Sistema Internacional de Unidades (SI)

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 analítica para laboratório preço

Balança Análitica

Transformação de unidades

Cada unidade de massa é 10 vezes maior que a unidade imediatamente inferior.

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

Cilindro graduado usado em laboratórios de química para medir o volume de líquidos e soluções    Vidrarias de laboratório com graduações usadas para medir volume

Cilindro graduado usado em laboratórios de química para medir o volume de líquidos e soluções

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 cm= 1 mL
1 cmou 1 mL = 10-3 dmou  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.

Termômetro de mercúrio usado para medir 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:

As escalas termométricas.

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).

Icebergs são menos densos que a água dos oceanos

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:

Densímetro usado para medir a densidade de líquidos e soluções

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).

O barômetro é usado para medir a pressão atmosférica

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.

O segundo (s) é o tempo equivalente a do dia solar médio.

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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bbraga

Sobre bbraga

Atuo como professor de química, em colégios e cursinhos pré-vestibulares. Ministro aulas de Processos Químicos Industrial, Química Ambiental, Corrosão, Química Geral, Matemática e Física. Escolaridade; Pós Graduação, FUNESP. Licenciatura Plena em Química, UMC. Técnico em Química, Liceu Brás Cubas. Cursos Extracurriculares; Curso Rotativo de química, SENAI. Operador de Processo Químico, SENAI. Curso de Proteção Radiológica, SENAI. Busco ministrar aulas dinâmicas e interativas com a utilização de Experimentos, Tecnologias de informação e Comunicação estreitando cada vez mais a relação do aluno com o cotidiano.

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