EJERCICIOS FISICOQUIMICA 1, Guías, Proyectos, Investigaciones de Fisicoquímica

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INDICE

• A las alumnas y alumnos ingresantes a la UNRN
• Mediciones
  • Sistema internacional
  • Longitud, superficie, volumen
  • Múltiplos y submúltiplos
  • Conversiones
  • Notación científica
• Vectores
  • Definición, escala, símbolo
  • Suma y resta gráficamente
  • Producto de un escalar y un vector
  • Suma analítica
• Resolución de problemas
  • Despeje de incógnitas
  • Estrategias
• Examen
  • Puntos de vista
• Bibliografía

"Educar para todos los sectores sociales, y educar para seguir aprendiendo". Simón Rodríguez 1er encuentro MARTES 04- 02 - 2020 : M E D I C I O N E S Para comenzar este “repaso introductorio” elegimos un tema del cual seguramente saben mucho dado que nos valemos de él a diario en la vida cotidiana, ya sea cuando vamos a comprar a cualquier negocio y debemos contar billetes, o cuando estamos en la verdulería con la intención de obtener cierta cantidad de algo, o cuando queremos conocer nuestra altura, etc., los ejemplos son incontables. Acá esperamos repasarlo y a la vez ordenarlo, o encuadrarlo, para que nos resulte de la mayor utilidad posible en el resto de las asignaturas que vendrán. Las cualidades de un objeto que se pueden medir se llaman “magnitudes”. Las magnitudes se expresan con una unidad de medida. Una magnitud importante, por ejemplo, es la LONGITUD, cuya unidad de medida principal es el METRO, o la CAPACIDAD, cuya unidad de medida principal es el LITRO. Entonces, por ahora, “una magnitud es una cualidad de un objeto que se puede medir”. ACTIVIDAD 1

1. ¿Cuáles de las siguientes cualidades son magnitudes?: a) belleza b) profundidad de una piscina c) diversión d) altura e) bondad f) temperatura g) capacidad de un bidón h) peso de una mochila
2. ¿A qué magnitud corresponde cada pregunta? Indica las unidades de medida de cada una: ¿Qué hora es? ¿Cuánto cabe? ¿Cuánto pesa? ¿Cuánto mide? MAGNITUD tiempo UNIDADES hora, minuto, …
3. Relaciona cada magnitud con su posible unidad de medida: LONGITUD TEMPERATURA CAPACIDAD MASA SUPERFICIE TIEMPO 2.7 kg 8.2 l 15 s 0.30 m 38.2 °C 35 m²

Es posible que esta tabla no les resulte familiar y que no encuentren símbolos conocidos. No pretendemos confundirlos sino comenzar por el principio, esta tabla contiene los “símbolos recomendados” para las magnitudes y “símbolos obligatorios” en la última columna tanto en estilo como en forma. Los símbolos dimensionales y los exponentes se tratan según las reglas ordinarias del álgebra. Por ejemplo, la dimensión de la superficie se escribe L², “longitud al cuadrado” y la dimensión de la velocidad LT−1, es decir, longitud en el numerador, tiempo en el denominador. Símbolos para las siete unidades básicas Los símbolos de las magnitudes generalmente son letras solas, de los alfabetos griego o latino, impresas en cursiva. Se trata de recomendaciones. Los símbolos de las unidades son obligatorios. Unidades SI derivadas Las unidades derivadas se forman a partir de productos de potencias de unidades básicas. Las unidades derivadas coherentes son productos de potencias de unidades básicas en las que no interviene ningún factor numérico más que el 1. Las unidades básicas y las unidades derivadas coherentes del SI forman un conjunto coherente, denominado conjunto de unidades SI coherentes.

