Back to chapter

1.8:

Meting: Afgeleide Eenheden

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

Languages

Share

In 1960 stelde de General Conference of Weights and Measures het Internationale Systeem van Eenheden, of het SI-systeem, voor meeteenheden voor. Dit systeem definieert zeven basiseenheden voor lengte, massa, tijd, temperatuur, hoeveelheid stof, elektrische stroom en lichtsterkte. Dit worden de standaardeenheden genoemd.Maateenheden die een combinatie zijn van een of meer basiseenheden, worden afgeleide eenheden genoemd. Twee van de meest gebruikte afgeleide eenheden in de chemie zijn volume en dichtheid. Volume is een maat voor de ruimte die door een object wordt ingenomen.De SI-eenheid voor volume wordt bepaald door de basiseenheid van lengte, de meter. Dus elke lengte-eenheid, in blokvorm of verhoogd tot de derde macht, wordt een eenheid van volume. Kubieke meter, kubieke centimeter en kubieke millimeter zijn bijvoorbeeld allemaal volume-eenheden.Dichtheid, aan de andere kant, is de verhouding tussen de massa van een stof en zijn volume. De eenheden voor dichtheid worden dus gedefinieerd door de basiseenheden massa en lengte. De SI-eenheid voor dichtheid is kilogram per kubieke meter.Vaak wordt gram per kubieke centimeter gebruikt voor de dichtheid van vaste stoffen en vloeistoffen, en gram per liter voor gassen. Standaard-en afgeleide metingen zijn erg nuttig bij het definiëren van verschillende eigenschappen van materie. Deze eigenschappen zijn grofweg te verdelen in twee groepen:intensief en extensief.Als de eigenschap onafhankelijk is van de hoeveelheid aanwezige materie, staat het bekend als een intensieve eigenschap. Temperatuur, dichtheid, kook-en smeltpunt, geur en hardheid zijn voorbeelden van intensieve eigenschappen. De dichtheid van tin is bijvoorbeeld 7, 3 gram per kubieke centimeter en dit blijft hetzelfde, of we nu een gram of een kilo tin hebben.Daarom kan een dichtheid van 7, 3 gram per kubieke centimeter van een stof worden gebruikt om het als tin te identificeren. In feite kunnen alle intensieve eigenschappen worden gebruikt om een stof te identificeren, aangezien deze kenmerken niet veranderen met de hoeveelheid of de omstandigheden van het monster. Een extensieve eigenschap is daarentegen afhankelijk van de hoeveelheid aanwezige materie.Massa, volume en lengte zijn allemaal extensieve eigenschappen. Extensieve eigenschappen veranderen met de monsteromvang of omstandigheden. Dit maakt ze een slecht hulpmiddel om stoffen te identificeren.De massa van een monster zal bijvoorbeeld niet helpen om het als tin te identificeren.

1.8:

Meting: Afgeleide Eenheden

The International System of Units or SI system, by international agreement, has fixed measurement units for seven fundamental properties: length, mass, time, temperature, electric current, amount of substance, and luminosity. These are called the SI base units.

Units of measurement derived from the mathematical combination of SI base units are called SI-derived units. For example, the ratio of the SI unit for distance (meter; m) and the SI unit for time (second; s) gives the SI-derived unit for speed (meter per second; m/s). Another common way of expressing the speed of an object is using miles per hour (miles/hour). Miles per hour is also considered a derived unit, even though the base units are not SI units. In general, any derived unit is a combination of other units.

Derived Units: Volume and Density

Volume is the measure of the amount of space occupied by an object. The unit of length defines the unit of volume. 

Eq1

The SI-derived unit of volume is a cubic meter (m3), a cube with an edge length of exactly one meter. To dispense a cubic meter of water, we could build a cubic box with edge lengths of exactly one meter. This box would hold a cubic meter of water or any other substance. 

Other common units of volume are the cubic decimeter (dm3) and the cubic centimeter (cm3). A cube with edge lengths of exactly one decimeter (or 10 cm) contains a volume of one cubic decimeter (1 dm3 or 1000 cm3). A liter (L) is the more common name for the cubic decimeter. One liter is equal to 1000 milliliters, and one milliliter is equal to 1 cubic centimeter.

Eq2

The density of a substance is the ratio of the mass of the substance to its volume  

Eq3

Thus, the units of density are defined by the units of mass and length (volume = length3). Since the SI unit of mass is the kilogram (kg) and volume is the cubic meter (m3), the SI-derived unit for density is the kilogram per cubic meter (kg/m3). 

Another common unit, grams per cubic centimeter (g/cm3) is often used for the densities of solids and liquids, and grams per liter (g/L) for gases. 

Extensive and Intensive Properties of Matter

A measurement unit expresses the magnitude of a physical quantity that is used to define a physical property of matter. Physical properties can be extensive or intensive. If the property depends on the amount of matter present, it is an extensive property. Extensive properties include mass, weight, and volume. For example, a liter of milk has a larger mass than a cup of milk. The value of an extensive property is directly proportional to the amount of matter in question. On the contrary, if the property does not depend on the amount of matter present, it is an intensive property. Temperature is an example of an intensive property. If one liter of milk and one cup of milk are each at 20 °C, their temperature remains at 20 °C when they are combined. Consider another example to understand the distinct but related properties of heat and temperature. A drop of hot cooking oil splattered on your arm causes brief, minor discomfort, whereas a pot of hot oil yields severe burns. Both the drop and the pot of oil are at the same temperature (an intensive property), but the pot of oil contains much more heat (extensive property).

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 1.3: Physical and Chemical Properties and Openstax, Chemistry 2e, Section 1.4: Measurements.