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TEMA 6. TABLAS DE MAGNITUDES FISICAS Y DE UNIDADES DE MEDIDA

La Tabla 6.1 contiene una selección de magnitudes físicas de indudable interés en el campo de la Química. Están tomadas de la publicación ISO STANDARDS HANDBOOK 2, 2ª. Ed. (1982) Units of measurement. En las dos primeras columnas se indican los respectivos nombres y símbolos adoptados por el Sistema Internacional de Unidades. En la tercera columna, los correspondientes productos dimensionales SI y, bajo ellos, las respectivas unidades SI coherentes. Algunas de estas unidades tienen nombres especiales; los adoptados por el Sistema Internacional se dan en la cuarta columna. Finalmente en la quinta columna se entregan las expresiones de algunas unidades en términos de aquellas que tienen nombres especiales. Su empleo, en ocasiones, puede resultar más cómodo y preferible, porque expresan de manera más directa las relaciones existentes entre las magnitudes involucradas. En aquellas magnitudes derivadas del ángulo plano y del ángulo sólido (magnitudes SI suplementarias) se ha considerado la proposición hecha por este autor, en los Temas 9 y 10 de esta Página Web, al CIPM y la ISO por correo electrónico en Noviembre del año 2000. En dicha proposición las dimensiones y unidades de estas magnitudes son: Ángulo plano Dimensiones Unidades P rad ángulo sólido S sr

De este modo, la dimensión y la unidad para la velocidad angular, por ejemplo, serían: Dimensión Unidad P T-1 rad s-1

a diferencia de lo que aparece en la Tabla de la ISO: Dimensión Unidad T-1 rad s-1

En las Tablas 6.2, 6.3, 6.4, 6.5 y 6.6 se dan las definiciones y equivalencias de algunas unidades de longitud, masa, fuerza, presión y energía, respectivamente. Para cada magnitud, las equivalencias se dan igualando cantidades de la magnitud, expresadas en diferentes unidades, y que sean equivalentes entre sí. Por ejemplo, las equivalencias de las unidades de longitud serían: 1 mile = 1 609.344 m = 63 360 in = 5 280 ft = 1 760 yd = 1.609 344 x 1013 A

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A partir de estas igualdades se pueden obtener todos los factores unitarios de conversión que se requieran. Por ejemplo, para convertir metros a pulgadas, el factor unitario de conversión sería: 63 360 in = 1 1 609.344 m Estas igualdades se han obtenido tomando una cantidad unitaria de la magnitud, expresada en cualquiera de las unidades de medida, e igualándola con las cantidades equivalentes de la magnitud, expresada en las otras unidades de medida.

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TABLA 6.1 ALGUNAS MAGNITUDES FISICAS DE INTERES QUIMICO

SIMBOLO DIMENSION NOMBRE Y SIM- UNIDAD EN TERMINOS SI Y UNIDAD SI BOLO ESPECIAL DE UNIDADES CON COHERENTE DE LA UNIDAD NOMBRES ESCIALES

MAGNITUD FISICA

MAGNITUDES MECANICAS Longitud, largo Ancho Altura Radio Diámetro Trayectoria, camino Recorrido Area l b h r d s

L m

A

L 2 m L 3 m T s T -1 s

-1 3

2

Volumen

V

Período

T

Frecuencia rotacional Velocidad, Velocidad lineal Velocidad angular

n

u, v, w, c

LT -1 ms PT -1 rad s

-1

-1

Aceleración, Aceleración lineal Aceleración de caída libre Aceleración standard de caída libre gn = 9.806 65 m/s

2

LT g ms gn

-2 -2

Densidad de masa, Densidad

ML -3 kg m

-3

4 SIMBOLO DIMENSION NOMBRE Y SIM- UNIDAD EN TERMINOS SI Y UNIDAD SI BOLO ESPECIAL DE UNIDADES CON COHERENTE DE LA UNIDAD NOMBRES ESCIALES dB,A adimensional

MAGNITUD FISICA

Densidad relativa de B con respecto a A

Momentum, Cantidad de movimiento Momentum angular

p

MLT -1 kg m s ML T 2 -1 kg m s MLT -2 kg m s ML T 2 -2 kg m s ML 2 kg m

2 2 -2 -2 2 -1

-1

L

Js

-1

Fuerza Peso Momento de una Fuerza; Torque Momento de Inercia

F G, P, W M T, I, J

newton (N)

Jm

Nm

Trabajo de una Fuerza Energía cinética Energía potencial Gravitacional

W ML T E , K, T

2 2 -2

kg m s E , V, P

-2

joule (J)

