Chapter 1: Introduction: Matter and Measurement

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1.8:

Medição: Unidades Derivadas

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Measurement: Derived Units

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Em 1960, a Conferência Geral de Pesos e Medidas propôs o Sistema Internacional de Unidades, ou o sistema SI, para as unidades de medida. Este sistema define sete unidades base para o comprimento, a massa, o tempo, a temperatura, a quantidade de substância, a corrente elétrica e a intensidade luminosa. Estas são chamadas de Unidades Padrão.As unidades das medidas que são uma combinação de uma ou mais unidades base são conhecidas como Unidades Derivadas. Duas das unidades derivadas mais frequentemente utilizadas em química são o volume e a densidade. O volume é uma medida do espaço ocupado por um objeto.A unidade SI para o volume é definida pela unidade base do comprimento, o metro. Assim, qualquer unidade de comprimento, quando cúbica ou elevada a uma potência de três, torna-se uma unidade de volume. Por exemplo, o metro cúbico, o centímetro cúbico e o milímetro cúbico são unidades de volume.A densidade, por outro lado, é a proporção entre a massa de uma substância e o seu volume. Assim, as unidades de densidade são definidas pelas unidades base da massa e do comprimento. A unidade SI para a densidade é de quilogramas por metro cúbico.Muitas vezes, as gramas por centímetro cúbico são utilizadas para as densidades de sólidos e líquidos, e as gramas por litro, para os gases. As medidas padrão e derivadas são muito úteis na definição de várias propriedades da matéria. Estas propriedades podem ser divididas em dois grupos:intensivo e extensivo.Quando a propriedade é independente da quantidade de matéria presente, é denominada de propriedade intensiva. Temperatura, densidade, ponto de ebulição e de fusão, odor e dureza são exemplos de propriedades intensivas. A densidade do estanho, por exemplo, é de 7, 3 gramas por centímetro cúbico e mantém-se quer tenhamos uma grama ou um quilograma de estanho.Assim, uma densidade de 7, 3 gramas por centímetro cúbico de uma substância pode ser utilizada para a identificar como estanho. De fato, todas as propriedades intensivas podem ser utilizadas para identificar uma substância, uma vez que estas características não se alteram com a quantidade ou as condições da amostra. Uma propriedade extensiva, por outro lado, depende da quantidade de matéria presente.Massa, volume e comprimento são propriedades extensivas. As propriedades extensivas mudam com o tamanho ou condições da amostra. Isto torna-as uma má ferramenta para identificar substâncias.A massa de uma amostra, por exemplo, não será útil na sua identificação como estanho.

1.8:

Medição: Unidades Derivadas

O Sistema Internacional de Unidades ou sistema SI, por acordo internacional, tem unidades de medição fixas para sete propriedades fundamentais: comprimento, massa, tempo, temperatura, corrente elétrica, quantidade de substância, e luminosidade. Estas são chamadas unidades SI base.

As unidades de medição derivadas da combinação matemática de unidades SI base são chamadas unidades derivadas do SI. Por exemplo, a relação entre a unidade SI para a distância (metro; m) e a unidade SI para o tempo (segundo; s) fornece a unidade derivada do SI para a velocidade (metro por segundo; m/s). Outra forma comum de expressar a velocidade de um objecto é usar milhas por hora (milhas/hora). As milhas por hora também são consideradas uma unidade derivada, mesmo que as unidades base não sejam unidades SI. No geral, qualquer unidade derivada é uma combinação de outras unidades.

Unidades Derivadas: Volume e Densidade

Volume é a medição da quantidade de espaço ocupado por um objeto. A unidade de comprimento define a unidade de volume.

A unidade de volume derivada do SI é um metro cúbico (m³), um cubo com um comprimento entre arestas de exactamente um metro. Para dispensar um metro cúbico de água, poderíamos construir uma caixa cúbica com comprimentos de exatamente um metro entre arestas. Esta caixa teria um metro cúbico de água ou qualquer outra substância.

Outras unidades de volume comuns são o decímetro cúbico (dm³) e o centímetro cúbico (cm³). Um cubo com comprimentos entre arestas de exactamente um decímetro (ou 10 cm) contém um volume de um decímetro cúbico (1 dm³ ou 1000 cm³). Um litro (L) é o nome mais comum para o decímetro cúbico. Um litro é igual a 1000 mililitros e um mililitro é igual a 1 centímetro cúbico.

A densidade de uma substância é a razão entre a massa da substância e o seu volume

Assim, as unidades de densidade são definidas pelas unidades de massa e comprimento (volume = comprimento³). Como a unidade SI de massa é o quilograma (kg) e de volume é o metro cúbico (m³), a unidade de derivada do SI de densidade é o quilograma por metro cúbico (kg/m³).

Outra unidade comum, gramas por centímetro cúbico (g/cm³), é frequentemente utilizada para as densidades de sólidos e líquidos, e gramas por litro (g/L) para gases.

Propriedades Extensivas e Intensivas da Matéria

Uma unidade de medição expressa a magnitude de uma quantidade física usada para definir uma propriedade física da matéria. As propriedades físicas podem ser extensivas ou intensivas. Se a propriedade depende da quantidade de matéria presente, é uma propriedade extensiva. As propriedades extensivas incluem massa, peso, e volume. Por exemplo, um litro de leite tem uma massa maior do que uma chávena de leite. O valor de uma propriedade extensiva é diretamente proporcional à quantidade de matéria em questão. Pelo contrário, se a propriedade não depender da quantidade de matéria presente, é uma propriedade intensiva. A temperatura é um exemplo de uma propriedade intensiva. Se um litro de leite e uma chávena de leite estiverem a 20 °C, a temperatura permanece a 20 °C quando combinados. Considere outro exemplo para compreender as propriedades distintas mas relacionadas entre o calor e a temperatura. Uma gota de óleo de cozinha quente que espirre para o seu braço provoca um breve desconforto pequeno, enquanto que um pote de óleo quente produz queimaduras graves. Tanto a gota como o pote de óleo estão à mesma temperatura (uma propriedade intensiva), mas o pote de óleo contém muito mais calor (propriedade extensiva).

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 1.3: Physical and Chemical Properties and Openstax, Chemistry 2e, Section 1.4: Measurements.

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