Aprendamos ciencias: Mediciones

En el estudio de la química con frecuencia se deben hacer mediciones que son usadas para determinar otras cantidades relacionadas . Los diferentes instrumentos nos permiten medir las propiedades de las sustancias: con una balanza podemos obtener la masa; con el termómetro la temperatura; una cinta métrica nos permite conseguir la longitud; con una pipeta, erlenmeyer, probeta o beaker el volumen. Estos instrumentos nos proporcionan las propiedades macroscopicas de la sustancia, es decir, aquellas que se pueden obtener directamente. Acontinuacion estudiaremos cada una de las mediciones que se pueden hacer con estos instrumentos y como son los cálculos de las cantidades relacionadas a ellos.

Masa y Peso:
A menudo usamos estos dos terminos como algo igual, pero realmente se trata de cantidades diferentes. Mientras que la masa es una medicion de la cantidad de materia en un objeto, el peso, es la fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto. Tomemos por ejemplo una piedra cayendo desde un edificio, esta es atraida hacia abajo por la gravedad de la Tierra. La masa de la piedra es constante en cualquier punto, pero el peso si es diferente. Si llevamos la misma piedra a la luna esta pesaria menos ya que la gravedad en la luna es 1/6 la de la Tierra, pero su masa seguira siendo la misma.


La unidad basica para la masa en el S.I. es el kilogramo (kg). En quimica es mas conveniente utilizar el gramo su equivalencia seria:

1kg=1000g

Volumen:
La unidad de longitud en el S.I. es el metro (m), como el volumen se presenta en tres dimensiones entonces la unidad derivada del S.I. para este es el metro cubico (m³). Tambien se usan otras unidades de volumen, una reconocida es el litro (L). El litro ocupa un volumen de 1000cm³ y tambien es igual a 1000 mililitros (mL).

Densidad:
La densidad es una propiedad intensiva, es decir, que no depende de la cantidad de materia. Esta se define como la relacion entre la masa y el volumen de una sustancia.

La ecuacion para la densidad es:

densidad=masa/volumen

La unidad en el S.I. para la densidad es kilogramo por metro cubico (kg/m³), pero tambien se puede expresar de otras formas:

1000 kg/m³= 1 g/cm³

Temperatura:

El calor es una magnitud que no se puede medir directamente, por lo que se llema a cabo de una forma indirecta a traves de la observacion y cuantificacion de la variacion de la temperatura.

La medicion de la temperatura se realiza generalmente con termometros de liquidos en capilares de vidrio, donde el fluido se expande cuando se calienta. De este modo, un tubo uniforme que esta parcialmente lleno de mercurio o cualquier otro fluido, indica el grado de calentamiento mediante la longitud de la columna del fluido. Es por ello que se le asignan valores numericos a los diversos grados de calentamiento por medio de una definicion arbitraria.

Escalas de temperatura:

Hay 4 escalas de temperatura en uso actualmente Celsius, Kelvin, Fahrenheit y Rankine; las dos ultimas son usadas mas que todo por los ingenieros de los Estados Unidos. Las temperaturas Kelvin y Rankine se indican con el simbolo T, mientras que las otras dos con t; esto se debe a que las dos primeras son consideradas como temperaturas absolutas.

El Kelvin (K) es la unidad basica de temperatura del S.I. y como ya se dijo es una escala absoluta. Por absoluta debe entenderse que 0 K, es la temperatura mas baja que puede alcanzarse en teoria.

Por otra parte el ºF y ºC se basan en una sustancia elegida arbitrariamente, el agua.

El Celsius (ºC) divide el intervalo entre los puntos de congelacion (0 ºC) y ebullicion (100 ºC) del agua en 100 partes iguales.

El Fahrenheit (ºF) tambien se usa en E.U. fuera de los laboratorios en esta se definen los puntos de congelacion y ebullicion del agua en 32ºF y 212ºF respectivamente.

El Rankine tambien es considerada una escala absoluta y esta relacionada directamente con la Fahrenheit.

Relacion entre las escalas de temperatura:

Si queremos saber las equivalencias que hay entre una temperatura y otra podremos aplicar las siguientes ecuaciones:

Kelvin - Celsius:

t(ºC) = T(K)-273,15

Celsius - Kelvin:

T(K)= (tºC) + 273,15

Celsius-Fahrenheit

t(ºF)=1,8 t(ºC) +32

Rankine- Fahrenheit

t(ºF)=T(R)-459,67

Fahrenheit-Rankine

T(R)=t(ºF)+459,67

Nota:

- Si no hay alguna ecuacion aqui, recuerda despejar de donde la puedas obtener.

- Si quieres pasar de Kelvin a Fahrenheit, puedes primero pasar a Celsius y luego a Fahrenheit o simplemente sustituye una ecuacion en otra; asi puedes hacer con cualquiera de los casos.