CONVERSIÓN DE UNIDADES

LAS PROPIEDADES DE LA MATERIA Y SU MEDIDA

CONVERSIÓN DE UNIDADES: longitud, capacidad, masa, temperatura

A continuación se expresarán tres escalas de medición: longitud, capacidad y masa, las cuales estarán dispuestas de mayor a menor; son escalas decimales, donde cada unidad es 10 veces mayor que la que le sigue al lado derecho y 10 veces menor que la que le antecede al lado izquierdo.

Para determinar los factores de conversión usaremos el sistema de pasos, es decir, los lugares que distan desde la unidad mayor del problema y la unidad menor del mismo, los pasos se convertirán en la unidad seguida de ceros, como tanto pasos haya.

Mediante ejemplos se explicarán paso a paso el procedimiento para resolver los problemas de transformaciones de estos sistemas de unidades, léelo cuidadosamente y a la vez ayúdate de tu cuaderno para que entiendas la resolución de los problemas.

ESCALA DE MEDIDAS DE LONGITUD
UNIDAD PATRÓN EL METRO (m)
Mm Km Hm Dm m dm cm mm
megámetro kilómetro hectómetro decámetro metro decímetro centímetro milímetro

ESCALA DE MEDIDAS DE CAPACIDAD (VOLUMEN)
UNIDAD PATRÓN EL LITRO (l)
Ml Kl Hl Dl l dl cl ml
megalitro kilolitro hectolitro decalitro litro decilitro centilitro mililitro

ESCALA DE MEDIDAS DE MASA (PESO)
UNIDAD PATRÓN EL GRAMO (g)
Mg Kg Hg Dg g dg cg mg
megagramo kilogramo hectgramo decagramo gramo decigramo centigramo miligramo

Para transformar unidades entre la misma escala de medición, basta con plantearse una regla de tres simple, comparando las medidas involucradas en la transformación y dándosele el valor numérico de 1 a la medida mayor entre las que se están comparando con su respectiva unidad, y luego pondremos el factor de conversión, el cual lo determinaremos de acuerdo a la cantidad de espacios que disten de la unidad mayor, si la otra unidad está a tres espacios de la unidad mayor, representará el valor de 1000 veces, ya que cada paso es 10 veces mayor o menor de acuerdo a si se está a la derecha o a la izquierda del valor tomado como 1; a continuación se representará mediante unos ejemplos el procedimiento

Transformar 15 Kg a dg
Comparamos ¿cuál unidad es mayor el Kg o el dg?
El kilogramo es mayor que el decigramo, le damos el valor de 1Kg
2. ¿Cuántos pasos hay entre Kg y dg en la escala de masa?
Kg Hg Dg g dg, partiendo de Kg hay 4 pasos, por cada paso colocaremos 1 cero,entonces tenemos que:
1 Kg = 10000 dg
3. Planteamos entonces la regla de tres simple con los datos que nos da el problema y lo que hemos determinado:
1 Kg _________________________ 10000 dg
15 Kg _________________________ X
Como se puede apreciar las unidades deben ser coherentes en el planteamiento de la regla de tres, (iguales de arriba con la de abajo de cada miembro), se procederá entonces a efectuar la operación, eliminando las unidades iguales que existan en el numerador y el denominador
X = 15 Kg . 10000 dg / 1 Kg = 15 . 10000 dg = 150000 dg

Transformar 1700000 mm a Mm
1. Comparamos las unidades involucradas, entre Megámetro y milímetro es mayor el Mm, por lo que se le asigna el valor de 1 Mm
2.- Contamos los pasos entre Mm y mm en la escala
Mm Km Hm Dm m dm cm mm
entre Mm y mm hay 7 pasos partiendo de Mm, entonces 1Mm = 10000000 mm
3.-Planteamos la regla de tre simple:
1Mm ______________________ 10000000 mm
X ______________________ 1700000 mm
como se aprecia son coherentes las unidades arriba y abajo, se procede a efectuar la operación
X = 170000 mm . 1 Mm / 10000000 mm = 1700000 Mm / 10000000 =
X = 17 Mm / 100 = 0,17 Mm
* se eliminaron las unidades comunes que habían en el numerador y el denominador (mm), también se eliminaron 5 ceros comunes de las cifras del numerador y el denominador


Este procedimiento puede aplicarse para cualquiera de las escalas que aquí se mencionan: longitud, capacidad y masa, ya sea transformando una unidad pequeña a una mayor o una unidad mayor a una pequeña, y no hay necesidad de saber si se debe multiplicar o dividir para la transformación, ya que el propio planteamiento de la regla de tres indicará la operación que se deberá efectuar para la resolución del problema.

