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QUIMICA GENERAL – ING. CIVIL

MEDICIONES Unidades fundamentales y derivadas. Así se llama a un conjunto de unidades interrelacionadas por medio de las leyes de la física, las que para este propósito deben ser independientes entre sí, y deben poderse expresar cuantitativamente. Esto permite fijar arbitrariamente unas cuantas unidades fundamentales, tales como: longitud, masa y tiempo, de las que derivan

las demás

unidades derivadas, tales como fuerza, energía, densidad, a las unidades fundamentales y sus derivadas se han añadido cuatro unidades auxiliares, también establecidas en forma arbitraria, que son independientes de las unidades fundamentales: la temperatura (potencial calorífico), calor (calorías), voltaje (potencial eléctrico) y el amperaje (cantidad de electricidad).

Unidades del sistema métrico decimal (c.g.s. o M.K.S.). a)

Longitud

Múltiplos del metro: Para distancias mayores que el metro. miriámetro 1 man = 10 000 m kilómetro 1 km = 1000 m hectómetro 1 hm = 100 m decámetro 1 dam = 10 m Submúltiplos del metro: Para pequeñas distancias menores que el metro. Decímetro 1 dm = 0.1 m Centímetro 1 cm = 0.01 m Milímetro 1 mm = 0.001 m b)

Fuerza

1 N = 105 dinas Ing. Raúl Mendoza G.

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1 kgf (kilogramo fuerza) o kilopondio (kp) = 9.807 N

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Equivalencias:

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c)

Tiempo

Equivalencias: 1 minuto (min) = 60 segundos (s) 1 hora (h) = 3600 s Unidades menores de 1 segundo: 1 decisegundo (ds) = 0.1 s = 10-1 s 1 centisegundo (cs) = 0.01 s = 10-2 s 1 milisegundo (ms) = 0.001 s = 10-3 s 1 microsegundo ( ) = 10-6 s

Unidades del sistema gravitacional inglés a)

Longitud, pie (foot)

b)

Fuerza, libra peso (pound)

c)

Tiempo, segundo

Unidades auxiliares en el sistema c.g.s. a)

Temperatura

K = °C + 273.18

b)

Calor

La caloría pequeña (cal) definida como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua destilada de 14.5° a 15.5°C

Temperatura.

°C =

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a)

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Unidades auxiliares en el sistema inglés.

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b)

Calor

La unidad térmica británica (BTU) es el calor necesario para elevar la temperatura de una libra de agua destilada 1°F.

Escalas de temperatura

100°C = 100K = 180°F = 180R

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1°C = 1K = 1.8°F = 1.8R

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FACTORES DE EQUIVALENCIA Y CONVERSIÓN DE ALGUNAS UNIDADES DE MEDICIÓN. LONGITUD. 1 m = 102 cm = 39.37 pulgadas = 3.2808 pies = 6.214x10-4 millas 1 yarda = 3 pies = 36 pulgadas = 0.9144 metros 1 pie (ft) = 12 pulgadas = 0.3048 metros 1 milla (mi) = 5291.6 pies = 1609.34 metros 1 pulgada (in) = 2.54 cm 1 Å (angstrom) = 10-8 cm = 10-10 m 1 µ (micra) = 10-4 cm = 10-6 m = 104 Å

MASA. 1 kg = 103 g = 2.205 lb 1 kg = 0.102 utm (unidad técnica de masa) 1 lb = 16 onzas (oz) 1 slug = 14.5889 kg = 1.4877 utm 1 libra (lb) = 0.4536 kg = 453 g = 16 oz 1 quintal métrico (qq) = 100 kg = 220.5 lb

Submúltiplos Símbolo Nombre dg decigramo cg centigramo mg miligramo microgramo g ng nanogramo pg picogramo fg femtogramo ag attogramo zg zeptogramo yg yoctogramo

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Valor 101 g 102 g 103 g 106 g 109 g 1012 g 1015 g 1018 g 1021 g 1024 g

Símbolo dag hg kg Mg Gg Tg Pg Eg Zg Yg

Múltiplos Nombre decagramo hectogramo kilogramo megagramo o tonelada gigagramo teragramo petagramo exagramo zettagramo yottagramo

