie que se ha elegido como unidad o patrón de referencia. La medida es una operación exigente, si es que se pretende trabajar con alguna relativa exactitud. Normalmente, la cantidad conocida se obtiene utilizando un aparato calibrado para mostrar el valor correcto. Por ejemplo, si quiere determinar su masa, se para sobre una balanza con una escala construida para mostrar la masa en kilogramos. Toda medida se compone de dos partes: el número o cantidad y la unidad patrón. El numero indica las veces que se repite el patrón en la magnitud que se mide; la unidad se refiere a la parte de magnitud que se selecciona como patrón. Todo lo que se pueda medir se denomina magnitud. En toda medida, por cuidadosa que sea, hay siempre una cierta precisión que depende de las limitaciones de los instrumentos usados y de la habilidad de quien realiza el proceso de la medición. El error en que se incurre al hacer una medida, contamina el resultado de cualquier cálculo. Medir cosas que varían discontinuamente es fácil, pero medir aquellas en que intervengan cantidades fraccionarias, es tarea que requiere técnicas exigentes. Un sistema racional de medidas, es un conjunto de unidades relacionadas lógicamente, a fin de facilitar el cálculo y medida de las diferentes cantidades. En todo sistema de unidades se distinguen tres categorías de unidades: Unidades fundamentales, Unidades derivadas y Unidades secundarias. En el campo de las Ciencias Naturales, se usan varios sistemas de unidades, de los cuales unos son de uso científico, otros de uso didáctico y otros de uso práctico. Los más utilizados son el sistema Internacional (SI), y el sistema inglés. MAGNITUDES BÁSICAS o UNIDADES FUNDAMENTALES Son aquellas que no dependen de ninguna otra medida, expresan simplemente el número de veces que está la unidad patrón en lo que se desea medir. 1

2 Para el estudio las magnitudes fundamentales son: longitud, masa, tiempo, temperatura, cantidad de sustancia, intensidad luminosa y corriente eléctrica. MAGNITUD NOMBRE DE LA UNIDAD SIMBOLO Longitud Masa Tiempo Temperatura Cantidad de sustancia Intensidad luminosa Corriente eléctrica Metro Kilogramo Segundo Grado kelvin Mole Candela Amperio m kg s K mol cd A Las unidades seleccionadas libremente para las magnitudes fundamentales: longitud, masa, tiempo, intensidad luminosa, temperatura, corriente eléctrica, se han materializado mediante los llamados patrones, los cuales se conservan cuidadosamente en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas, en Francia. UNIDADES DERIVADAS Son aquellas que se expresan como la relación entre dos o más magnitudes fundamentales. Por ejemplo, la densidad indica la cantidad de masa presente en una cierta cantidad de volumen. UNIDADES SECUNDARIAS Con frecuencia nos encontramos con dimensiones muy diferentes; por ejemplo, el tamaño de un átomo o de un virus son demasiado pequeños. En cambio, la distancia de la Tierra al Sol es enorme. La unidad básica metro no siempre es la adecuada para medir estas longitudes. Por tanto, es conveniente usar unidades menores o mayores, denominadas múltiplos o submúltiplos. Prefijo Símbolo Factor Prefijo Símbolo Factor exa E deci d 10-1 peta P centi c 10-2 tera T mili m 10-3 giga G 10 9 micro µ 10-6 mega M 10 6 nano n 10-9 kilo K 10 3 pico p hecto H 10 2 femto f deca D 10 1 ato a LONGITUD El concepto de longitud se entiende como distancia entre dos puntos. En las ciencias, este concepto abarca cualquiera de las tres dimensiones espaciales. Para medir la distancia entre dos puntos, se emplea como patrón el metro. Además de los múltiplos y los submúltiplos del metro, se utilizan otras unidades cuyas equivalencias con el metro son: Unidades de longitud 1 Angstrom = 1 A = 10-8 cm = l0-10 m 1 pulgada = 2, 54 cm 1 pie = 30,48 cm = 0,305 m 1 milla = 1, 609 Km =1609 m Unidades de volumen 1 litro = 1000 ml 1 ml = 1 cc = 1 cm 3 1 litro = 1000 ml = 1000 cc = 1 dm 3 1 m 3 = 1000 dm 3 = 1000 litros 1 galón (US) = 3,785 litros MASA Y PESO Estrictamente hablando existe una diferencia entre masa y peso. No obstante, el uso corriente ha identificado los dos conceptos y, a no ser que haya necesidad de establecer claramente la diferencia. 2

