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FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES Dr. Abel Inga Díaz SISTEMA DE UNIDADES Establece los conceptos fundamentales de las reglas y principios del sistema de unidades y dimensiones para utilizarlos en los diversos temas de la QUIMICA, aspecto que permitirá un mejor desenvolvimiento, desempeño y seguridad en el desarrollo de tema. Definición Nombre adoptado por la XI Conferencia General de Pesas y Medidas para un sistema universal, unificado y coherente de Unidades de medida, basado en el sistema MKS (metro-kilogramo-segundo). Consagración del S.I En 1960 la 11ª Conferencia General de Pesas y Medidas estableció definitivamente el S.I., basado en 6 unidades fundamentales: metro, kilogramo, segundo, ampere, Kelvin y candela. En 1971 se agregó la séptima unidad fundamental: el mol. COHERENCIA DEL S.I. Define las unidades en términos referidos a algún fenómeno natural constante e invariable de reproducción viable. Logra una considerable simplicidad en el sistema al limitar la cantidad de unidades base. Unidades del S.I. Unidades en uso temporal con el S.I. Unidades desaprobadas por el S.I. Múltiplos y submúltiplos decimales Unidades básicas Unidades derivadas Unidades aceptadas que no pertenecen al S.I. 7 MAGNITUD FUNDAMENTAL UNIDAD BASICA O FUNDAMENTAL SIMBOLO DE LA UNIDAD Longitud ( L ) metro m Masa( M ) kilogramo kg Tiempo ( T ) segundo s Temperatura ( Θ ) kelvin K Intensidad de corriente eléctrica ( I ) ampere A Cantidad de sustancia ( μ ) mol mol Intensidad luminosa ( Iv ) candela cd 8 Prefijo Símbolo Factor yotta Y 1024 (un cuatrillón) zetta Z 1021 (mil trillones) exa E 1018 (un trillón) peta P 1015 (mil billones) tera T 1012 (un billón) giga G 109 (mil millones) mega M 106 (un millón) miria ma 104 (diez mil) kilo k 103 (mil) hecto h 102 (cien) deca da 101 (diez) Prefijos del Sistema Internacional Prefijo Símbolo Factor deci d 10-1 (un décimo) centi c 10-2 (un centésimo) mili m 10-3 (un milésimo) micro µ 10-6 (un millonésimo) nano n 10-9 (un milmillonésimo) pico p 10-12 (un billonésimo) femto f 10-15 (un milbillonésimo) atto a 10-18 (un trillonésimo) zepto z 10-21 (un miltrillonésimo) yocto y 10-24 (un cuatrillonésimo) La notación científica (o notación índice estándar) es una manera rápida de representar un número utilizando potencias de base diez. Esta notación se utiliza para poder expresar muy fácilmente números muy grandes o muy pequeños. Los números se escriben como un producto: a x 10n siendo: a un número real mayor o igual que 1 y menor que 10, que recibe el nombre de coeficiente. n un número entero, que recibe el nombre de exponente u orden de magnitud. NOTACION CIENTIFICA UNIDADES FUNDAMENTALES METRO En 1889 se definió el metro patrón como la distancia entre dos finas rayas de una barra de aleación platino-iridio. El interés por establecer una definición más precisa e invariable llevó en 1960 a definir el metro como “1 650 763,73 veces la longitud de onda de la radiación rojo-naranja del átomo de kriptón 86 (86Kr)”. Desde 1983 se define como “la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299 792 458 segundos”. KILOGRAMO En la primera definición de kilogramo fue considerado como “ la masa de un litro de agua destilada a la temperatura de 4 °C”. En 1889 se definió el kilogramo patrón como “la masa de un cilindro de una aleación de platino e iridio”. En la actualidad se intenta definir de forma más rigurosa, expresándola en función de las masas de los átomos. SEGUNDO Su primera definición fue: "el segundo es la 1/86 400 parte del día solar medio". Desde 1967 se define como "la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado natural del átomo de cesio-133". Con el aumento en la precisión de medidas de tiempo se ha detectado que la Tierra gira cada vez más despacio, y en consecuencia se ha optado por definir el segundo en función de constantes atómicas. AMPÈRE Para la enseñanza primaria podría decirse, si acaso, que un amperio es el doble o el triple de la intensidad de corriente eléctrica que circula por una bombilla común. Actualmente se define como la magnitud de la corriente que fluye en dos conductores paralelos, distanciados un metro entre sí, en el vacío, que produce una fuerza entre ambos conductores (a causa de sus campos magnéticos) de 2 x 10 -7 N/m. KELVÍN Hasta su definición en el Sistema Internacional el kelvin y el grado celsius tenían el mismo significado. Actualmente es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. MOL Ahora se define como la cantidad de sustancia de un sistema que contiene un número de entidades elementales igual al número de átomos que hay en 0,012 kg de carbono-12. NOTA: Cuando se emplee el mol, deben especificarse las unidades elementales, que pueden ser átomos, moléculas, iones … Antes no existía la unidad de cantidad de sustancia, sino que 1 mol era una unidad de masa "gramomol, gmol, kmol, kgmol“. CANDELA La candela comenzó definiéndose como la intensidad luminosa en una cierta dirección de una fuente de platino fundente de 1/60 cm2 de apertura, radiando como cuerpo negro, en dirección normal a ésta. En la actualidad es la