Los conocimientos previos que necesitas para la resolución de estos problemas son:
Planteamiento de regla de tres simple
Multiplicación y división por la unidad seguida de ceros
Notación científica
los cuales han sido dados en años escolares anteriores, pero que deberás estudiar para recordarlos.

Escalas de Temperatura

Para transformar ºC a ºK:
ºK = ºC + 273

Para transformar ºK a ºC:
ºC = ºK - 273

Para transformar ºC a ºF:
ºF = (9/5 ºC) + 32

Para transformar ºF a ºC:
ºC = 5/9 (ºF - 32)

Para transformar ºF a ºR:
ºR = ºF + 460

Para transformar ºR a ºF:
ºF = ºR - 460

No existen conversiones directas para las siguientes transformaciones: ºC a ºR y ºF a ºK, para lo cual se deberá transformar de ºC a ºF y luego a ºR en el primer caso y, ºF a ºC y luego a ºK en el segundo caso.

Un lector de mi blog me ha enviado la siguiente dirección electrónica donde podrás hacer conversiones de unidades de manera automática, es muy bueno poder hacerlo de esta manera, pero no estaría mal que lo intentaras de la manera "antigua", ya que comprendiendo lo conceptual se adquiere lo procedimental. Gracias amigo por tu aporte.

http://www.calkoo.com/?lang=6&page=12

MEDICIÓN Y SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

LAS PROPIEDADES DE LA MATERIA Y SU MEDIDA
MEDICIÓN Y SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

MEDIR: es un proceso que consiste en determinar la cantidad o valor de una magnitud o propiedad física de un material, tomando como patrón una unidad de medida aceptada convencionalmente.

En la vida diaria medimos frecuentemente, ya sea de manera directa usando el instrumento de medición adecuado, o de manera indirecta haciendo los cálculos aproximados basados en las experiencias en las que hayamos medido. Con el avance de la tecnología, cada vez más los instrumentos de medición se van haciendo más precisos y exactos, sin embargo a pesar de los altos niveles de calibración de los instrumentos de medida, toda medición está sujeta a un rango de error que proviene de las limitaciones del instrumento mismo (error instrumental), por la manipulación del instrumento y materiales durante la medición (error humano) y por las condiciones ambientales que ciircunscriben al proceso de medición (error fortuito); por éso toda medición tendrá un error experimental, siendo la medida tomada una aproximación del valor verdadero,real y correcto.

El Sistema Internacional de Unidades (SI)

Es un sistema de unidades de medición que desde 1960 fue establecido por el Systeme International d´Unités (Francia) que contempla las unidades métricas básicas que se deben usar para propósitos científicos, las cuales se clasifican en tres tipos:

Las unidades básicas, que son las siguientes: kilogramo para masa, metro para longitud, segundo para tiempo, amperio para corriente eléctrica, grados Kelvin para temperatura, mol para cantidad de sustancia y candela para intensidad luminosa.

Las unidades derivadas, que son las siguientes: metro para diámetro, metro cuadrado para área, metro cúbico para volumen, kilogramo por metro cúbico para densidad y metro por segundo para velocidad, entre otras.

Las unidades suplementarias, que son loas siguientes: ángulo plano para radián y ángulo sólido para estereoradián

Las unidades de medida se pueden convertir unas en otras cuando sea necesario, para ello se requiere conocer las equivalencias que existen entre las unidades de medida y hacer uso de los factores de conversión.

El Sistema Inglés de Medición se usa todavía en algunos países, en Venezuela se usa el SI, para este curso en particular solamente trabajaremos con el SI.

