Principais unidades de medida utilizadas em química (de massa, volume, temperatura e pressão) e conversão de unidades.ppt

QUÍMICA - 1° Ano
Unidades de medida e conversão de unidades
Área 2 - Química
Ensino Médio - 1º Ano
PRINCIPAIS UNIDADES DE MEDIDA UTILIZADAS EM
QUÍMICA (MASSA, VOLUME, TEMPERATURA E
PRESSÃO) E CONVERSÃO DE UNIDADES

QUÍMICA - 1° Ano
Conceitos iniciais
• Sem nos darmos conta,
usamos constantemente as
unidades de medidas no
nosso cotidiano.
Quando você está
procurando a casa de um
amigo para poder chegar
numa festa, por exemplo.
Perdido, decide pedir
informação. A pessoa que
responde diz: “Fica a 3
quarteirões de distância” e
vai embora.
Você anda 3 quarteirões e
se lembra de que devia ter
perguntado: “Para que
lado?”
• Então para e pergunta a
outra pessoa, que responde
(apontando uma direção):
“Fica a 200 metros pra lá”.
• Percebeu? Nessas duas
situações, foram usados
diferentes tipos de unidades
para representar distância
(1).

QUÍMICA - 1° Ano
Conceitos iniciais
• Outro exemplo é quando
você quer preparar uma
pizza e vai à padaria comprar
200 gramas de queijo.
• Ou então quando vai
comprar uma TV de 21
polegadas.
• Ou ainda quando faltam 5
minutos para chegar à aula e
você está a 10 quilômetros
da escola sob um sol de 38
graus (Celsius).
• Podemos dar milhões de
outros exemplos.
• Agora imagine um mundo
sem unidades de medida.
• Você vai à padaria e pede
o quê? 200 coisinhas de
queijo? Não dá, não é? (2)

QUÍMICA - 1° Ano
Conceitos iniciais
• Pois bem. Para realizarmos
qualquer experimento em
Química, é preciso conhecer
algumas unidades de
medida.
• A medida de uma grandeza
é um número que expressa
uma quantidade,
comparada com um padrão
previamente estabelecido.
• O volume, a massa, a
temperatura, a densidade e
a pressão são unidades de
medida bastante usadas (3).
Imagem: Cruccone / Creative
Commons Attribution 3.0
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Imagem: Stefan-Xp / GNU Free
Documentation License

QUÍMICA - 1° Ano
Massa
• Não. “Massa” não é só de
macarrão ou pizza.
• Massa é definida como a
quantidade de matéria
existente em um corpo.
• Para medir a massa de um
objeto, usa-se um aparelho
chamado balança (4).
• A unidade padrão pelo
Sistema Internacional (SI) é
o quilograma (Kg).
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百楽兎
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Imagem: Karelj / Public Domain

QUÍMICA - 1° Ano
Massa
• O padrão de massa é o único
que permanece definido por um
protótipo; trata-se um cilindro
de platina e irídio, chamado
Quilograma Protótipo Padrão,
mantido (desde 1889) no
Bureau Internacional de Pesos e
Medidas, em Sèvres, na França.
Então 1 kg é igual à massa desse
cilindro (vide figura).
• Cópias do quilograma padrão
foram enviadas para
laboratórios em vários países
como padrões secundários para
padronização e calibração.
• A cópia brasileira, denominada
Quilograma Protótipo Nº 66, é
mantida no Laboratório de
Massa (LAMAS) do Inmetro,
órgão responsável pela
padronização e calibração do
padrão de massa em nosso país
(5).
Imagem: National Bureau of
Standards/ Public Domain

QUÍMICA - 1° Ano
Volume
• Desliguem o rádio!
• Tudo bem! Tudo bem!
Desliguem o mp3 player!
Não! Não estamos falando
de som alto.
• O volume de um corpo é a
extensão que ele ocupa no
espaço.
• A fórmula simplificada para
cálculo de volume é:
V = comprimento x altura x largura
Imagem: Mietitor17 / Creative
Commons CC0 1.0 Universal
Public Domain Dedication
Imagem: M.Romero Schmidtke / GNU Free
Imagem: User:Salgueiro /
Public Domain

QUÍMICA - 1° Ano
Volume
• A unidade padrão de
volume no SI é o
metro cúbico (m3).
• Em nosso cotidiano e nos
laboratórios, a unidade mais
usada é o litro (L) e suas
subunidades (mL, L, ...).
• Vários instrumentos servem
para medir volume no
laboratório: balão
volumétrico (direita acima),
pipeta (direita abaixo),
bureta, proveta, etc.
Imagem: Dr. Eugen Lehle / GNU Free Documentation License

QUÍMICA - 1° Ano
Conversão de unidades (massa e volume)
• Relações de massa:
1 kg = 1.000 g = 106 mg;
1 g = 1.000 mg = 0,001 kg;
1 ton = 1.000 kg = 106 g.
• Relações volumétricas:
1 L (dm3) = 1.000 mL (cm3);
1 m3 = 1.000 L.