3 El término peso se usa comúnmente con el significado de masa. La masa es una propiedad de la materia. No depende del lugar donde se encuentre, El peso es una fuerza que depende de la masa y además varía con la gravedad. El peso de los astronautas en la Luna es cerca de una sexta parte de su peso en la Tierra. MEDIDA DEL TIEMPO unidades de la masa y sus equivalencias 1 libra = 16 onzas = 453,6 gramos 1 u.m.a = 1,66 x gramos 1 Kilogramo = 1 Kg = 1000 g = 10 6 mg La humanidad a través de toda su existencia ha mostrado un gran interés por la medición del tiempo. Los primeros procedimientos de medida del tiempo fueron de carácter astronómico y sólo mucho más tarde, se introdujo métodos mecánicos. En la actualidad se piensa que tarde o temprano se impondrá el uso de los modernos relojes atómicos. Históricamente parece haber sido el ciclo lunar el escogido como patrón de medida del tiempo, pero bien pronto se introdujo la duración del día solar. En realidad el primer reloj que existió fue el denominado reloj de sol, cuyo fundamento radica en la sombra que proyecta sobre el piso, una barra vertical al recibir la luz solar. La variación de la longitud de la sombra en el transcurso del día se aprovecha como referencia para la medida de intervalos de tiempo. En algunos lugares de Asia y América situados en zonas rurales, aún es de uso obligado el reloj de sol. El reloj de arena, como el de agua y otros materiales también fue utilizado, fundamentándose estos dispositivos en el principio muy conocido de que se necesita igual tiempo para que fluyan cantidades iguales de diferentes sustancias a través de un orificio o abertura. Al parecer fue en el siglo XIII cuando se introdujeron los primeros relojes mecánicos, pero debido a la imprecisión de su marcha, no tuvieron una buena aceptación. En el siglo XVII, marcó una etapa de desarrollo para el reloj mecánico gracias a los trabajos llevados a cabo por Huygens, físico holandés quien hacia el año de 1660 introdujo el péndulo como elemento aprovechable para la medida de intervalos de tiempo. El mismo Huygens 18 años más tarde introdujo otro elemento decisivo en la industria de las relojerías o sea el volante. MATERIA Y ENERGIA Actualmente, se entiende que materia es todo aquello que existe en el universo y está formado por partículas, átomos y moléculas. Los instrumentos utilizados para medir la masa de un cuerpo son las balanzas. La energía es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo. Es decir la energía es aquello que hace posible cualquier actividad, tanto física como biológica. La materia tiene tres características fundamentales que son: ocupa un lugar en el espacio, posee masa y tiene energía. La masa es una medida de la cantidad de materia que tiene una muestra de cualquier sustancia. Un objeto posee dos formas generales de energía: la cinética en virtud de su movimiento y la potencial en virtud de su posición o energía almacenada. En química, es importante la energía potencial, aquella almacenada en las diferentes sustancias llamada energía química. 3

