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QUÍMICA – 1º ANO E AS O ESTUDO DA QUÍMICA CAPÍTULO 1 : GRANDEZAS FÍSICAS UNIDADES DE MEDIDA Em Química, para realizar qualquer experimento, além dos conceitos básicos de matéria e energia, também é necessário conhecer algumas unidades de medida. Os múltiplos e submúltiplos do padrão são indicados por prefixos. A medida de uma grandeza é um número que expressa uma quantidade, comparada com um padrão previamente estabelecido. Massa No Sistema Internacional (SI), a unidade-padrão de massa é o quilograma (kg). Volume O volume de um corpo com a forma de um cubo é determinado multiplicando-se seu comprimento por sua altura e por sua largura. No SI, a unidade-padrão de volume é o metro cúbico (m3). No entanto, a unidade mais usada em Química é o litro (L). TEMPERATURA Os valores de temperatura são determinados por um aparelho chamado termômetro , que consiste de um fino tubo de vidro graduado e parcialmente cheio de mercúrio ou álcool colorido. À medida que a temperatura aumenta, o líquido se expande e se move ao longo do tubo. A graduação do tubo indica a variação de temperatura do líquido. Essa graduação é a escala termométrica do aparelho (existem várias escalas em uso, atualmente). A escala de graduação mais comumente usada nos trabalhos científicos é a escala Celsius. Ela possui dois pontos de referência: o congelamento e a ebulição da água ao nível do mar, que correspondem , respectivamente, a 0 ºC e 100 ºC. Existem outras escalas centígradas , como a Kelvin, recomendada pelo SI e conhecida como escala absoluta. PRESSÃO Pelo Sistema Internacional (SI), a unidade-padrão é o pascal (Pa), que se relaciona com a unidade atmosfera na seguinte proporção: DENSIDADE A expressão que permite calcular a densidade é dada por: Para sólidos e líquidos, a densidade geralmente é expressa em gramas/centímetros cúbicos (g/cm ); para gases, costuma ser expressa em gramas/litro (g/L). 3 Nas regiões polares, é comum a presença de grandes blocos de gelo (água pura), os icebergs, flutuando na água do mar (água e outros materiais). Isso ocorre porque a densidade do gelo (0,92 g/cm ) é menor que a densidade da água do mar (1,03 g/cm ). 3 3 TRANSFORMAÇÕES DE UNIDADES medidas de Comprimento As medidas de comprimento são atributos de medição usados em diversas áreas. Práticas simples do cotidiano, como a compra de um pedaço de tecido, exigem um referencial de tamanho. De acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI), o metro é a unidade padrão de comprimento. A nomenclatura é de origem grega e significa “o que mede”. Múltiplos e submúltiplos do metro O metro, assim como outras unidades de medida, apresentam múltiplos e submúltiplos. Essa variação depende da multiplicação ou divisão decimal, e são escritas com os prefixos quilo, hecto, deca, deci, centi e mili. Confira na tabela a seguir: Metro (m) Múltiplos Submúltiplos Decâmetro (dam) m x 10 Decímetro (dm) m:10 Hectômetro (hm) m x 100 Centímetro (cm) m:100 Quilômetro (km) m x 1000 Milímetro (mm) m:1000 Os múltiplos são aplicados em medidas de grandes distâncias, e os submúltiplos para as pequenas. Conversão das medidas de comprimento Como os valores precisam apresentar as mesmas unidades nos cálculos, foi elaborado um esquema de conversão, que funciona da seguinte maneira: para converter uma unidade menor em outra maior, divide-se o valor por 10 (sentido da direita para a esquerda). Já para transformar uma unidade maior em menor, multiplica-se o valor por 10 (sentido da esquerda para a direita). Entenda melhor na representação abaixo: APLICAÇÃO A fim de resolver questões com medidas de comprimento, deve-se identificar a posição da unidade em conversão diante da medida padrão, que é o metro. Vejamos nos exemplos: 1 – Quantos metros têm em 4,5 quilômetros (km)? Primeiro passo é perceber o número de casas decimais (distância) de quilômetros até metros: km → hm → dam → m Em seguida, deve-se multiplicar o 4,5 por 1000, já que a distância entre uma unidade e outra é de 3 casas (10.10.10) para a direita. Por fim, a vírgula precisa ser deslocada de acordo com a distância entre as medidas de comprimento. Como de km para m foi necessário ultrapassar 3 casas à direita, a vírgula segue o mesmo percurso: 45 / 0 / 0, 0 = 4500,0 m, isto é, 4,5 km = 4500 m 2 – Quantos decâmetros existe em 1300 milímetros? Observa-se, inicialmente, o número de casas decimais de milímetros até decâmetros: mm → cm → dm → m→ dam Depois, deve-se dividir 1300 por 10000, já que a distância entre as medidas de comprimento são de 4 casas (10.10.10.10) para a esquerda. Por último, desloca-se a vírgula de acordo com essa distância. Como de mm para dam foi preciso atravessar 4 casas à esquerda, a vírgula segue o mesmo sentido: 0 ,1 /3/0/0 = 0,1300 dam, ou seja, 1300 mm = 0,1300 dam 01. Transforme as massas em gramas (g): 0,20 kg b) 200 mg 02. Transforme os volumes em litros (L): a) 100 mL b) 200 cm3 c) 3,0 m3 X = 200 g X= 0,2 g X = 0,1 L X = 0,2 L X =3000 L Exercícios de classe 1Kg ------------ 1000g 0,20Kg ------------ Xg X = 1000 . 0,20 1g ------------ 1000mg Xg ------------ 200mg X = 200 / 1000 1L ------------ 1000mL XL ------------ 100mL X = 100 / 1000 1L ------------ 1000mL XL ------------ 200mL X = 200 / 1000 1m3 ------------ 1000L 3m3 ------------ XL X = 3 . 1000 03. Transforme as temperaturas: 27 ºC em Kelvin (K) b) 500 K em ºC (Celsius) 04. Transforme as pressões: 1 520 mm Hg em atm b) 0,5 atm em mm Hg T(K) = 300 K X = 2 atm X = 380 mm Hg T(K) = T(ºC) + 273 T(K) = 27 + 273 T(K) = 27 + 273 500 = T(ºC) + 273 T(ºC) = 500 - 273 T(C) = 227ºC 1 atm ------------ 760 mm Hg X = 1 520 / 760 X atm ---------- 1 520 mm Hg 1 atm ------------ 760 mm Hg 0,5 atm ---------- X mm Hg X = 760 . 0,5 05.São consideradas unidades presentes no sistema internacional de unidades (SI): a) m, kg, s b) cm, kg, s c) m, g, s d) km, g, h e) mm, mg, h O sistema internacional de unidades (SI) utiliza algumas unidades como referência para diversas grandezas físicas fundamentais. Para tanto, o SI define que a unidade fundamental de comprimento é o metro (m), a unidade fundamental de massa é quilograma (kg) e a unidade fundamental de tempo é o segundo (s). 06. Ao estudar a planta de uma construção, um engenheiro deparou-se com unidades de área dadas em cm². Certo cômodo dessa construção apresentava área de 120 000 cm². Essa área, expressa em m², equivale a: a) 12 m² b) 1200 m² c) 12 m² d) 346 m² e) 0,12 m² Para fazermos a conversão de centímetros para metros, devemos dividir o valor desejado por 10² (100). De forma similar, ao convertermos centímetros quadrados em metros quadrados, dividimos o valor por 102 duas vezes, ou seja, pelo fator 104. Portanto, 120 000 cm² equivalem a 12 m².
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