Sistema Internacional de Unidades (SI)
As observações científicas, feitas por meio de experiências controladas e que levam ao desenvolvimento de teorias e leis, necessitam de medições específicas, principalmente para que, além de serem exatas, possam também ser repetidas quantas vezes for necessário e por qualquer pessoa no mundo. Essas medições podem ser feitas da massa, do volume, da temperatura etc. Tudo aquilo que pode ser medido é chamado de grandeza. O Sistema Internacional de Unidades (SI) foi criado para facilitar e uniformizar a comunicação científica e comercial entre os diversos países. Esse sistema estabeleceu padrões para as unidades de medidas e grandezas físicas.
Cada grandeza é expressa em números e possui uma unidade padrão que é escolhida previamente para servir de comparação para outras medidas dessa mesma natureza. Por exemplo, a massa dos corpos é uma grandeza que pode ser medida em gramas, quilogramas, miligramas, toneladas e assim por diante. Mas a unidade padrão, que é a unidade internacional de massa, é o quilograma (kg). Assim, quando se diz que a massa de determinado corpo é 50 kg, isso significa que, em comparação com o padrão escolhido, que é o kg, a massa desse corpo é 50 vezes maior.
As demais unidades são múltiplos e submúltiplos, por exemplo, a tonelada é um múltiplo (1 tonelada = 1 000 kg) e o grama é um submúltiplo do quilograma (1 grama = 10-3 kg).
As unidades padrões são diferentes para cada tipo de grandeza e são estabelecidas pelo Sistema Internacional de Unidades (SI), e a IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada) os adota.
Vejamos algumas dessas unidades de medidas utilizadas na Química:
Massa
- Massa (m): indica a quantidade de matéria que existe num corpo, sendo que sua medida é feita numa balança.Apesar de a unidade-padrão de massa ser o quilograma (Kg), é muito comum medi-la usando seus submúltiplos como: grama (g), e a miligrama (mg), ou múltiplos como o megagrama (Mg).
Conforme já mencionado, a unidade padrão de massa do SI é o quilograma (kg).
Observação: É importante ressaltar que massa é uma grandeza diferente de peso (P), sendo que este último é dado pela multiplicação da massa do corpo pela aceleração da gravidade local (P = m.g). Sua unidade é o Newton (1 N = 1 kg . m/s2). Todo corpo tem massa, mesmo que esteja isolado, mas o peso só terá aquele corpo que estiver próximo de outro corpo que o atraia. Por exemplo, o nosso peso, na verdade, não é o valor dado na balança; isso é a nossa massa. O peso é a força com que a Terra nos atrai para a sua superfície.
Balança Análitica
Transformação de unidades
Observe as seguintes transformações:
- Transforme 4,627 kg em dag.
kg | hg | dag | g | dg | cg | mg |
Para transformar kg em dag (duas posições à direita) devemos multiplicar por 100 (10 x 10).
4,627 x 100 = 462,7
Ou seja:
4,627 kg = 462,7 dag
Observação: em algumas situações você pode encontrar os termos “peso bruto” e “peso líquido”, que significam:
Peso bruto: peso do produto com a embalagem.
Peso líquido: peso somente do produto.
Embora o megagrama seja a unidade do SI para indicar a massa correspondente a 1000 Kg, geralmente a unidade que se usa com maior frequência é a tonelada (t), que é aceita como unidade em uso no SI.
Volume
É a grandeza que corresponde ao espaço ocupado por um corpo. A medida de volume é feita com uso de recipientes apropriados como cilindros graduados ou provetas, pipetas, e balões volumétricos que apresentam graduações de unidades de comprimento.
- Volume (V): é a extensão do espaço ocupado por um corpo.
Recipientes para medir volume (a) proveta (b) erlenmeyer (c) pipetas (d) becker
O volume é derivado das unidades de comprimento, sendo que para um cubo ele pode ser determinado pela fórmula:
Volume = comprimento . altura . largura
Visto que a unidade padrão de comprimento é o metro (m), a unidade de volume no SI é metro cúbico (m3). No entanto, outras unidades acabam sendo mais utilizadas no cotidiano, tais como o litro (L) e o mililitro (mL). Veja as correspondências abaixo:
1 m3 = 1000 L ou 1000 dm3
1 dm3 = 1 L
1 cm3 = 1 mL
1 cm3 ou 1 mL = 10-3 dm3 ou 10-3 L
Temperatura
- Temperatura (T): é a medida do nível de energia térmica de um material.
Sua medida é feita por meio de termômetros, um fino tubo graduado que contém mercúrio em seu interior. À medida que fica mais quente, o mercúrio se expande e mostra na graduação ao longo do tubo qual é a temperatura.
A unidade padrão no SI para a temperatura é o Kelvin (K), que é reconhecido como escala absoluta. Mas, no Brasil, costuma-se usar a escala Celsius (ºC). Para entender como realizar conversões entre essas escalas termométricas leia o texto abaixo:
O zero Kevin ou zero termodinâmico é a temperatura mais baixa que pode existir e corresponde a -273,15 oC.