QUÍMICA - 1° Ano
Temperatura
• Agora o negócio vai
esquentar!!! E nem estamos
na praia.
• Temperatura é a relação da
capacidade que um corpo
tem de transmitir ou de
receber calor. Também está
relacionada ao estado de
agitação das partículas que
formam o corpo (6).
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QUÍMICA - 1° Ano
Temperatura
• O termômetro é o aparelho
usado para determinar os
valores de temperatura.
• A graduação do termômetro
permite visualizar a variação
de temperatura.
• Essa graduação é
denominada escala
termométrica do aparelho
(7).
Imagem: Menchi / Medical mercury-in-glass thermometer / GNU Free
Imagem: Berthold Werner / Electronic medical thermometer / GNU Free

QUÍMICA - 1° Ano
Escalas de temperatura: Celsius
• A escala Celsius foi criada pelo
sueco Anders Celsius (1701-
1744), tomando como base a
ideia de que a água (H2O) muda
de estado físico de agregação
sempre na mesma temperatura
para uma dada pressão.
• Assim, ele atribuiu o valor 0°C
ao ponto de fusão e 100°C ao
ponto de ebulição da água ao
nível do mar, dividindo a escala
em cem partes iguais.
• Essa é a escala usada no Brasil.
Imagens: SEE-PE

QUÍMICA - 1° Ano
Um pouco de história da escala Celsius
• O termo original para este
sistema foi centígrado (100
partes) ou centésimos.
• Em 1948, o nome foi oficialmente
modificado para Celsius, como
reconhecimento ao seu criador e
para eliminar a confusão causada
pelo conflito de uso do prefixo
centi do SI (8).
• Em 1954, a escala foi redefinida
em termos do ponto triplo da
água (estado em que as fases
sólida, líquida e gasosa coexistem
em equilíbrio) e da escala de
temperatura do gás perfeito.
• Os aspectos importantes dessa
nova escala são o único ponto
fixo (o ponto triplo da água) e a
definição da magnitude do grau
(9).
Imagem: SEE-PE.

QUÍMICA - 1° Ano
Escalas de temperatura: Fahrenheit
• A escala Fahrenheit foi uma criação
do alemão Daniel Grabriel
Fahrenheit (1686-1736), que se
baseou em outra ideia.
• Ele tomou como base a
temperatura média aproximada do
corpo humano (~37,8°C) e a
associou ao valor 100 em sua escala
(100°F).
• Nesta escala relativa, a vaporização
da água ocorre em 212°F (=100°C) e
a fusão do gelo em 32°F (=0°C).
• Entre esses dois pontos fixos,
temos 180 partes iguais.
Imagem:
Pearson
Scott
Foresman
/
Wikimedia
Foundation
/Public
Domain

QUÍMICA - 1° Ano
Escalas de temperatura: Kelvin
• Por fim, temos a escala Kelvin,
criada pelo inglês William Thomson
(1824-1907), mais conhecido como
Lorde Kelvin.
• Ela é o padrão mundial de
temperatura e pertence ao SI.
• Também é conhecida como escala de
temperatura absoluta, pois o seu
zero (0 K = -273,15°C), chamado de
zero absoluto, corresponde à menor
temperatura possível no Universo
(10).
• Na figura ao lado, podemos visualizar
a conversão de gelo em água e em
vapor, acompanhando a variação de
temperatura em cada escala.
Imagem: SEE-PE

QUÍMICA - 1° Ano
Conversão entre unidades de temperatura
• As escalas Celsius, Fahrenheit e
Kelvin se relacionam pela equação
ao lado.
• Quanto vale, por exemplo, 25,2°C
(temperatura média anual de Recife)
nas escalas:
(a) Kelvin e
(b) Fahrenheit?
a) Tc/5 = (Tk-273)/5 Tc = Tk-273
Tk = Tc+273 = 25,2+273 = 298,2 K
b) Tc/5 = (Tf-32)/9  Tf = (9xTc/5)-32
Tf = (9x25,2/5)-32 = 13,4°F
Imagens: SEE-PE