Nm=CV=VAs

Potencia

ML T 2 -3 kg m s ML T -1 -2 kg m s ML T

-1 -1 -1 -1 -2

2

-3

watt (W)

Js

-1

= VA

-3

Presión y Tensión

P

pascal (Pa)

Nm

-2

= Jm

Viscosidad dinámica, Viscosidad, Coeficiente de Viscosidad Viscosidad cinemática Tensión superficial

kg m s

2 -1

-1

Pa s = N s m

-2

,

L T 2 -1 m s MT -2 kg s

-2 -1 -2

Nm

= Jm

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MAGNITUD FISICA

SIMBOLO DIMENSION NOMBRE Y SIM- UNIDAD EN TERMINOS SI Y UNIDAD SI BOLO ESPECIAL DE UNIDADES CON COHERENTE DE LA UNIDAD NOMBRES ESCIALES

CALOR Y TERMODINAMICA Coeficiente de dilatación lineal Coeficiente de dilatación cúbica Calor, Cantidad de calor Trabajo Enegía interna Termodinámica Entalpía Función de Helmholtz, Energía Libre Función de Gibbs, Entalpía libre Enegía interna específica Entalpía específica Energía libre específica Entalpía libre específica Entropía

l v

Q

-1

K

-1

W U

ML T

2

-2

H

kg m s A

2

-2

joule (J)

G

u L T h a

2 -2 -1 2 -2

m s g

J kg

S

ML T 2 -2 -1 kg m s K L T 2 -2 -1 m s K M LT -1 2 kg m s

-1 2 2 -2 -1

2

-2

-1

JK

-1

Entropía específica

s

J kg K

-1

-1

-1

Coeficiente de compresibilidad isotérmica

Pa

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MAGNITUD FISICA

SIMBOLO DIMENSION NOMBRE Y SIM- UNIDAD EN TERMINOS SI Y UNIDAD SI BOLO ESPECIAL DE UNIDADES CON COHERENTE DE LA UNIDAD NOMBRES ESCIALES C Cp Cv

Capacidad calorífica Capacidad calorífica a p cte. Capacidad calorífica a V cte. Capacidad calorífica específica Capacidad calorífica específica a p cte. Capacidad calorífica específica a V cte. Razón de capacidades caloríficas específicas Rapidez de flujo de calor

ML T

2 -2

2

-2

-1

kg m s K

-1

JK

-1

c L T m s cv

2 -2 2 -2 -1

cp

K

-1

J kg K

-1

-1

adimensional

2 -3

ML T 2 -3 kg m s

watt (W)

Js

-1

Conductividad térmica Coeficiente de convección

k

MLT -3 -1 kg m s K MT -3 -1 kg s K

-3 -1

-3

-1

Wm

-1

K

-1

h

Wm K

-2

-1

LUZ Y RADIACIONES ELECTROMAGNETICAS T

Período

T s T -1 s L m

-1

Frecuencia

, f

hertz (Hz)

Longitud de onda

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MAGNITUD FISICA

SIMBOLO DIMENSION NOMBRE Y SIM- UNIDAD EN TERMINOS SI Y UNIDAD SI BOLO ESPECIAL DE UNIDADES CON COHERENTE DE LA UNIDAD NOMBRES ESCIALES

Número de onda

Q, W

L -1 m ML T 2 -2 kg m s ML T

2 2 -3 2 -2

-1

Energía radiante

joule (J)

.

Potencia radiante, Flujo de energía raDiante Intensidad radiante

P, e

kg m s Ie

2

-3

watt (W)

-1

Js

-1

ML T S 2 -3 -1 kg m s sr MT S -3 -1 kg s sr MT

-3 -3 -1

-3

W sr

-1

Radiación

Le

. -2 -1 W m sr

Irradiación, Irradiancia Emitancia radiante, Exitancia radiante Constante de Stefan-Boltzmann Intensidad luminosa

Ee Me

kg s

-3

Wm

-2

Iv

MT -3 -4 kg s K J cd JS cd sr JTS cd s sr JSL

-2

-3

-4

Wm

-2

K

-4

Flujo luminoso

v

Qv

lumen (lm)

Cantidad de luz

lm s

Iluminación Exitancia luminosa Emitancia luminosa Luminosidad

Ev Mv

cd sr m

-2

-2

lux (lx)

lm m

-2

Lv

JL -2 cd m adimensional

Indice de refracción

n

8 SIMBOLO DIMENSION NOMBRE Y SIM- UNIDAD EN TERMINOS SI Y UNIDAD SI BOLO ESPECIAL DE UNIDADES CON COHERENTE DE LA UNIDAD NOMBRES ESCIALES

