Sistemas Conversion..Física
Sistemas Conversion..Física
Sistemas Conversion..Física
Sistemas y
Conversión de
Unidades
Objetivo
El alumno, al estudiar este capítulo, conocerá los diferentes sistemas de unidades, con lo cual podrá convertir
todo valor de estas unidades de un sistema a otro.
Sistemas de Unidades
Para realizar mediciones se utilizan unidades, las que a su vez pertenecen a un sistema de unidades.
Los sistemas de unidades se dividen en: Sistema Ingenieril, Sistema Absoluto y Sistema Gravitacional.
Sistema Ingenieril
Se divide en:
Sistema Métrico:
Aceleración de la gravedad:
Sistema Inglés:
1
Aceleración de la gravedad:
Sistema Absoluto
Se divide en:
Aceleración de la gravedad:
Sistema Gravitacional
Se divide en:
2
Gravitacional Métrico:
Aceleración de la gravedad:
Gravitacional Inglés:
Aceleración de la gravedad:
Conversión de Unidades
Estas conversiones se facilitan con el conocimiento de los diferentes sistemas de unidades y cuando se
dispone de todos los factores de conversión de una unidad a otra. El Apéndice 1.1 presenta estos factores de
conversión según la variable considerada.
La destreza aritmética o algebraica, es indispensable para obtener resultados numéricos correctos en los
cálculos.
La manera más simple, que se propone en este libro, para la resolución de problemas de conversión de
unidades es multiplicar el valor dado (VD) por los respectivos factores o relaciones de conversión (FC) hasta
obtener el valor buscado (VB) en las unidades deseadas.
VB = VD x FC
Problemas resueltos
3
Problema 1.1.
La constante universal R de los gases ideales tiene un valor de . Convertir este valor a .
Planteamiento:
Procedimiento:
Aplicar la expresión VB = VD x FC utilizando los siguientes factores de conversión del Apéndice 1.1.
1 °K = (9/5)°R = 1,8 °R (una variación de grados en la escala Kelvin es igual a 1,8 variaciones de grados en la
escala Rankin).
Cálculos:
Resultado:
El valor de R en es 1,986
Problema 1.2.
La capacidad calorífica se define como la cantidad de calor necesaria para incrementar la temperatura de un
cuerpo un grado. Para el amoníaco líquido,
, a una temperatura de −40°C esta tiene un valor de . Se desea convertir este valor en unidades de
Planteamiento:
Procedimiento:
Se aplica la expresión VB = VD x FC y se utilizan los siguientes factores de conversión del Apéndice 1.1.
1 lb = 454 gr
1 °F = (5/9)°C = 1/1,8 °C (una variación de grados en la escala Fahrenheit es igual a 5/9 variaciones de grados
en la escala Centígrada ó Celsius).
4
Cálculos:
Resultado:
El valor de
en
Problema 1.3.
Planteamiento:
El problema plantea calcular el volumen en centímetros cúbicos (cc) del etanol líquido, a partir de una masa
de 125 gr de la sustancia a una temperatura de 20°C y con el dato de densidad a esa temperatura.
Procedimiento:
Cálculos:
Resultado:
Problema 1.4.
en
Planteamiento:
5
Se desea determinar el flujo de líquido Q en las nuevas unidades.
Procedimiento:
Se aplica la expresión VB = VD x FC y se utilizan los siguientes factores de conversión del Apéndice 1.1.
1 m3 = 1000 lts
1 lt = 61,03 pie3
1 hr = 3600 seg
Cálculos:
Resultado:
El valor de
en
es 1017
Problema 1.5.
en donde:
y
= temperaturas inicial y final en °C.
Cuantas kilocalorías se requieren para calentar 5 kg de un determinado sólido desde 20°C hasta 100°C. El
valor de
6
es igual a 0,75
Planteamiento:
El problema plantea, determinar las kilocalorías requeridas para calentar el sólido cuando la temperatura pasa
de 20°C a 100°C.
Procedimiento:
Cálculo:
Resultado:
Si se desea expresar esta cantidad de calor en otras unidades, por ejemplo en BTU o en cal., se procede igual
que en los problemas anteriores, aplicando la ecuación y utilizando los factores de conversión respectivos del
Apéndice 1.1.
Problemas Propuestos
Problema 1.6.
a) 0,020 kg b) 50 dg c) cg
Problema 1.7.
a) 10 m3 b) 5,9 dm3 c) 20 ml
Problema 1.8.
Problema 1.9.
7
Expresar en atmósferas y milímetros de mercurio una presión de trabajo de 35
(psi).
Problema 1.10.
Problema 1.11.
Las especificaciones técnicas de un equipo de bombeo, indican que este tiene una potencia de 3 kilovatios
(Kw). Expresar esta potencia en caballos de vapor (HP) y en vatios o watt.
Problema 1.12.
. Expresar esta
viscosidad en poise.
APÉNDICE 1.1.
Longitud (L)
1 Angstrom
= 10−10 m
Masa (m)
1 Libra (lb), (anglosajona) = 16 onzas (oz) = 453,6 gramos (gr) = 7000 granos
8
1 Tonelada Métrica (Ton) = 1000 kg = 2204,6 lb (anglosajona)
Densidad (D)
Volumen (V)
Presión (P)
1 lb por pulg2 (psi) = 2,036 pulg de Hg (0°C) = 2,311 pies de agua (70°F)
9
°C =
°K
= variación de temperatura
°F = (5/9)
°C t = temperatura no absoluta.
°R = (5/9)
°R T = temperatura absoluta
°F =
°R
Potencia (P)
Calor (Q)
Equivalente Mecánico del calor (J) = 778 lbf−pie/BTU = 426,8 kgf−m/kcal = 4,186 Joule/cal
Fuerza (F)
1 Newton (Nw) =
1 Dina =
10
1 Joul = 107 Ergios (erg) = 1 watt−seg
Viscosidad (
)
1 Poise =
centipoise
1 Poise
Poise
b) Viscosidad Cinemática
1 Stoke = 1
100 centistokes
Stokes
Constantes Matemáticas
Pi (
) = 3,141592
3,1416
LnN = 2,303.LogN
Constantes Físicas
1,987 Cal/gmol.°K
11
1,987 BTU/lbmol.°R
82,06 cm3.atm/gmol.°R
0,08205 litros.atm/gmol.°K
10,731 pie3.psi/lbmol.°R
0,7302 pie3.atm/lbmol.°R
8,314 m3.Pa/gmol.°K
8,314 Joul/gmol.°K
847,7 kgf.m/kgmol.°K
1545 lbf.pie/lbmol.°R
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