Densidade
- Densidade (d) ou massa específica: é a relação entre a massa (m) e o volume (V) de um material.
d = m (g)
V (cm3 ou L)
O objeto que tiver maior densidade afunda em relação a outro com menor densidade e vice-versa. Por exemplo, os icebergs são gigantescos blocos de gelo, no entanto, eles flutuam sobre a água do mar. Isso ocorre porque como são apenas água pura solidificada, a sua densidade é de 0,92 g/cm3, enquanto a densidade da água do mar, que contém sais, é maior (1,03 g/cm3).
Para sólidos e líquidos, a unidade usada para a densidade costuma ser o gramas por centímetros cúbicos (g/cm3), já para gases, usa-se o gramas por litro (g/L).
Um aparelho usado para medir a densidade de líquidos e soluções é o densímetro, mostrado abaixo:
Mais detalhes sobre esse assunto se encontram no texto: Densidade.
A densidade é uma grandeza que relaciona a massa de um material com o volume que ele ocupa. Ela pode ser expressa pela divisão da massa pelo volume:
A unidade de densidade no SI é o quilograma por metro cúbico (kg/m3), embora as unidades mais utilizadas sejam o grama por centímetro cúbico (g/cm3) e o grama por mililitro (g/mL).
Importante!
A densidade depende da temperatura, pois os materiais sofrem contração ou dilatação de sue volume com variações da temperatura. Assim, sempre que for informada a densidade é necessário indicar a temperatura que a mesma foi medida.
Curiosidades
Infelizmente, quase todos os anos, os meios de comunicação noticiam casos de derramamento de petróleo no mar. Esse óleo não afunda e forma uma grande mancha da superfície da água, que pode ser contida com uso de boias. Materiais mais densos do que a água tende a afundar nela, e os menos densos, a flutuar. O óleo não afunda por densidade menor que a da água.
Pressão
- Pressão (p): é a força aplicada sobre um corpo dividida pela área sobre a qual a força (F) é exercida.
p = F
a
A unidade padrão de pressão no SI é o pascal (Pa), que é 1 Newton sobre 1 metro quadrado (1 Pa = 1 N/m2), mas outras unidades costumam ser utilizadas, tais como o milímetro de mercúrio (mmHg) e o atmosfera (atm).
A pressão atmosférica ao nível do mar é igual a 1 atm ou 760 mmHg, que correspondem a 1,01325 . 105 Pa. Essa pressão foi medida pela primeira vez por Torricelli. Veja seu experimento no texto:
Como medir a pressão atmosférica?
A pressão diminui com o aumento da altitude e pode ser medida por meio de um equipamento chamado barômetro (imagem abaixo).
A pressão é uma grandeza que corresponde à força aplicada sobre um corpo ou objeto dividida pela área sobre a qual a força é exercida. Pode ser expressa por:
Por isso é mais fácil perfurar uma folha de papel com o dedo indicador do que aplicar a mesma força para tentar rompê-la com a palma da mão, pois a folha recebe uma pressão maior quando em contato com o dedo (que tem área menor do que a palma da mão).
Embora a unidade padrão de pressão pelo sistema internacional (SI) seja o pascal (Pa) é comum utilizar as unidades de mercúrio (mmHg) e atmosfera (atm). Veja algumas unidades de pressão e as correspondências:
Importante!
A camada de ar que envolve a Terra exerce uma pressão sobre todos os corpos – a pressão atmosférica. Essa pressão depende da altitude do local. Quanto maior a altitude, mais rarefeito torna-se o ar e, portanto, a pressão é menor do que em um local de menor altitude. Ao nível do mar, a pressão do ar atmosférico é de 1 atm (pressão normal) que corresponde a aproximadamente 1,0 x 105 Pa.
Medidas de tempo
É comum em nosso dia a dia ouvirmos perguntas do tipo:
- Qual a duração dessa partida de futebol?
- Qual o tempo dessa viagem?
- Qual a duração desse curso?
- Qual o melhor tempo obtido por esse corredor?
Todas essas perguntas serão respondidas tomando por base uma unidade padrão de medida de tempo.
A unidade de tempo escolhida como padrão no Sistema Internacional (SI) é o segundo.
Segundo
O Sol foi o primeiro relógio do homem: o intervalo de tempo natural decorrido entre as sucessivas passagens do Sol sobre um dado meridiano dá origem ao dia solar.
As medidas de tempo não pertencem ao Sistema Métrico Decimal.
Múltiplos e submúltiplos do segundo
Quadro de unidades
Múltiplos |
||
minutos | hora | dia |
min | h | d |
60 s | 60 min = 3.600 s | 24 h = 1.440 min = 86.400s |
São submúltiplos do segundo:
- décimo de segundo
- centésimo de segundo
- milésimo de segundo
Cuidado: nunca escreva 2,40h como forma de representar 2h40min, pois o sistema de medidas de tempo não é decimal. Observe:
Dica: use o nosso conversor on-line para fazer a conversão entre diversas medidas.
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