MAGNITUD FISICA

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Corriente eléctrica I I A . Carga eléctrica, Cantidad de electricidad Densidad cúbica de carga, Densidad de carga Densidad superficial de carga Intensidad de un campo eléctrico, campo eléctrico, Potencial eléctrico Diferencia de potencial, Tensión Fuerza electromotriz Capacitancia, Capacidad eléctrica Resistencia eléctrica Permitividad Permitividad del vacío Permitividad relativa Susceptibilidad eléctrica Momento dipolar Q IT As coulomb (C)

-3 -3

,

ITL -3 Asm

-2

Cm

E

ITL -2 Asm MLT I

-3 -3 -1

. -2 Cm

kg m s A V, U,V

2

-1

Vm

-1

= NC

-1

ML T I

2 -3

-3 -1

kg m s A E

-1 -2

-1

volt (V)

JA s

-1

-1

=JC =WA

-1

-1

C

M L T I -1 -2 4 2 kg m s A ML T I 2 -3 2 kg m s A M L T I

-1 -3 4 -1 -3 4 2 2 -3 -2

4 2

farad (F)

CV

-1

= AsV

-1

R

ohm ( )

VA

-1

o r , e

p, pe

kg m s A

2

C N m

2

-1

-2

= Fm

-1

adimensional

adimensional

LIT mAs

Cm

9 SIMBOLO DIMENSION NOMBRE Y SIM- UNIDAD EN TERMINOS SI Y UNIDAD SI BOLO ESPECIAL DE UNIDADES CON COHERENTE DE LA UNIDAD NOMBRES ESCIALES

MAGNITUD FISICA

Permeabilidad Permeabilidad del vacío, Constante magnética Permeabilidad relativa Conductancia

µ µo

MLT I

-2

-2 -2

kg m s A

-2

H m = Wb A m -1 -1 =VsA m .

-1

-1

-1

=

µ

G

adimensional

-1 -2 3 2

M L T I -1 -2 3 2 kg m s A ML T I 3 -3 -2 kg m s A M L T I -1 -3 3 2 kg m s A ML T 2 -3 kg m s L I m A

-1 -1 2 -3 -1 -3 3 2 3 -3 -2

siemens (S)

AV

-1

=

-1

Resistividad

, ,

P

m

-1 -1 -1

Conductividad

m

= Sm

Potencia

watt (W)

Js

-1

= VA

Intensidad de un campo magnético, Campo magnético Densidad de flujo magnético, Inducción magnética Flujo magnético

H

B

MT I -2 -1 kg s A

2 -2 -1

-2

-1

tesla (T)

N A m = Wb m -2 = Vsm

-1

-1

-1

-2

=

, m

m

ML T I 2 -2 -1 kg m s A adimensional

2

weber (Wb)

Vs = JA

= Tm

2

Susceptibilidad magnética Momento electromagnético, Momento magnético Diferencia de potencial magnético Fuerza magnetomotriz

L I M A

2

Um Fm

I A

10 SIMBOLO DIMENSION NOMBRE Y SIM- UNIDAD EN TERMINOS SI Y UNIDAD SI BOLO ESPECIAL DE UNIDADES CON COHERENTE DE LA UNIDAD NOMBRES ESCIALES P L TI -2 m sA L I -1 m A MT I -2 -1 kg s A

-2 -1 -1 -2 -2

MAGNITUD FISICA

Polarización eléctrica Magnetización

Cm

Hi , M

.

-2

Polarización magnética

Bi , J

tesla (T)

Wb m

MAGNITUDES FISICO-QUIMICAS Constante de Avogadro Constante molar de los gases Constante de Boltzmann Constante de Planck Constante de Faraday Numero de entidades elementales Masa molar NA , L N -1 mol ML T N 2 -2 -1 kg m s K -1 mol ML T 2 -2 -1 kg m s K ML T 2 -1 kg m s ITN -1 A s mol adimensional

