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para utilização do Sistema Internacional (SI) 4 4.1 – Definições das unidades básicas Metro (unidade de comprimento): é o comprimento do caminho percorrido pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 do segundo. Esta definição foi adotada pela CGPM em 1983. Quilograma (unidade de massa): o quilograma é igual à massa do protótipo internacional do quilograma, feito de uma liga de platina-irídio, adotado como padrão de referência (1889). Segundo (unidade de tempo): é a duração de 9 192 631 770 ciclos da radiação correspondente à uma transição específica do átomo de césio 133 em seu estado sólido a 0 kelvin (1967). Ampere (unidade de corrente elétrica): o ampere é aquela corrente que, se mantida constante em dois condutores retos paralelos de comprimento infinito e de seção transversal circular desprezível, separados por uma distância de 1 metro no vácuo, produzirá entre estes condutores uma força igual a 2 x 10-7 newton por metro de comprimento (1946). Kelvin (unidade de temperatura termodinâmica): o kelvin é a fração de 1/273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água. O termo “grau Kelvin”, símbolo oK, foi abandonado em 1967 e utiliza-se atualmente apenas o nome kelvin, símbolo K. Mole (unidade de quantidade de substância): é a quantidade de substância de um sistema que contém um certo número de entidades elementares igual ao número de átomos existentes em 0,012 kg de carbono 12. Quando se utiliza a unidade mole, deve-se especificar qual é a entidade elementar a que se refere, podendo por exemplo se tratar de átomos, moléculas, íons, elétrons ou outras partículas (1971). Candela (unidade de intensidade luminosa): a candela é a intensidade luminosa, em uma dada direção, de uma fonte que emite radiação monocromática de freqüência igual a 540 x 1012 hertz e que tem uma intensidade radiante, nesta direção de 1/683 watt por esferorradiano (1979). Esferorradiano (em inglês, “steradian”, do grego stereos = sólido) é a unidade do SI de ângulo sólido (seu símbolo é “sr”). É definido como sendo de forma cônica, conforme mostra a ilustração abaixo. na qual o ponto P representa o centro da esfera, o ângulo sólido (cônico) q equivalerá a 1 esferorradiano, quando a área A for igual a r2, sendo que r é o raio da esfera. Por exemplo, quando Manual para utilização do Sistema Internacional (SI) 5 esta área for igual a 1 m2, então o ângulo sólido é igual a um esferorradiano (q = 1 sr) e como a área superficial da esfera é igual a 4πr2, então pode-se concluir que a área superficial da esfera é igual a 12,5664 m2 e que uma esfera mede 4π esferorradianos. 5 – Unidades derivadas do SI Outras grandezas, denominadas grandezas derivadas, são definidas em termos das 7 grandezas básicas através de um sistema de equações . A Tabela 2 apresenta alguns exemplos de unidades derivadas, devendo-se notar que o símbolo 1 para grandezas de dimensão 1, tais como fração mássica, é geralmente omitido. Tabela 2 – Exemplos de unidades derivadas do SI. Unidades derivadas do SI Grandeza derivada Nome Símbolo área metro quadrado m2 volume metro cúbico m3 velocidade metro por segundo m/s aceleração metro por segundo ao quadrado m/s2 número de onda recíproco do metro m-1 massa específica quilograma por metro cúbico kg/m3 volume específico metro cúbico por quilograma m3/kg densidade de corrente ampère por metro quadrado A/m2 força de campo magnético ampère por metro A/m concentração de quantidade de substância mole por metro cúbico mol/m 3 luminosidade candela por metro quadrado cd/m2 fração mássica quilograma por quilograma kg/kg = 1 A Tabela 3 apresenta os 20 prefixos do SI utilizados para formar múltiplos e submúltiplos de unidades. Para mais fácil entendimento e por conveniência, 21 unidades derivadas do SI receberam nomes e símbolos especiais, que são apresentados na Tabela 4. A Tabela 5 apresenta outras unidades derivadas, nas quais são utilizadas algumas das unidades derivadas apresentadas na Tabela 4. Manual para utilização do Sistema Internacional (SI) 6 Tabela 3 – Prefixos do SI. Múltiplos Submúltiplos Fator Nome Símbolo Fator Nome Símbolo 1024 yota Y 10-1 deci d 1021 zeta Z 10-2 centi c 1018 exa E 10-3 mili m 1015 peta P 10-6 micro µ 1012 tera T 10-9 nano n 109 giga G 10-12 pico p 106 mega M 10-15 femto f 103 kilo* k 10-18 ato a 102 hecto h 10-21 zepto z 101 deca da 10-24 yocto y * é importante ressaltar que o símbolo k do prefixo kilo se escreve em mínúsculo e não em maiúsculo, como se vê erroneamente em muitos textos (ex: 10 Km, 40 Kg). Manual para utilização do Sistema Internacional (SI) 7 Tabela 4 – Unidades derivadas do SI com nomes e símbolos especiais. Unidade derivada do SI Grandeza derivada Nome Símbolo Expressão em termos de outras unidades do SI Expressão em termos de unidades básicas do SI ângulo plano radiano rad - m.m-1 = 1 ângulo sólido esferorradiano sr - m2.m-2 = 1 freqüência hertz Hz - s-1 força newton N - m.kg.s-2 pressão pascal Pa N/m2 m-1.kg.s-2 energia, trabalho, quantidade de calor joule J N.m ou Pa.m 3 m2.kg.s-2 potência, fluxo radiantte watt W J/s m2.kg.s-3 carga elétrica, quantidade de eletricidade coulomb C - s.A diferença de potencial elétrico, força eletromotriz volt V W/A m 2.kg.s-3.A-1 capacitância farad F C/V m-2.kg-1.s4.A2 resistência elétrica ohm Ω V/A m2.kg.s-3.A-2 condutância elétrica siemens S A/V m-2.kg-1.s3.A2 fluxo magnético weber Wb V.s m2.kg.s-2.A-1 densidade de fluxo magnético tesla T Wb/m2 kg.s-2.A-1 indutância henry H Wb/A m2.kg.s-2.A-2 temperatura Celsius grau Celsius oC - K fluxo luminoso lumen lm cd.sr m2.m-2.cd = cd luminosidade lux lx lm/m2 m2.m-4.cd = m-2.cd atividade (de um radionuclídeo) becquerel Bq - s -1 dose absorvida, energia específica gray Gy J/kg m 2.s-2 dose equivalente sievert Sv J/kg m2.s-2 Manual para utilização do Sistema Internacional (SI) 8 Tabela 5 – Exemplos de unidades derivadas do SI cujos nomes e símbolos incluem unidades derivadas do SI com nomes e símbolos especiais. Unidade derivada do SI Grandeza Derivada Nome Símbolo viscosidade dinâmica pascal segundo Pa.s momento de força newton metro N.m tensão superficial newton por metro N/m velocidade angular radiano por segundo rad/s aceleração angular radiano por segundo ao quadrado rad/s 2 densidade de fluxo de calor, irradiação watt por metro quadrado W/m 2 capacidade calorífica, entropia joule por kelvin J/K calor específico, entropia específica joule por quilograma kelvin J/(kg.K) energia específica joule por quilograma J/kg condutividade térmica watt por metro kelvin W/(m.K) densidade de energia joule por metro cúbico J/m3 força de campo elétrico volt por metro V/m densidade de carga elétrica coulomb por metro cúbico C/m3 densidade de fluxo elétrico coulomb por metro quadrado C/m2 permissividade farad por metro F/m permeabilidade henry por metro H/m energia molar joule por mole