intensidad luminosa en una cierta dirección de una fuente que emite radiación monocromática de frecuencia 5,40×1014 Hz y que tiene una intensidad de radiación en esa dirección de 1/683 W/sr. Unidades derivadas Unidades derivadas sin nombre especial MAGNITUD NOMBRE SIMBOLO superficie metro cuadrado m2 volumen metro cúbico m3 velocidad metro por segundo m/s aceleración metro por segundo cuadrado m/s2 Unidades derivadas con nombre especial MAGNITUD NOMBRE SIMBOLO frecuencia hertz Hz fuerza newton N potencia watt W resistencia eléctrica ohm Ω Haga clic para modificar el estilo de texto del patrón Segundo nivel Tercer nivel Cuarto nivel Quinto nivel Unidades aceptadas que no pertenecen al S.I. MAGNITUD NOMBRE SIMBOLO masa tonelada t tiempo minuto min tiempo hora h temperatura grado celsius °C volumen litro L ó l Unidades en uso temporal con el S. I. MAGNITUD NOMBRE SIMBOLO energía kilowatthora kWh superficie hectárea ha presión bar bar radioactividad curie Ci dosis adsorbida rad rd Unidades desaprobadas por el S. I. MAGNITUD NOMBRE SIMBOLO longitud fermi fermi presión atmósfera atm energía caloría cal fuerza Kilogramo-fuerza kgf Normas del Sistema Internacional Todo lenguaje contiene reglas para su escritura que evitan confusiones y facilitan la comunicación. El Sistema Internacional de Unidades tiene sus propias reglas de escritura que permiten una comunicación unívoca. Cambiar las reglas puede causar ambigüedades. Símbolos Norma Correcto Incorrecto Se escriben con caracteres romanos rectos. kg Hz kg Hz Se usan letras minúscula a excepción de los derivados de nombres propios. s Pa S pa No van seguidos de punto ni toman s para el plural. K m K. ms No se debe dejar espacio entre el prefijo y la unidad. GHz kW G Hz k W El producto de dos símbolos se indica por medio de un punto. N.m Nm Norma Correcto Incorrecto Si el valor se expresa en letras, la unidad también. cien metros cien m Las unidades derivadas de nombres propios se escriben igual que el nombre propio pero en minúsculas. newton hertz Newton Hertz Los nombres de las unidades toman una s en el plural, salvo si terminan en s, x ó z. Segundos hertz Segundo hertz Unidades Descripción Correcto Incorrecto Los números preferiblemente en grupos de tres a derecha e izquierda del signo decimal. 345 899,234 6,458 706 345.899,234 6,458706 El signo decimal debe ser una coma sobre la línea. 123,35 0,876 123.35 ,876 Se utilizan dos o cuatro caracteres para el año, dos para el mes y dos para el día, en ese orden. 2000-08-30 08-30-2000 30-08-2000 Se utiliza el sistema de 24 horas. 20 h 00 8 PM Números CorrectoIncorrecto s Seg. o seg g GR grs grm cm3 cc cmc c m3 10 m x 20 m x 50 m 10 x 20 x 50 m ... de 10 g a 500 g ... de 10 a 500 g 1,23 nA 0,001 23 mA Otras normas Unicidad: existe una y solamente una unidad para cada cantidad física (ej: el metro para longitud, el kilogramo para masa, el segundo para tiempo). A partir de estas unidades, conocidas por fundamentales, se derivan todas las demás. Coherencia: evita interpretaciones erróneas. Relación decimal entre múltiplos y submúltiplos: la base 10 es apropiada para el manejo de la unidad de cada cantidad física y el uso de prefijos facilita la comunicación oral y escrita. Uniformidad: elimina confusiones innecesarias al utilizar los símbolos. MAGNITUD Es todo lo que se puede medir. Las magnitudes están clasificadas de la siguiente forma: Según su origen: 1. MAGNITUDES FUNDAMENTALES.- son las llamadas unidades patrón, que han sido creados a través de convenios internacionales. Ejm. El metro (m), kilogramo (kg), intensidad de corriente (Ampere), etc. 2. MAGNITUDES DERIVADAS.- Son aquellas que son el producto de la relación entre las magnitudes fundamentales. Ejm. Velocidad, aceleración, presión, trabajo, etc. Según su naturaleza: 1. MAGNITUDES ESCALARES.- Es el valor nominal que se le da a un fenómeno físico. Ejm. 20 s, 40 °C, etc. 2. MAGNITUDES VECTORIALES.- Se le define por los elementos del vector. Modulo. Dirección Sentido. Ejm. 30 m/s, en el eje “y”, positivo. CONVERSIÓN DE UNIDADES Es la transformación de unidades de un sistema a sus equivalentes de otros. 1. Factores de Conversión.- Se les denomina a los términos numéricos por los que se multiplica a las unidades y obtener otros de diferentes sistemas. 1. Se necesita un área de 18 000 m2 para construir un hospital en la ciudad de Huancayo, ¿cuál de estas áreas se acerca al área necesitada? Dimensiones del terreno 1; L = 5,5 x 10–7 Mm; A: 3,5 x 10-2 Mm. Dimensiones del terreno 2; L = 1,4 x 108 µm; A = 5,0 x 1010 nm 2. Convertir: 2,357 x 10 6 3. Convertir 4. El corazón bombea sangre a un ritmo de 0,083 l/s ¿Cuál es la velocidad de flujo en pies cúbicos por hora?; ¿Cuál es la velocidad de flujo en pulgadas cúbicas por hora? 5. Un manómetro diferencial conectado a una tubería de agua indica una altura de 3,8 cm. Si el fluido manométrico es mercurio (densidad = 954 lb/ft3). ¿Cuál es el salto de presión expresado en Pascal? Tener en cuenta que ΔP = ρgh d h semana ng pm milla a año onza kg m . . . . . . 2 3 2 ( ) h ft h s m ft l m s l Solucion 3 3 3 3 55 , 10 1 3600 3048 , 0 1000 1 083 , 0 = ÷ ÷ ø ö ç ç è æ ÷ ÷ ø ö ç ç è æ ÷ ÷ ø ö ç ç è æ