QUÍMICA - 1° Ano
Pressão
• Não, não se trata da pressão
do chefe para terminar um
trabalho ou da pressão
quando está terminando o
horário da prova.
• A pressão de que estamos
falando é aquela percebida
nos balões de ar, na panela
de pressão e no sangue.
Imagem: Rsabbatini / Public Domain
Imagem: Pressure cooker / GNU
Free Documentation License
Imagem: Kropsoq / 2006 Ojiya Balloon Festival /
GNU Free Documentation License

QUÍMICA - 1° Ano
Pressão
• A pressão é a grandeza que
relaciona a força exercida
sobre uma dada superfície
(área).
• Podemos perceber pela
equação que, para uma
dada força, quanto menor a
área, maior a pressão (11).
• O que chamamos de
pressão atmosférica é a
pressão exercida pela
camada de ar que nos
envolve em todas as
direções.
Imagem: Tecnòlegs de l'IES Bisbal /
Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic.

QUÍMICA - 1° Ano
Pressão
• A pressão atmosférica é
medida com um barômetro,
inventado pelo italiano
Evangelista Torricelli (1608-
1647) – vide figura ao lado.
• São as diferenças de pressão
na atmosfera que causam os
ventos (ar em movimento).
• Dependendo da diferença de
pressão (que está associada à
velocidade dos ventos),
podemos ter ciclones ou
anticiclones.
Imagem:
S.
L.
Pelaco
/
Evangelista
Torricelli
/
17th
century
/United
States
Public
Domain
Imagens:
SEE-PE.

QUÍMICA - 1° Ano
Unidades de pressão
• A unidade no SI para medir pressão
é o Pascal (Pa ou N/m2).
• A pressão atmosférica , ao nível do
mar, mede 101.325 Pa (=1 atm).
• Outras unidades mais usadas:
– Atmosfera é a pressão
correspondente a 760 mm de Hg
(lembra de Torricelli?);
– Bar é a unidade de pressão no
sistema cgs e vale uma dyn/cm²;
– PSI (pound per square inch, libra
por polegada quadrada) é a
unidade de pressão no sistema
inglês/americano:
1 bar = 14,5 psi.
• Um manômetro serve para
medir a pressão de fluidos
contidos em recipientes
fechados.
• Acima, temos um manômetro
que mede em psi (escala
vermelha) e em kPa (escala
preta).
Imagem:
OSH
FPaD
/
Creative
Commons
CC0
1.0
Universal
Public
Domain
Dedication.

QUÍMICA - 1° Ano
Comparação entre unidades de pressão
Pa bar atm psi
1 Pa ≡ 1 N/m² = 10−5 bar
≈ 9,87 × 10−6
atm
≈ 145 × 10−6
psi
1 bar
= 100.000
Pa
≡ 1 bar ≈ 0,987 atm ≈ 14,504 psi
1 atm
= 101.325
Pa
= 1,01325 bar ≡ 1 atm ≈ 14,696 psi
1 psi
≈ 6894,757
Pa
≈ 68,948×10−3
bar
≈ 68,046×10−3
atm
≡ 1 lbf/in²

QUÍMICA - 1° Ano
Densidade
• Não, não estamos falando de
densidade populacional. Isso é
assunto de Geografia. E estamos
numa aula de Química.
• Densidade pode ser definida como
a razão entre a massa de um corpo
e seu volume.
D = m / V
• Quanto mais denso for um corpo,
maior será a quantidade de massa
num mesmo volume:
Sólido > Líquido > Gasoso
• A densidade para sólidos e líquidos
é normalmente expressa em g/cm3
(=g/mL) e para gases em g/L.
Imagem: SEE-PE

QUÍMICA - 1° Ano
Densidade
• Você já observou que, em regiões
polares, é comum ver grandes blocos
de gelo (icebergs) flutuando na água
do mar? Isso ocorre devido à
densidade do gelo (0,92 g/cm3) ser
menor que a da água do mar (1,03
g/cm3) (12).
• Analogamente, materiais imiscíveis
(que não se misturam) com densidade
maior afundam nos de menor
densidade. Como ocorre com o óleo
flutuando na água.
Imagem:
Created
by
Uwe
Kils
(iceberg)
and
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Bodo
(sky)
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A
photomontage
of
what
a
whole
iceberg
might
look
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Victor
Blacus
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Two
phases
(water
and
oil)
in
the
same
state
of
aggregation
(liquid)
/
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Free
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License