Página

Valor 10-1 g 10-2 g 10-3 g 10-6 g 10-9 g 10-12 g 10-15 g 10-18 g 10-21 g 10-24 g

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Múltiplos del Sistema Internacional para gramo (g)

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VOLUMEN 1 m3 (kilolitro) = 1000 dm3 (litro) = 264.17 gal = 106 cm3 (ml) 1 galón = 0.004546 m3 = 277.42 in3 = 3.785 L 1 cm3 = 1 ml = 0.001 L 1 litro = 1 dm3 1 pie3 = 28.3 L DENSIDAD. Es la masa o cantidad de materia de una sustancia contendida en una unidad de volumen. d=

=

Ejemplo. Qué volumen ocuparan 400 g de mercurio. La densidad es 13.6 g/ml V=

=

= 29.4 ml

FUERZA 1 N (newton) = 105 dinas = 0.102 kgf = 0.225 lbf 1 lbf = 4.45 N = 4.45x105 dinas = 0.4536 kgf 1 kgf (kilogramo fuerza) = 9.81 N ENERGIA 1 BTU = 778 ft-lb = 252 cal = 1055 J (joule) 1 ft-lb = 0.3239 cal = 1.356 J

1 atm 1 mm Hg 1 lb/pulg2 1 dina/cm2 1 bar 1 Pa

1 1.315x10-3 0.06802 9.87x10-7 0.9869 9.869x10-6

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mm Hg (torr) 760 1 51.7 7.502x10-4 750.062 7.5x10-3

lb/pulg2 (Psi) 14.7 0.0193 1 1.451x10-5 14.508 1.451x10-4

dina/cm2

bar

1.013x106 1332.9 6.891x104 1 103 10

1.01325 1.333x10-3 0.0689 10-6 1 10-5

Pa (N/m2) 1.013x105 133.289 6.891x103 0.1 105 1

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atm

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PRESION

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ENERGÍA J

kpm

cal

l-atm

Kw.h

CV.h

1 107 9.81x107 4.186x107 1.013x109 3.6x1013 2.65x1013

10-7

1.02x10-8

2.389x10-8

8.87x10-10

2.778x10-14

1 9.81 4.186 101.323 3.6x106 2.65x106

0.102 1 0.427 10.33 3.67x105 2.7x105

0.2389 2.343 1 24.2 8.6x105 6.32x105

9.87x10-3 0.0968 0.0413 1 3.55x104 2.61x104

2.778x10-7 2.72x10-6 1.163x10-6 2.81x10-5 1 0.736

3.77x10-14 3.77x10-7 3.70x10-6 1.58x10-6 3.82x10-5 1.36 1

Erg: ergio

Kpm: kilopondio metro

Cal: caloría

Lt-atm: litro-atmósfera

Kw.h: kilowatt-hora

CV.h: caballo de vapor-hora

POTENCIA 1 erg/s 1W 1 kpm/s 1 cal/s 1 kcal/min CV

erg/s 1 107 9.81x107 4.186x107 6.89x108 7.36x109

W (J/s) 10-7 1 9.81 4.186 69.8 736

Kpm/s 1.02x10-8 0.102 1 0.427 7.11 75

cal/s 2.389x10-8 0.2389 2.343 1 16.67 175.72

Kcal/min 1.433x10-9 0.0143 0.141 0.06 1 10.54

CV 1.36x10-10 1.36x10-3 1.33x10-2 5.69x10-3 9.49x10-2 1

1 CV = 0.986 HP (Horse Power)

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1 kW = 1.359 CV

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1 erg 1J 1 kpm 1 cal 1 l-atm 1 kw.h 1 CV.h

erg

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1. Ejercicios para practicar. Resolver los ejercicios utilizando los factores de equivalencia. 1.

Convertir 44 pulgadas a pies. Resp: 3.67 pies

2.

Convertir 5 pies a pulgadas Resp: 60 pulg.

3.

Un automóvil se mueve a razón de 30 millas por hora. Expresar esta velocidad en centímetros por segundo. 1 mila = 5280 pies Resp: 1340 cm/s

4.