LAS PROPIEDADES DE LA MATERIA Y SU MEDIDA

LAS PROPIEDADES DE LA MATERIA Y SU MEDIDA
PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS Y NO CARACTERÍSTICAS DE LA MATERIA

Las propiedades características son aquellas que dependen de la naturaleza del material y que permiten identificarlo. Algunas de estas propiedades son: punto de fusión, punto de ebullición, densidad, solubilidad, entre otras más.

Las propiedades características se le llaman también intensivas, ya que no varían con la cantidad de materia, por lo que se consideran constantes.

Las propiedades no características son aquellas que no dependen de la naturaleza del material y no permiten diferenciarlo de otros. Algunas de estas propiedades son: la masa, el volumen y la temperatura. Ninguna de ellas es propia de un solo material, ya que no son únicas para cada compuesto, por lo que no se pueden usar para identificarlos.

A veces, las propiedades no características, se les llama también extensivas, ya que dependen de la cantidad de materia existente, siendo la masa y el volumen directamente proporcional a la cantidad de materia; pero, la temperatura no depende de la cantidad de materia existente, la cual a pesar de ser una propiedad no característica, no es extensiva.


PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS. DEFINICIONES

DENSIDAD:
Comenzaremos con un acertijo "¿qué pesa más una tonelada de ladrillos o una tonelada de plumas?. Si respondes que es lo mismo, demuestras comprender bien el significado de masa: una medida de la cantidad de materia. Los que respondan que los ladrillos pesan más que las plumas confunden los conceptos de masa y densidad. La materia está más concentrada en el ladrillo que en una pluma: es decir, la materia del ladrillo está confinada en un volumen menor. Los ladrillos son más densos que las plumas. La densidad es la relacióin existente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa en el espacio tal cuerpo.

Densidad (D) = masa (m) / volumen (V)

* La masa y el volumen son magnitudes extensivas. Una magnitud extensiva depende de la cantidad de materia observada. Sin embargo, si se divide la masa de una sustancia por su volumen, se obtiene la densidad, que es una magnitud intensiva. Una magnitud intensiva es independiente de la cantidad de materia observada y pueden ser utilizadas para identificar sustancias.
** En la industria las densidades generalmente se representan en Kg / m3 (se lee, kilogramos por metros cúbicos), pero los químicos generalmente expresan la densidad en g / cm3 ó g / cc (ambos se leen, gramos por centímetros cúbicos) y también se expresa en g / ml (se lee, gramos por mililitro).

La densidad de una sustancia depende:
De la temperatura: porque el volumen cambia con la temperatura mientras que la masa permanece constante: Por ejemplo, la masa de 1 lito de agua a 4 ºC es igual a 1 kilogramo; si calculamos la densidad del agua a 4 ºC tenemos que: D = 1 Kg / 1 l = 1 Kg/l

(densidad del agua a 4 ºC); en cambio la densidad del agua a 20 ºC = 0, 9982 Kg/l ,lo que quiere decir que la densidad es una función de la temperatura.

Del estado de la materia: en general, los sólidos son más densos que los líquidos y ambos son más densos que los gases. Las densidades de los líquidos se conocen con más precisión que las de los sólidos, ya que éstos pueden tener más defectos en sus estructuras microscópicas; las densidades de los elementos y los compuestos también se conocen con más precisión que las de los materiales de composición variable, como la madera, el caucho, el petróleo.

Una consecuencia importante de las diferentes densidades de sólidos y líquidos es que los líquidos y sólidos de densidad baja flotan en los líquidos de densidad alta (siempre que los líquidos y sólidos no se disuelvan unos en otros)

PUNTO DE EBULLICIÓN: Cuando calentamos un líquido, la temperatura va aumentando y se produce un burbujeo. En este punto la temperatura permanece constante, y normalmente decimos que el líquido está hirviendo o bullendo y pasa a la forma de gas; es decir, se evapora.

El punto de ebullición es una propiedad característica de cada material, que al ser constante permite identificar el material del cual se está determiando la magnitud.

¿Cómo se determina el punto de ebullición?
Se determina usando la técnica de evaporación o destilación; también se puede realizar un estudio de calentamiento de una sustancia como el agua a partir del estado sólido hasta su ebullición.