4 Una de las características de la energía es la capacidad de cambiar de una forma a otra. La energía eléctrica se puede transformar en energía lumínica y en energía calórica. En todos los procesos que se dan en la naturaleza se cumple el principio de la conservación de la materia y el principio de la conservación de la energía. El primero enunciado por Lavoisier y el segundo por Einstein. En el año 1910, los científicos entre ellos Albert Einstein, notaron que la materia puede transformarse en energía. Más tarde comprobaron que la energía puede ser convertida en materia. Estas observaciones se plasmaron en la ecuación de Einstein E = m C 2 E = energía C = velocidad de la luz en el vacío C = Km / s Otras expresiones matemáticas para hallar energía son las expresiones de la energía potencial y la energía cinética. E p = m g h E p = Energía potencial g = gravedad E c = ½ m v 2 h = altura Unidades de la energía JULIO = fuerza x distancia = Newton x metro = Kg.m /s 2. m = Kg. m 2 / s 2 ERGIO = fuerza x distancia = dinas x centímetros = g. cm / s 2. cm = g. cm 2 / s 2 1 Julio = 10 7 Ergios 1 caloría = 4,184 Julios = 4,184 x l0 7 Ergios 1 kilocaloría = 1 Kcal = 1000 calorías 1 BTU = 252 caloría E c = Energía cinética V = velocidad del cuerpo CALOR Y TEMPERATURA El calor es otra forma de energía, al igual que la energía cinética o la potencial, pero también puede considerarse como la manifestación en la escala microscópica de la energía cinética y potencial de las moléculas. La Temperatura es una medida de la intensidad o cantidad de calor que posee un cuerpo, y determina la dirección en lo cual fluye el calor. La energía calórica siempre fluye de zonas de alta temperatura a zonas de baja temperatura. Él termómetro es el instrumento que más se utiliza para medir la temperatura. Existen varias escalas para expresar la temperatura de un cuerpo. Para definir una escala se establecen arbitrariamente dos puntos de referencia que indican los extremos de la escala: congelación y ebullición del agua. La distancia entre estos puntos se dividen entre un numero definido de partes a las que se le llama grados. La escala Celsius o centígrada, en honor a su inventor Anders Celsius el punto de congelación del agua es 0 grados y el punto de ebullición es 100 grados. La escala Fahrenheit, estos dos puntos corresponden a 32 grados y 2l2 grados respectivamente. La escala absoluta o kelvin, en honor a Lord Kelvin en la cual el valor cero corresponde a la temperatura más baja que se conoce hasta ahora ( grados centígrados). 4

5 La escala Rankine estos dos puntos corresponden a 492 grados y 672 grados respectivamente La escala Reamur estos dos puntos corresponden a 0 grados y 80 grados respectivamente Para convertir temperaturas de una escala a otra, existen las siguientes expresiones: O C = (5/9) ( o F - 32) O K = O C O F = (9/5) o C + 32 O Re = (4/5) O C O Ra = (9/5) O C PRUEBA DE QUIMICA PREGUNTAS DE SELECCIÓN MÚLTIPLE CON ÚNICA RESPUESTA - (TIPO I) Las preguntas de este tipo constan de un enunciado y de cinco posibilidades de respuesta, entre las cuales usted debe escoger la que considere correcta. 1. Son unidades para expresar el volumen excepto: A. ml B. lts C. cm 3 D. dm 3 E. uma 2. La energía es la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo. La energía relacionada con la temperatura de un cuerpo es: A. Radiante B. Potencial C. Cinética D. Térmica E. Nuclear 3. Para transformar los grados Fahrenheit a grados Celsius o centígrados se debe emplear la siguiente fórmula matemática: A. 0 C = 5/9 ( 0 F + 32) B. 0 C = 5/9 ( 0 F - 32) C. 0 C = 9/5 ( 0 F +32) D. 0 C = 5/9 ( 0 F +273) E. 0 C = 9/5 ( 0 F -32) 4. En 7,5 litros Cuántos mililitros están contenidos A. 75 ml B. 750 ml C ml D. 7.5 ml E ml 5. Un BTU equivale a: A Ergios B. 4,184 Julios C. 4,184 x l0 7 Ergios D. 252 caloría E. Todas las anteriores EL QUE TIENE FE EN SI MISMO NO NECESITA QUE LOS DEMAS CREAN EN EL 5