QUÍMICA - 1° Ano
Medindo a densidade de sólidos
Receita:
1. determine a massa (em g) do
sólido em uma balança (m);
2. adicione um volume (em mL)
conhecido de água a uma
proveta (Vi);
3. mergulhe o sólido na proveta;
4. meça o volume final (Vf);
5. calcule o volume ocupado pelo
sólido (Vf – Vi);
6. calcule a densidade do sólido:
d = m / (Vf – Vi).
Fácil, não é?
Imagem: SEE-PE

QUÍMICA - 1° Ano
Exercícios
1. Um caminhão com
capacidade máxima de
carga igual a 10 ton pode
transportar quantos sacos
de cimento de 50 kg?
10 ton = 10.000 kg
N = 10.000/50
N = 200 sacos de cimento
Imagem: GNU Free Documentation License
Imagem: KVDP / A pallet of Portland cement bags used
for construction / Public Domain

QUÍMICA - 1° Ano
Exercícios
2. Coloca-se, em um
recipiente, três diferentes
quantidades de água: 10 L,
500 mL e 47 cm3. Qual será
a quantidade final (em L)?
V1 = 10 L
V2 = 500 mL = 0,5 L
V3 = 47 cm3 = 0,047 L
Vf = V1 + V2 + V3
Vf = 10 + 0,5 + 0,047 = 10,547 L
Imagem: JJ Harrison (http://www.noodlesnacks.com) / GBU Free
Documentation License.

QUÍMICA - 1° Ano
Exercícios
3. Um aquário tem 7/8 de sua
capacidade cheio de água.
Se suas dimensões são:
1,00 m (altura) x
0,80 m (largura) x
0,40 m (profundidade),
determine o volume de
água em litros existente no
aquário.
Vtotal = 1,00 x 0,80 x 0,40
Vtotal = 0,32 m3 = 320 L
V(água) = 320 x 7/8
V(água) = 280 L
Imagem: GNU Free Documentation License.

QUÍMICA - 1° Ano
Exercícios
4. (Mackenzie SP) Uma pessoa
mediu a temperatura de seu
corpo, usando um
termômetro graduado na
escala Fahrenheit e
encontrou o valor 97,7°F. Na
escala Celsius, essa
temperatura corresponde a...
a) 36,5°C
b) 37,0°C
c) 37,5°C
d) 38,0°C
e) 38,5°C
Imagem:
R.
A.
Millikan
and
H.
G.
Gale
/
Public
Domain.

QUÍMICA - 1° Ano
Exercícios
5. Converta os seguintes valores de pressão:
a) 80 kPa  _____ atm, _____ psi, _____bar
b) 5,2 atm  _____ psi, _____ bar, _____kPa
c) 15,0 psi  _____ kPa, ____ atm, _____bar
0,79 11,6 0,80
76,4 5,27 526,9
103,4 1,02 1,03

QUÍMICA - 1° Ano
Exercícios
6. Em um laboratório, foram
selecionadas cinco amostras
metálicas, contudo, o técnico
acabou misturando-as.
Para identificá-las, ele resolveu
usar a densidade de cada uma.
Para cada amostra, foi colocada
determinada quantidade de água
destilada em uma proveta,
verificando a medida (Vinicial).
Colocou-se, então, a amostra na
proveta e observou-se, novamente,
a medida (Vfinal).
Confira os dados na tabela ao lado.
Amostra
Massa
(g)
Vinicial
(mL)
Vfinal
(mL)
1 7,81 25,0 26,1
2 8,06 28,1 29,0
3 10,29 26,2 27,1
4 5,91 27,1 29,3
5 15,04 26,2 28,1
Agora, responda: Sabendo a densidade
teórica de cada metal (abaixo), ajude-o
a identificar cada amostra (13):
– Alumínio (2,7 g/cm3)
– Zinco (7,1 cm3)
– Ferro (7,9 cm3)
– Cobre (8,96 g/cm3)
– Chumbo (11,4 g/cm3)
4
1
5
2
3

QUÍMICA - 1° Ano
Até a próxima aula!

QUÍMICA - 1° Ano
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6 National Bureau of Standards/ Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stand
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11a Berthold Werner / Electronic medical
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11b Menchi / Medical mercury-in-glass
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17a Pressure cooker / GNU Free Documentation
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18 Tecnòlegs de l'IES Bisbal / Creative Commons
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19a S. L. Pelaco / Evangelista Torricelli / 17th
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23a Victor Blacus / Two phases (water and oil) in
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26 JJ Harrison (http://www.noodlesnacks.com) /
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27 GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aquar
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28 R. A. Millikan and H. G. Gale / Public Domain. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fahre
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