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23/02/2021 1 Princípios Analíticos Farmacêuticos Aula 02 Prof. Dra. Kátia Botelho katia.botelho@docente.unip.br Sistema Internacional 1 2 23/02/2021 2 Sistema Internacional (SI) As unidades de medida adotadas no Sistema Internacional estão subdivididas em: Unidades de Base Unidades Derivadas Unidades Suplementares Grandeza e Unidade • Grandezas são as propriedades mensuráveis de um fenômeno, corpo ou substância química. • É necessário que essas propriedades possam ser expressas quantitativamente e isso se dá por meio das UNIDADES DE MEDIDA. 3 4 23/02/2021 3 Grandezas de Base Nome e Símbolo das Unidades de Base do SI 5 6 23/02/2021 4 Grandezas Derivadas • Correspondem às outras grandezas do Sistema Internacional e são medidas utilizando unidades derivadas, que são definidas como produtos de potências de unidades de base. Nome e Símbolo de Unidades Derivadas 7 8 23/02/2021 5 Observação • Algumas grandezas derivadas são consideradas ADIMENSIONAIS. • Exemplo: índice de refração (n) Unidades Derivadas com Nomes Especiais • Forma compacta de expressão de combinações de unidades de base que são usadas frequentemente. • Muitas unidades especiais homenageiam cientistas importantes para o estudo da grandeza a ela relacionada. • Atualmente existem 22 unidades derivadas especiais no SI. • Exemplo: O Joule (J) é uma unidade derivada especial que representa a grandeza energia. 1 𝐽 1 𝑚 . 𝑘𝑔 𝑠 9 10 23/02/2021 6 Unidades de Temperatura – Kelvin (K) A escala Kelvin foi proposta em 1864 pelo físico e engenheiro irlandêsWilliam Thomson, conhecido como Lord Kelvin. Ele acreditava que era necessária uma escala termométrica que pudesse atribuir a um material uma total ausência de movimentação de suas partículas, o que ele chamou de zero absoluto. Assim, para Lord Kelvin, sua escala não poderia apresentar valores negativos para a temperatura. Assim como Celsius e Fahrenheit, ele utilizou como referência os seguintes pontos de fusão (PF) e ebulição da água (PE): • Ponto de fusão da água = 273 K • Ponto de ebulição da água = 373 K Esta escala de temperatura é muito utilizada para relacionar efeitos termodinâmicos, ou seja, propriedade de um corpo ou região do espaço que determina se haverá ou não um deslocamento de calor desse corpo, ou região, para o interior ou para o exterior de um corpo ou região na sua vizinhança e ainda em que direção se deslocará o calor. 11 12 23/02/2021 7 Unidades de Temperatura – Celsius (°C) Trata‐se de uma escala centígrada, ou seja, que apresenta cem intervalos entre os pontos de fusão (PF) e ebulição (PE) e que foi determinada no século XVIII por um astrônomo sueco (Anders Celsius). Foi chamada de grau Centígrado até 1948. A escala Celsius é uma escala de temperatura na qual os pontos fixos são as temperaturas do gelo em equilíbrio com a água (0 oC) à pressão padrão e da água em equilíbrio com vapor (100 oC) à pressão padrão. • Ponto de fusão da água = 0oC • Ponto de ebulição da água = 100oC Esses valores são utilizados até os dias atuais. A escala Celsius é utilizada hoje em quase todos os países. Conversão de Unidades de Temperatura É possível relacionar um valor de temperatura termodinâmica (T), medida em Kelvin (K) com um valor de temperatura Celsius (t), medida em grau Celsius (°C). Portanto, converter o valor de temperatura obtido em um termômetro para que se possa utilizar em um cálculo termodinâmico. Exemplo: O termômetro no laboratório marca uma temperatura (t) igual a 25°C. Qual o valor correspondente em temperatura termodinâmica (T)? 