PUNTO DE FUSIÓN: Ocurre cuando se calienta un sólido y su temperatura aumenta hasta que comienza a fundirse y pasa a la forma de líquido; aqui la temperatura permanece constante hasta que el líquido se funde completamente.

¿Cómo se determina el punto de fusión?
Para poder determinaar el punto de fusión se debe colocar el sólido en un recipiente que reciba calor y lo transfiera al sólido; se debe tomar la temperatura durante el proceso y al fundirse totalmente el sólido, en ese momento la temperatura observada será el punto de fusión.

SOLUBILIDAD: Para entender bien el concepto de solubilidad tenemos que saber: qué es soluto y qué es solvente
SOLUTO: Es la sustancia que se disuelve en otra
SOLVENTE: Es la sustancia que disuelve al soluto
Todo depende de la naturaleza del soluto, del solvente y de la temperatura; podemos mencionar una regla muy popular en química que dice: "lo semejante disuelve a lo semejante". De ésta manera podemos decir que el esmalte de uñas se disuelve en acetona pero no en agua, debido a que el esmalte de uñas es compatible con la acetona mas no con el agua. Una sustancia puede ser muy soluble en un solvente e insoluble en otro.

¿Cómo se determina la solubilidad?
Se determina añadiendo el soluto a 100 cm3 de solvente hasta que ocurra la saturación del solvente, todo ello a una determinada temperatura fija; después calculamos por pesada la cantidad de soluto disuelta y expresamos la Solubilidad como gramos de soluto disueltos en 100 gramos de solvente g de soluto / 100 g de solvente

PROPIEDADES NO CARACTERÍSTICAS. DEFINICIONES

MASA: Es la cantidad de materia de un objeto. En el sistema SI, el patrón de masa es el kilogramo (Kg) que es una unidad bastante grande para la mayoría de las aplicaciones químicas; por lo tanto, frecuentemente utilizamos la unidad gramo (g), que es aproximadamente la masa de tres pastillas para adultos de aspirina. Un dispositivo habitual en el laboratorio para medir la masa es la balanza.

No se debe confundir los términos Masa y Peso. La Masa (m) es constante, que no depende de cómo o en donde se mida; el Peso (W) en cambio, puede variar debido a la aceleración de la gravedad (g), la cual varía un poco en los distintos puntos de la Tierra. Así, un objeto que pesa 100 Kg en Rusia, pesa sólo 99.6 Kg en Panamá, y pesaría solamente 17 kg en la Luna. Aunque su peso varía de acuerdo al lugar donde se mida, la masa permanece constante (es la misma) en los tres lugares.

VOLUMEN: Es el lugar en el espacio que ocupa la materia. Una medida importante que los químicos expresan mediante unidades derivadas es el volumen. El volumen tiene unidades de (longitud)3 y la unidad standard SI de volumen es el metro cúbico (m3). Las unidades de volumen más frecuentes son el centímetro cúbico (cc ó cm3) y el litro (l).
Un litro se define como un volumen de 1000 cm3, ésto significa que un mililitro (1 ml) es igual a 1 cm3. El litro también es igual a un decímetro cúbico (1 dm3).

TEMPERATURA: es la medida del nivel térmico de la energía calorífica, se expresa en grados, por lo general en una de las dos escalas relativas: Centígrados (o Celsius) y Fahrenheit; o en una de las dos escalas absolutas: Kelvin y Rankine.

Los dos puntos fijos de estas cuatro escalas son aquellas temperaturas a las cuales el agua, saturada de aire (medio ambiente), congela y hierve a la presión de una atmósfera (sobre el nivel del mar). En la escala Centígrada o de Celsius estos dos puntos son 0º y 100 ºC; en la de Fahrenheit, 32º y 212 ºF; en la absoluta de Lord Kelvin, 273 º y 373 ºK; y en la escala absoluta de Rankine, 492 º y 672 ºR, respectivamente.

El intervalo existente entre el punto de congelación y el de ebullición del agua en la escala centígrada y Kelvin, es de 100º; mientras que el mismo intrvalo en las escalas de Fahrenheit y Rankine es de 180º.