-1 -1 2 -1 2 -2 -1 2 -2 -1 -1 -1 -1 -1

R

J K mol

k

JK

-1

h

Js

-1

F

C mol

N

M

MN -1 kg mol L N 3 -1 m mol NL

-3 3 -1

Volumen molar

Vm

Concentración de (cantidad de) soluto B Concentración de masa de soluto B Molalidad de soluto B

cB

mol m

-3

B

bB , mB

ML -3 kg m NM -1 mol kg

-1

-3

11 SIMBOLO SI DIMENSION Y UNIDAD SI COHERENTE adimensional NOMBRE Y SIM- UNIDAD EN TERMINOS BOLO ESPECIAL DE UNIDADES CON DE LA UNIDAD NOMBRES ESCIALES

MAGNITUD FISICA

Fracción molar de un soluto B Fracción másica de un soluto B Número de carga de un ión Coeficiente esteestequiométrico de participante A de una reacción qca. Razón estequiométrica entre participantes X e Y de una reacción química Velocidad de una reacción química Constante de velocidad de reacción qca. de orden n

xB

wB

adimensional . adimensional

z

A

Adimensional

S(X/Y)

Adimensional

v

NL T -3 -1 mol m s (N L )

-3 1-n

-3

-1

k, kv

T

-1

(mol m )

2 -2

-3 1-n

s

-1

Energía interna molar Capacidad calorífica molar Entropía molar

Um

ML T N 2 -2 -1 kg m s mol ML T N 2 -2 -1 -1 kg m s K mol ML T N 2 -2 -1 -1 kg m s K mol ML T -1 -2 kg m s LIT mAs IL -2 Am

-2 -1 -2 2 -2 -1 -1 2 -2 -1 -1

-1

J mol

-1

Cm

J mol K

-1

-1

-1

Sm

J mol K

-2

-1

Presión osmótica

p, µ J

pascal (Pa)

Nm

Momento dipolar de una molécula Densidad de corriente

Cm

12 SIMBOLO DIMENSION SI Y UNIDAD SI COHERENTE NOMBRE Y SIMBOLO ESPECIAL DE LA UNIDAD UNIDAD EN TERMINOS DE UNIDADES CON NOMBRES ESCIALES

MAGNITUD FISICA

Polarizabilidad eléctrica de una molécula

L MT I

-2 4

-2

4 2

m kg s A

-1

2

Cm V .

2

-1

Fuerza iónica

I

NM -1 mol kg

Grado de disociación

adimensional

Conductividad electrolítica

,

M L T I -1 -3 3 2 kg m s A

-1 3 2 -1

-1

-3

3 2

Sm

-1

Conductividad molar

m

M T I N -1 3 2 -1 kg s A mol

S m mol

2

-1

TABLA 6.2 UNIDADES DE LONGITUD

NOMBRE SIMBOLO DEFINICION

metro pulgada pie yarda milla legal inglesa milla náutica ångström

m in ft yd mile n mile Å

Unidad SI básica (Ver Tablas 1 y 2, Tema 3) 1 in = 2.54 cm (exactamente) 1 ft = 12 in = 0.304 8 m (exactamente) 1 yd = 3 ft = 36 in = 0.914 4 m (exactamente) 1 mile = 1 760 yd = 5 280 ft = 1 609. 344 m (exactamente) 1 n mile = 1 852 m (exactamente) 1 Å = 10-8 cm = 0.1 nm

EQUIVALENCIAS 1 mile = 1 609.344 m = 63 360 in = 5 280 ft = 1 760 yd = 1.609 344 x 1013 Å

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TABLA 6.3 UNIDADES DE MASA NOMBRE kilogramo gramo libra onza Unidad (unificada) de masa atómica SIMBOLO kg g lb oz u DEFINICION Unidad SI básica (Ver Tablas 1 y 2, Tema 3) Unidad cgs básica. 1 g = 10-3 kg Unidad fps básica. 1 lb = 16 oz = 0.453 592 37 kg (exactamente) 1 oz = lb/16 1 u = mC-12 / 12 = 1.660 565 5 x 10-27 kg

EQUIVALENCIAS 1 lb = 0.453 592 37 kg = 453.592 37 g = 16 oz = 2,731 553 6 x 1026 u TABLA 6.4 UNIDADES DE FUERZA NOMBRE newton dina kilopond SIMBOLO N dyn kp DEFINICION Nombre especial de la unidad SI coherente kg m s-2 Fuerza que aplicada a una masa de 1 kg la acelera 1 m/s2 1 N = 1 kg x 1 m/s2 Unidad cgs coherente Fuerza que aplicada a una masa de 1 g la acelera 1 cm/s2 1 dyn = 1 g x 1 cm/s2 Unidad básica del sistema técnico o gravitacional. Nombre antiguo de esta unidad: kilogramo-fuerza (kgf) Fuerza con que la tierra atrae, en París, a una masa de 1 kg 1 kp = 1 kg x 9.806 65 m/s2 = 9.806 65 N Unidad fps coherente Fuerza que aplicada a una masa de 1 lb la acelera 1 ft/s2 1 pdl = 1 lb x 1 ft/s2 Unidad básica del sistema técnico británico Fuerza con que la tierra atrae, en París, a una masa de 1 lb 1 lbf = 1 lb x 32.174 049 ft/s2 EQUIVALENCIAS 1 kp = 9.806 65 N = 9.806 65 x 105 dyn = 70.931 635 pdl = 2.204 622 6 lbf