𝑡 𝑇 273,15 25 𝑇 273,15 25+273,15 𝑇 298,15 K 13 14 23/02/2021 8 • Para cada grandeza existirá APENAS uma unidade de medida no Sistema Internacional (SI). A única exceção ocorrerá para os casos onde existam nomes especiais que também possam ser utilizados. • Entretanto, uma mesma unidade de medida poderá ser usada para grandezas diferentes no Sistema Internacional (SI). • Exemplo: A unidade de entropia (S) e capacidade calorífica (C) é a mesma [J/K] ou [J.K‐1]. Capacidade Calorífica (C) • A capacidade calorífica ou térmica é uma grandeza que corresponde a quantidade de calor presente num corpo em relação a variação de temperatura sofrida por ele. • C ∆ 15 16 23/02/2021 9 Entropia A entropia está relacionada à espontaneidade de algum processo físico ou químico. Sempre que um processo desse tipo acontecer espontaneamente, a entropia do sistema aumentará, isto é, o sistema ficará menos organizado ou mais aleatório. Como escrever o valor de uma grandeza? • É escrito como o produto de um número e uma unidade, e o número que multiplica a unidade é o valor numérico da grandeza, naquela unidade. • Deixa‐se sempre um espaço entre o número e a unidade. • Nas grandezas adimensionais para as quais a unidade é o número um (1), a unidade é omitida. Exemplo: Grandeza tempo: 20 s. Grandeza massa: 1 kg. 17 18 23/02/2021 10 Produtos e Quocientes de Unidades no SI • Na formação de produtos ou quocientes de unidades, aplicam‐se as regras normais da álgebra. • Na formação de produtos de unidades, deve‐ se deixar um espaço entre as unidades (alternativamente pode‐se colocar um ponto na meia altura da linha, como símbolo de multiplicação). • Exemplo: 10 m.s = 10 metro‐segundo (grandeza relacionada com comprimento e tempo). 10 ms = 10 milissegundo (grandeza de tempo utilizando o submúltiplo mili). Produtos e Quocientes de Unidades no SI • Na formação de produtos complicados, com unidades, deve‐se usar parênteses ou expoentes negativos para evitar ambiguidades. • Exemplo: A constante molar dos gases, é dada por: R = 8,314 Pa m³ mol‐1 K‐1 = 8,314 Pa m³/(mol K) • Na formação de números o marcador decimal pode ser ou um ponto ou uma vírgula, de acordo com as circunstâncias apropriadas. Para documentos na língua inglesa é usual o ponto, mas para muitas línguas da Europa continental e em outros países, a vírgula é de uso mais comum. 19 20 23/02/2021 11 Múltiplos e Submúltiplos do SI • Adota‐se um conjunto de prefixos para uso com as unidades do SI, a fim de exprimir os valores de grandezas que são muito maiores ou muito menores do que a unidade SI usada sem um prefixo. • Os prefixos são usados tanto para as unidades de base quanto para as unidades derivadas. • Exemplo: Podemos usar 1 cm para expressar um comprimento correspondente a 0,01 m. 0,01 𝑚 10 𝑚 1 𝑐𝑚 21 22 23/02/2021 12 Como escrever nome e símbolo com prefixo? Quando os prefixos são usados, o nome do prefixo e o da unidade são combinados para formar uma palavra única e, similarmente, o símbolo do prefixo e o símbolo da unidade são escritos sem espaços, para formar um símbolo único que pode ser elevado a qualquer potência. Por exemplo, pode‐se escrever: • quilômetro, km; • microvolt, µV; • femtosegundo, fs; • miligrama, mg; Como escrever nome e símbolo com prefixo? • Os símbolos das unidades começam com letra maiúscula quando se trata de nome próprio (por exemplo, ampere, A; kelvin, K; hertz, Hz; coulomb, C). • Nos outros casos eles sempre começam com letra minúscula (por exemplo, metro, m; segundo, s; mol, mol). • O símbolo do litro (unidade não‐SI) é uma exceção: pode‐se usar uma letra minúscula ou uma letra maiúscula, L. Neste caso a letra maiúscula é usada para evitar confusão entre a letra minúscula l e o número um (1). 23 24 23/02/2021 13 Unidades Fora do Sistema Internacional (SI) • Algumas unidades não‐SI ainda são amplamente usadas. Exemplo: • Unidades de tempo: minuto, hora e dia serão sempre usadas porque elas estão arraigadas profundamente na nossa cultura. • Outras unidades ainda são usadas, por razões históricas, para atender às necessidades de grupos com interesses especiais, ou porque não existe alternativa SI conveniente. 25 26 23/02/2021 14 Fator de Conversão para o SI • Os cientistas devem ter a liberdade para utilizar unidades não‐SI se eles as considerarem mais adequadas ao seu propósito.• Quando unidades não‐SI são utilizadas, o fator de conversão para o SI deve ser sempre incluído. • Para consultar o fator de conversão basta ir à página do BIPM. Exemplo: 1 min = 60 s 27
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