1.8: Miara: Jednostki pochodne

Measurement: Derived Units
JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Measurement: Derived Units
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

42,547 Views

03:02 min
September 03, 2020

Overview

Międzynarodowy Układ Jednostek Miar (SI), na mocy umowy międzynarodowej, ma ustalone jednostki miary dla siedmiu podstawowych właściwości: długości, masy, czasu, temperatury, prądu elektrycznego, ilości substancji i jasności. Są to tak zwane jednostki podstawowe SI.

Jednostki miary wyprowadzone z matematycznej kombinacji podstawowych jednostek SI nazywane są jednostkami pochodnymi SI. Na przykład stosunek jednostki SI dla odległości (metr; m) i jednostki SI dla czasu (sekunda; s) daje jednostkę pochodną SI dla prędkości (metr na sekundę; m/s). Innym powszechnym sposobem wyrażania prędkości obiektu jest użycie mil na godzinę (mil/godzinę). Mile na godzinę są również uważane za jednostkę pochodną, mimo że jednostki podstawowe nie są jednostkami SI. Ogólnie rzecz biorąc, każda jednostka pochodna jest kombinacją innych jednostek.

Jednostki pochodne: objętość i gęstość

Objętość jest miarą ilości przestrzeni zajmowanej przez obiekt. Jednostka długości określa jednostkę objętości. 

Eq1

Jednostką objętości pochodną w układzie SI jest metr sześcienny (m3), sześcian o długości krawędzi wynoszącej dokładnie jeden metr. Aby dozować metr sześcienny wody, możemy zbudować sześcienne pudełko o długości krawędzi wynoszącej dokładnie jeden metr. Pudełko to mieściłoby metr sześcienny wody lub jakiejkolwiek innej substancji. 

Innymi popularnymi jednostkami objętości są decymetr sześcienny (dm3) i centymetr sześcienny (cm3). Sześcian o długości krawędzi wynoszącej dokładnie jeden decymetr (lub 10 cm) zawiera objętość jednego decymetra sześciennego (1 dm3 lub 1000 cm3). Litr (L) to bardziej powszechna nazwa decymetra sześciennego. Jeden litr jest równy 1000 mililitrów, a jeden mililitr jest równy 1 centymetrowi sześciennemu.

Eq2

Gęstość substancji to stosunek masy substancji do jej objętości  

Eq3

Zatem jednostki gęstości są definiowane przez jednostki masy i długości (objętość = długość3). Ponieważ jednostką masy w układzie SI jest kilogram (kg), a objętość jest metr sześcienny (m3), jednostką pochodną gęstości w układzie SI jest kilogram na metr sześcienny (kg/m3). 

Inna popularna jednostka, gramy na centymetr sześcienny (g/cm3) jest często używana do oznaczania gęstości ciał stałych i cieczy, a gramy na litr (g/l) do gazów. 

Ekstensywne i intensywne właściwości materii

Jednostka miary wyraża wielkość fizyczną, która jest używana do zdefiniowania właściwości fizycznej materii. Właściwości fizyczne mogą być rozległe lub intensywne. Jeśli właściwość zależy od ilości obecnej materii, to jest to właściwość ekstensywna. Rozbudowane właściwości obejmują masę, wagę i objętość. Na przykład litr mleka ma większą masę niż szklanka mleka. Wartość rozległej nieruchomości jest wprost proporcjonalna do ilości materii, o której mowa. Wręcz przeciwnie, jeśli właściwość nie zależy od ilości obecnej materii, jest to właściwość intensywna. Temperatura jest przykładem właściwości intensywnej. Jeśli każdy litr mleka i jedna filiżanka mleka mają temperaturę 20 °C, ich temperatura pozostaje na poziomie 20 °C po połączeniu. Rozważmy inny przykład, aby zrozumieć różne, ale powiązane ze sobą właściwości ciepła i temperatury. Kropla gorącego oleju spożywczego rozpryskiwana na ramieniu powoduje krótki, niewielki dyskomfort, podczas gdy garnek gorącego oleju powoduje poważne oparzenia. Zarówno kropla, jak i garnek z olejem mają tę samą temperaturę (właściwość intensywna), ale garnek z olejem zawiera znacznie więcej ciepła (właściwość ekstensywna).

Ten tekst jest zaadaptowany z Openstax, Chemia 2e, Sekcja 1.3: Właściwości fizyczne i chemiczne oraz Openstax, Chemia 2e, Sekcja 1.4: Pomiary.

Transcript

W 1960 roku Generalna Konferencja Miar i Wag zaproponowała Międzynarodowy Układ Jednostek Miar (SI) dla jednostek miar.

System ten definiuje siedem jednostek bazowych dla długości, masy, czasu, temperatury, ilości substancji, prądu elektrycznego i natężenia światła. Są to tak zwane jednostki standardowe.

Jednostki miar, które są kombinacją jednej lub więcej jednostek podstawowych, są znane jako jednostki pochodne. Dwie z najczęściej używanych jednostek pochodnych w chemii to objętość i gęstość.

Objętość jest miarą przestrzeni zajmowanej przez obiekt. Jednostka objętości w układzie SI jest zdefiniowana przez podstawową jednostkę długości, metr. W ten sposób każda jednostka długości, gdy jest sześcienna lub podniesiona do potęgi trzech, staje się jednostką objętości. Na przykład m3, cm3 i mm3 są jednostkami objętości. 

Z drugiej strony gęstość to stosunek masy substancji do jej objętości. W ten sposób jednostki gęstości są definiowane przez podstawowe jednostki masy i długości. Jednostką gęstości w układzie SI jest kg/m3. Często g/m3 stosuje się do gęstości ciał stałych i cieczy, a g/l do gazów.

Pomiary standardowe i pochodne są bardzo pomocne w określaniu różnych właściwości materii. Właściwości te można ogólnie podzielić na dwie grupy – intensywne i ekstensywne.

Kiedy właściwość jest niezależna od ilości obecnej materii, jest znana jako właściwość intensywna. Temperatura, gęstość, temperatura wrzenia i topnienia, zapach i twardość to przykłady intensywnych właściwości. Na przykład gęstość cyny wynosi 7,3 g/cm3 – i pozostaje taka sama, niezależnie od tego, czy mamy gram, czy kilogram cyny. W związku z tym gęstość substancji wynosząca 7,3 g/cm3 może być użyta do zidentyfikowania jej jako cyny. W rzeczywistości wszystkie właściwości intensywne mogą być wykorzystane do identyfikacji substancji, ponieważ cechy te nie zmieniają się wraz z ilością lub warunkami próbki.

Z drugiej strony rozległa właściwość zależy od ilości obecnej materii. Masa, objętość i długość to właściwości ekstensywności.

Rozległe właściwości zmieniają się wraz z wielkością próby lub warunkami. To sprawia, że są one kiepskim narzędziem do identyfikacji substancji. Na przykład masa próbki nie będzie pomocna w identyfikacji jej jako cyny. 

Key Terms and definitions​

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for