poundal libra-fuerza

pdl lbf

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TABLA 6.5 UNIDADES DE PRESION NOMBRE pulgada de Hg Pascal atmósfera (normal) torr (mmHg) Baría Bar Milibar kilopond por metro cuadrado pound square inch (lbf por pulgada cuadrada) SIMBOLO in Hg Pa atm Torr baría bar mbar kp m-2 Psi DEFINICION 1 in Hg = 25.40 mmHg = 25.40 Torr Nombre especial de la unidad SI coherente kg m-1 s-2 = N m-2 1 Pa = 1 N m-2 1 atm = 101 325 Pa Presión ejercida por una columna de Hg de 1 mm de altura 1 Torr = atm/760 = 133.332 Pa Nombre especial de la unidad cgs coherente g cm-1 s-2 = dyn/cm2 1 baría = 1 dyn/cm2 1 bar = 106 baría = 105 Pa 1 mbar = 10-3 bar = 103 baría 1 kp m-2 = 9.806 65 Pa (exactamente) 1 Psi = 1 lbf/in2 = 6 894.75 Pa

EQUIVALENCIAS 1 atm = 101 325 Pa = 760 Torr = 1.013 25 x 106 baría = 1.013 25 bar = 1 013.25 mbar = = 10 332.3 kp m-2 = 14.696 Psi = 29.92 in Hg

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TABLA 6.6 UNIDADES DE ENERGIA joule NOMBRE SIMBOLO J DEFINICION Nombre especial de la unidad SI coherente kg m2 s-2 = = Nm = CV Definición en función de unidades mecánicas: Trabajo realizado por una fuerza de 1 N, cuando su punto de aplicación de desplaza 1 m en su misma dirección. 1 J = 1 N x 1 m Definición en función de unidades eléctricas: Trabajo realizado por una corriente de 1 A en 1 s, circulando bajo una diferencia de potencial de 1 V 1J = 1As x 1V = 1Cx1V Nombre especial de la unidad cgs coherente g cm2 s-2 = dyn x cm Trabajo realizado por una fuerza de 1 dyn, cuando su punto de aplicación se desplaza 1 cm en su misma dirección. 1 erg = 1 dyn x 1 cm Definición actual: 1 cal = 4.184 J (exactamente) Definición antigua: Cantidad de calor absorbido por 1 g de agua para que su temperatura se eleve desde 14.5 °C hasta 15.5 °C a 1 atm 1 kcal = 103 cal = 4.184 kJ Cantidad de calor absorbido por 1 lb de agua para que su temperatura se eleve desde 59.5 °F hasta 60.5 °F a 1 atm 1 Btu = 252.165 cal = 1 055.06 J Trabajo realizado por la fuerza de 1 kp, cuando su Punto de aplicación se desplaza 1 m en su misma diRección. 1 kpm = 1 kp x 1 m = 9.806 65 J (exactamente) Trabajo realizado en 1 h por un motor de potencia igual a 1 kw 1 kwh = 3.6 x 106 J Trabajo realizado por un sistema, cuando se expande 1 L, en contra de la presión exterior de 1 atm 1 l·atm = 1 L x 1 atm = 101.325 J Trabajo realizado por la fuerza de 1 lbf, cuando su punto de aplicación se desplaza 1 ft en su misma dirección. 1 lbf·ft = 1 lbf x 1 ft

erg

erg

caloría termoquímica

cal

kilocaloría termoquímica British thermal unit Unidad térmica británica kilopondmetro

kcal Btu

kpm

kilowatt-hora litro-atmósfera librafuerza-pie

kwh l·atm lbf·ft

EQUIVALENCIAS 1 cal = 10-3 kcal = 4.184 x 107 erg = 4.184 J = 3.965 65 x 10-3 Btu = 1.162 x 10-6 kwh = = 4.129 x 10-2 l·atm = 0.426 6 kpm = 3.086 lbf·ft

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