Unidades SI básicas. Definiciones Unidad de longitud (metro) El metro es la longitud del trayecto recorrido en el vacío por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo. De aquí resulta que la velocidad de la luz en el vacío es igual a 299 792 458 metros por segundo exactamente, c0 = 299 792 458 m/s. El símbolo c0 (o a veces simplemente c), es el símbolo convencional para la velocidad de la luz en el vacío. Unidad de masa (kilogramo) El kilogramo es la unidad de masa, es igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo. El prototipo internacional del kilogramo, un patrón materializado fabricado en platino iridiado, se conserva en el BIPM (Oficina Internacional de Pesas y Medidas) en las condiciones establecidas por la 1ª CGPM (Conferencia General de Pesas y Medidas) en 1889. Unidad de tiempo (segundo) El segundo es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133. Esta definición se refiere a un átomo de cesio en reposo, a una temperatura de 0K. Unidad de temperatura termodinámica (kelvin) El kelvin, unidad de temperatura termodinámica, es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. El símbolo Ttpw, se emplea para designar la temperatura termodinámica del punto triple del agua. Debido a la forma en que habitualmente se definían las escalas de temperatura, la temperatura termodinámica, símbolo T, continuó expresándose en función de su diferencia respecto a la temperatura de referencia T0 = 273,15 K, punto de congelación del agua. Esta diferencia de temperatura se denomina temperatura Celsius, símbolo t y se define mediante la ecuación entre magnitudes: t = T − T0. La unidad de temperatura Celsius es el grado Celsius,

Los nombres de los prefijos son inseparables de los nombres de las unidades a las que se unen. Así, por ejemplo, milímetro, micropascal y meganewton se escriben en una sola palabra. Entre las unidades básicas del Sistema Internacional, la unidad de masa es la única cuyo nombre, por razones históricas, contiene un prefijo. Los nombres y los símbolos de los múltiplos y submúltiplos decimales de la unidad de masa se forman añadiendo los nombres de los prefijos a la palabra “gramo” y los símbolos de estos prefijos al símbolo de la unidad “g”, por ejemplo 10 −6^ kg = 1 mg, pero no 1 μkg (microkilogramo). Unidades no pertenecientes al SI Ciertas unidades no pertenecientes al SI aún aparecen en publicaciones científicas, técnicas y comerciales y que continuarán en uso durante muchos años. Algunas unidades no pertenecientes al SI son de importancia histórica en la literatura; otras, como las unidades de tiempo y de ángulo, se encuentran tan ancladas en la historia y en la cultura humanas que seguirán siendo utilizadas en el futuro.

Finalmente, cuando se usen las unidades no pertenecientes al SI, es conveniente definirlas en función de las unidades SI correspondientes.

Se cancelan los m² porque están en el numerador y denominador, y el resultado queda expresado en dm². Regla de la escalera La regla de la escalera es un método utilizado para realizar conversiones entre valores expresados en una misma unidad, pero con diferente prefijo, por ejemplo, metros a kilómetros, litros a mililitros, etc. Lo primero que tenemos que conocer es la lista ordenada de prefijos del Sistema Internacional, al menos entre las dos magnitudes que queremos convertir. Por ejemplo, si queremos convertir de dam a km sabemos que hay dos pasos entre uno y otro prefijo. El método consiste correr la coma hacia la derecha (multiplicar por múltiplos de 10) o hacia la izquierda (dividir), según la cantidad de lugares que haya que moverse en la lista de prefijos. Si estamos convirtiendo desde un prefijo más chico a uno más grande corremos la coma hacia la izquierda ya que el valor será menor. Si estamos convirtiendo desde un prefijo más grande hacia uno más chico la corremos hacia la derecha ya que el valor será mayor. Ejemplo 1: Convertir 1500 m a km Desde la unidad sin prefijo hacia el prefijo “kilo” hay 3 lugares. Como vamos de un prefijo menor a uno mayor hay que correr la coma hacia la izquierda (ir dividiendo por 10 en cada paso): 1,5 km. Ejemplo 2: Convertir 0,025 dal a ml Desde el prefijo “deca” al prefijo “mili” hay cuatro lugares. Cómo estamos convirtiendo hacia un prefijo más grande debemos multiplicar de a 10 por cada paso (correr la coma hacia la derecha): 250 ml. Si convertimos unidades al cuadrado, como por ejemplo las de superficie, la coma se corre de a dos lugares por cada escalón. Si convertimos unidades al cubo, como por ejemplo las de volumen, la coma se corre de a tres lugares.