Un automóvil se desplaza a 80 km/h. exprese esta velocidad en m/h. Resp:

5.

Convertir 8.32x107 ergios a calorías Resp: 1.988 cal

6.

Hallar el número de segundos en 5 días. Resp: 4.32x105 segundos

7.

La densidad del mercurio (Hg) es 13.6 g/ml. ¿Cuál es la masa en libras de 1.5 litros de mercurio? densidad : d = m/V = masa/volumen Resp: 44.982 lb

8.

Convertir 60°C a °F Resp: 140°F

9.

Convertir 20°C a Kelvin Temperatura absoluta: K K = °C + 273.15 Resp: 293.15K

10.

Convertir 140°F a °C Resp: 60°C

11.

Convertir 0.020 kg a mg: Resp:

12.

Convertir 120°C a K Resp:

13.

Convertir 550 calorías en kW-h Convertir 1051 BTU/lb°F en cal/g°C Resp:

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14.

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Resp:

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15.

Convertir 25 atm en Pa Resp:

16.

Convertir 500 atm en kPa Resp:

17.

Si el peso específico del agua es 1000 kp/m3. Demostrar que en el sistema inglés es 62.4 lbf/pie3. Resp:

18.

Si la factura de la luz nos indica que hemos gastado 602 kW-h. ¿a cuántos julios equivale? ¿y calorías? Resp:

19.

Una fuerza de 500 N actúa sobre un área que mide 4 metros por 50 cm. ¿Cuál es la presión ejercida en kN por metro cuadrado? Resp:

2. Ejercicios para practicar. 1.

Se planea construir un puente colgante de

de milla que necesitará el tendido de 16 millas

de cable de 150 hilos (150 alambres trenzados). ¿Cuál es la longitud mínima (sin tener en cuenta el torcimiento), en km, de alambre de acero que debe producir el fabricante del cable? Resp: 3862 km

2.

Convierta el volumen molar, 22.4 litros, en centímetros cúbicos y en pies cúbicos. Resp: 22400 cm3; 0.0224 m3; 0.791 piees3

3.

El acero se emplea en la fabricación del cable (16 mi, diámetro 12 cm; supóngalo macizo; Vcilindro =

) para el puente del problema 1, tiene 8.65 g/cm3 de

densidad. El cable se puede hilar a partir de un bloque macizo de metal. ¿Cuál será eel peso del bloque en: a) kg; b) lb, y c) toneladas? Resp: a) 1.01x107 kg; b) 2.2x107 lb; c) 1110 ton 4.

El gel de sílice que se emplea para proteger de la humedad los embarques al extranjero tienen una superficie de 6x102 m2 por kilogramo. ¿Cuál es su área en

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Resp: 6.5 x 103 pies2/g

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pies cuadrados por gramo?

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5.

El contenido promedio del bromo en el oceano Atlántico es 0.65 partes por millón (ppm). Suponiendo una recuperación de 100%. ¿Cuántos metros cúbicos de agua marina deben procesarse para producir 0.61 kg de bromo?. Considere que la densidad del agua de mar es 1,0 x 103 kg/m3. Resp: 9.4 m3

6.

Un tipo de espuma plástica tiene 17.7 kg/m3 de densidad. Calcule la masa, en libras, de una pieza aislante de 4 pies de ancho, 8 pies de longitud y 4 pulgadas de espesor. Resp: 11.8 lb

7.

Los metales se contraen y dilatan cuando cambia la temperatura. Se utiliza una barra de metal para construir parte de la plataforma de una torre petrolera para el Mar del Norte, que debe resitir -45°C. Indique la temperatura en a) °F y b) en la escala Kelvin Resp: a) -49°F; b) 228 K

8.

Durante el incendio de un vehículo se puede alcanzar una tgemperatura tan alta que se funde el vidrio del parabrisas. El punto de fusión de ese vidrio de automóvil (en esencia SiO2) es 1698°C. Convierta esa temperatura a: a) la escala Kelvin, y b) la escala Fahrfenheit.

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Resp: a) 1971 K; b) 3088°F

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