La equivalencia entre los grados centígrados (o Kelvin) y los grados Fahrenheit (o Rankine) viene expresados por la identidad: 100 ºC (o ºK) = 180 ºF (o ºR)

Para convertir grados centígrados en grados absolutos Kelvin se suman 273º al valor en grados centígrados, y, por el contrario, para convertir ºK a ºC se le restan 273º al valor de la lectura en aquella escala absoluta.

De manera análoga, para transformar grados Fahrenheit en grados absolutos Rankine se suman 460º al valor conocido en la escala Fahrenheit, e, inversamente, para convertir ºR en ºF se restan 460º al valor dado en la escala Rankine.

La conversión recíproca entre grados Centígrados y grados Fahrenheit se estudia en la resolución de los problemas correspondientes.

COMPOSICIÓN Y PROPIEDADES DE LA MATERIA

LAS PROPIEDADES DE LA MATERIA Y SU MEDIDA

COMPOSICIÓN Y PROPIEDADES DE LA MATERIA

Antes de entrar de lleno al tema, corresponde definir primero ¿qué es Química?.

Química es una ciencia experimental cuantitaviva que trata de la composición y propiedades de la materia. Como vemos, surgen unos nuevos conceptos que son: composición, propiedades y materia, los cuales debemos precisar para comprender mejor el objeto de la Química.

Composición, se refiere, a las partes o componentes de una muestra de materia y a sus proporciones relativas. Para explicar este concepto, nos referiremos como ejemplo al agua, que es una molécula relativamente sencilla H2O, lo que quiere decir que posee 2 átomos de Hidrógeno y 1 átomo de Oxígeno, lo que ya indica de alguna manera su composición molecular. Si hablamos de composición porcentual, el agua posee 11.19% de Hidrógeno y 88.81% de Oxígeno. Si hablamos de composición en masa, por cada 100 gramos de agua hay 11,19 gramos de Hidrógeno y 88.81 gramos de agua. Como se ve, existe una relación de 2:1 (2 a 1) 2de Hidrógeno y 1de Oxígeno.

Cabe destacar que las porporciones varían de acuerdo a los componentes que formen las moléculas de otros compuestos y de las partes que las compongan, p ej. H2SO4 (ácido sulfúrico) tendrá una relación de 2de H, 1deS y 4de O., concepto que se extiende a cualquier clase de molécula por muy grande o complicada que sea.
Propiedades, son las cualidades y atributos que podemos utilizar para distinguir una muestra de materia de otra. Pueden establecerse visualmente en algunos casos, pero en otros son netamente experimentales. Las propiedades de la materia se agrupan generalmente en dos categorías: propiedades físicas y propiedades químicas.

Una propiedad física es la que tiene una muestra de materia mientras no cambie su composición, para explicarlas, tomaremos de nuevo el ejemplo del agua. El agua puede presentarse en 3 estados físicos, hielo, agua líquida y vapor de agua; a pesar de ser tan distintos los estados conque se presenta la materia del agua, permanece inalterada la composición en masa del agua, como ya habíamos visto 11.19% de H y 88.81% de O.

Una propiedad química es la capacidad (o incapacidad) de una muestra de materia para experimentar un cambio en su composición bajo ciertas condiciones. Es decir, para que haya un cambio químico deberá haber necesariamente un cambio en su composición química.

Para demostrar la capacidad de cambio de una muestra dada, daremos como ejemplo la combustión del azúcar de mesa (glucosa) cuya fórmula es C6H12O6., como vemos la molécula de azúcar está formada por 6 átomos de Carbono, 12 átomos de Hidrógeno y 6 átomos de Oxígeno.

Una reacción de combustión es una reacción de oxidación rápida en la que se libera energía luminosa y calorífica, normalmente se conoce en el argot coloquial como quemar. Entonces vamos a quemar cuidadosamente (o imaginariamente) una cucharada no muy colmada de azúcar sobre una vela, observaremos en primer lugar que el azúcar comienza a derretirse, luego va tomando un color amarillento y comienza a hervir, hasta llegar finalmente a volerse carbón y expeler humo. Los productos principales de la combustión son dos gases, uno de ellos formado por carbono y oxígeno (CO2 - dióxido de carbono) y otro por hidrógeno y oxígeno (H2O - agua). Como se puede apreciar en la cuchara no quedará azúcar de la manera inicial del experimento , sino que se ha transformado en Carbón, CO2 y H2O.