Ejemplo 3: Convertir 1,5 m² a dm² Desde la unidad sin prefijo hacia el prefijo “deci” hay un solo salto. Como se trata de una unidad al cuadrado la coma se corre de a dos lugares por salto: 15000 dm². Tablas de conversión de unidades de uso más frecuentes LONGITUD SUPERFICIE VOLUMEN

d) 12,45 cl = e) 135,7 ml =

7. Una piscina tiene una capacidad de 8 kl, 6 hl y 9 l. Expresa dicha cantidad en litros.
8. Pasa a litros las siguientes unidades de volumen: a) 2 dm^3 = b) 1 m^3 = c) 0,3 cm^3 = d) 1,5 hm^3 = e) 9,6 m^3 = f) 1,8 cm^3 =
9. Pasa a kilolitros las siguientes unidades de volumen: a) 1 dam^3 = b) 0,5 m^3 = c) 15 dm^3 = d) 8 hm^3 = e) 9,2 dam^3 =
10. Pasa a mililitros las siguientes unidades de volumen: a) 1 dm^3 = b) 2 mm^3 = c) 1,3 dm^3 = d) 2,5 m^3 = e) 7,21 mm^3 =
11. Calcular la diferencia que existe entre un recipiente, cuya capacidad es de 54 m³ y otro de 44.100.000 cm³.

MASA

DENSIDAD

Se ha mencionado que la densidad es una de las magnitudes fundamentales. Es la relación que existe entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. La densidad de un objeto se calcula dividiendo su masa (en kilogramos) entre el volumen que ocupa (en metros cúbicos) y su unidad de medida es el kg/m³ (kilogramo/metro cúbico), aunque en ocasiones se expresa en otras unidades como se muestra en la siguiente tabla: ACTIVIDAD 3

1. Pasa a gramos las siguientes unidades de masa: a) 214 kg = b) 410 hg = c) 109 dag = d) 2,15 kg = e) 13,45 dag =
2. Pasa a kilogramos las siguientes unidades de masa: a) 57 hg = b) 69 dag = c) 81 g = d) 73 dg = e) 138 g =
3. Pasa a hectogramos las siguientes unidades de masa.

Conversión de unidades de tiempo Las unidades de tiempo fueron creadas para medir el intervalo en el que suceden una serie ordenada de acontecimientos, por ejemplo, los años, los meses, las semanas, los días, las horas, los minutos y los segundos. Para convertir unidades de tiempo primero debemos saber sus equivalencias. A continuación, se resume el proceso de conversión: El segundo es la unidad de tiempo más pequeña, aunque podemos medir también en milisegundos, igual estará determinado por 1 segundo. Un minuto equivale a 60 segundos. Una hora equivale a 60 minutos y 3600 segundos. Un día equivale a 24 horas, 1440 minutos y 86400 segundos. Una semana equivale a 7 días. Un mes equivale a 30 días o 4 semanas. Un año equivale a 365 días, 12 meses. Hacia arriba tenemos un siglo que equivale a 100 años y un milenio que equivale a 1000 años. ACTIVIDAD 4

1. Convertir “horas” a “minutos”: a) 1. 5 horas a minutos b) 16 horas a minutos c) 15 minutos a horas d) 40 minutos a horas
2. Convertir “minutos” a “segundos” a) 1.2 minutos a segundos b) 2.7 segundos a minutos c) 4.7 minutos a segundos
3. Convertir “segundos” a “horas” a) 38 segundos a horas b) 23 horas a segundos c) 2 1 horas a segundos d) 12 segundos a hora

Conversión de unidades de temperatura La escala Kelvin es la escala de temperatura se usa en Estados Unidos, mientras que la escala Celsius se utiliza en muchos otros países alrededor del mundo. Aunque inicialmente el punto de congelación del agua provino de la escala Celsius (0℃), ahora la escala Kelvin es una derivada donde cero en la escala Celsius (0℃) se define ahora como el equivalente a 273.15 Kelvin (no debes llamarlos nunca grados, solo Kelvin o K). Debemos decir que Kelvin siempre son números positivos nunca verás un Kelvin negativo. La fórmula para pasar de Celsius a Kelvin es la siguiente: K = 273 + C La fórmula para pasar de Kelvin a Celsius es esta otra: C = K - 273 ACTIVIDAD 5

1. ¿A cuántos grados Kelvin equivalen 13ºC?
2. ¿Cuántos grados Celsius son 200 K?
3. ¿Cuántos Kelvin son 41ºF?