Para ilustrar la incapacidad que tiene una molécula a cambiar de composición química, tomaremos como ejemplo los siguientes casos:
Si unimos zinc (Zn) con agua (H2O), no hay reacción, por lo cual es ámpliamente utilizado en la fabricación de clavos y de canales para recoger aguas de lluvia; otro caso similar ocurrre si tratamos de hacer la reacción del Oro (Au) con el ácido clorhídrico (HCl) que es un ácido fuerte, se observa que no reacciona tampoco, lo que nos lleva a comprender porqué el oro es tan apreciado, pues es químicamente inerte, por lo que se usa en monedas, joyas y chips electrónicos, ya que ni se oxida ni se altera.

Saluditos, Maravilla

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ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA

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MATERIALES

Como se definió en la entrega anterior, MATERIA, es todo lo que podemos percibir con nuestros sentidos: color, olor, sabor, textura, temperatura; o aquello que ocupa un lugar en el espacio: volumen; o todo lo que existe y que tiene masa.

Pero si miramos al nuestro alrededor, todo lo que apreciamos es muy diferente entre sí. Si todo lo que nos rodea es materia, entonces, ¿por qué es todo tan distinto?. Para explicar éste fenómeno, surge un nuevo concepto: MATERIAL QUIMICO.

Materiales son las distintas formas conque se puede presentar la materia, cuyas diversidades se deben, principalmente, a sus composiciones químicas.

Se trata de un ELEMENTO o sustancia pura, cuando todos los átomos que componen el material son de la misma naturaleza; por ej., hierrro, oro, plomo, plata, sodio, carbono, etc.

Se trata de un COMPUESTO, cuando los átomos que lo componen se han unido entre sí mediante una reacción química, formando moléculas y dando como resultado un material distinto a aquellos que le dieron origen; por ej., sal, azúcar, papel, madera, algodón, alcohol, proteína, etc.

En consecuencia, se resume que los materiales son la manifestaciones de la materia; pueden ser sencillas o complejas, dependiendo de los átomos que los conformen.

Hasta otra ocasión Maravilla

¿QUÉ ES LA MATERIA?

LA MATERIA es todo aquello que nos rodea, ocupa un lugar y un espacio en el Universo, y que somos capaces de identificar y conocer.

Denominamos MATERIA a todo aquello que podemos percibir con nuestros sentidos, es decir, todo lo que podemos ver, oler, tocar, oír o saborear es materia.

Estos dos conceptos de Materia quedarían estrechos si no tomamos en cuenta que existen muchas cosas en el mundo material que no podemos apreciarlas a través de nuestros sistemas sensoriales.

¿Y cómo es éso?, pues es bastante simple, por ejemplo, no podemos ver el aire, ni apreciar el lugar que ocupa en el espacio, sin embargo, lo podemos percibir de manera indirecta cuando nos acaricia una suave brisa, o con el movimiento de las hojas cuando el aire sopla; a pesar de no poder verlo o tocarlo, "existe", por tanto es también Materia. O bien, hay partículas atómicas y subatómicas, moléculas, tan extremadamente pequeñas que ni siquiera con un potente microscópio electrónico pueden ser vistos, pero "existen", por lo tanto son Materia. Nadie duda de la existencia del Universo, sus astros y planetas, de los cuales solamente podemos "ver" unos muy pocos millones de ellos, pero, a pesar de ser el Universo extremadamente grande para nuestro sistema sensorial, y aunque no lo podemos oler y saborear, "existe", por lo tanto es Materia.

En consecuencia Materia está relacionada con la existencia y tangibilidad de las cosas, todo lo que no tenga estas 2 cualidades se referirán a lo inmaterial, por lo tanto no existen sino en el plano de las ideas, en lo imaginativo o fantasioso; cualquier idea puede convertirse en tanginble cuando se utiliza la Materia para darle corporeidad y existencia.

Hasta la próxima entrega, Maravilla