Grandesas

UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO[pic 1][pic 2]

INTRODUÇÃO A ENGENHARIA QUÍMICA

GRANDEZAS, DIMENSÕES E UNIDADES

ALGUMAS DEFINIÇÕES:

Grandeza: Toda entidade susceptível de medida.

Grandeza extensiva: depende da massa do sistema. ex.: volume, energia, capacidade calorífica.

Grandeza intensiva: independe da massa do sistema. ex. pressão, temperatura, calor específico

Grandezas fundamentais: suficientes para expressar qualquer outra grandeza. tempo - comprimento - massa - força - temperatura

Grandezas derivadas: obtidas por relações matemáticas a partir das grandezas fundamentais

Dimensão: é o termo que descreve a espécie de quantidade física sob consideração. Elas são:

comprimento [L], massa [M], força [F], tempo [θ], temperatura [T]  área [L2], velocidade [L.θ-1], energia [F.L] ou [M.L2.θ-2], etc.

Unidade: é o termo utilizado para medir a quantia ou tamanho de uma quantidade de uma certa dimensão. Ex.: comprimento: metro, pé, milha, centímetro, etc.

Toda grandeza física deverá ter um valor numérico acompanhado de sua respectiva unidade com dimensão apropriada. Recomenda-se também o uso de prefixos (múltiplos e submúltiplos) das unidades ( ex.: kHz, MPa, mm, etc.)

GRANDEZAS FUNDAMENTAIS E SEUS PADRÕES

tempo - unidade fundamental: segundo (s). baseada em uma propriedade do césio 133

massa - unidade fundamental: quilograma (kg) baseada em uma barra metálica unidade inglesa: libra-massa (lbm)=0,45359237 kg ≅ 0,454 kg

comprimento - unidade fundamental: metro (m) baseada em propriedade do criptônio 86  unidade inglesa: pé (ft) = 0,3048 m

Temperatura - Não existe uma unidade fundamental. É medida em escalas referenciadas a diversos estados de equilíbrio de vários sistemas e na utilização de instrumentos padronizados e calibrados nesses pontos fixos. Temos escalas relativas (Celsius e Fahrenheit) e absolutas (kelvin e Rankine) com as seguintes relações:

T (oC) = T (K) -273,15 T (oC) = [T(oF) - 32]/1,8

T(oF) = T (R) - 459,67 T (oF) = 1,8.T(oC)+32

É importante lembrar que as divisões nas escalas nem sempre são coincidentes. Assim:

Δ(oC) = 1,8. Δ(oF)  ou seja cada variação de 1°C corresponde a 1,8oF

Mol – 1 a unidade de um mol no Sistema Internacional (SI) equivale a 6,023.1023 moléculas, que é definido em termos de massa em grama. Para evitar confusão denomina-se gmol. De uma forma geral o mol pode ser definido como:

gmol = (massa em g)/(peso molecular)

kmol = (massa em kg)/(peso molecular)

lbmmol=(massa em lbm)/(peso molecular)

Ex.: para cada 454 g de H2. Quanto moles de hidrogênio temos?

454 g = 1 lbm = 0,454 kg

227 gmol = 0,5 lbmol = 0,227 kmol

Força – F: definida como a força necessária para deslocar a massa de 1 kg com uma aceleração de 1 m.s-2.

                        F = m.a

Em que:         F= força,         m = massa         a= aceleração

A unidade fundamental no SI é Newton (N), no sistema inglês é libra-força (lbf), e no sistema métrico é quilograma-força (kgf.)

1 lbf =4,4482216 N

1 kgf.=9,80665 N

As dimensões são: [pic 3]

Pressão – P: é a força exercida por unidade de área.

P = [pic 4]

Em que:         P = pressão,         F=força        A=área

As unidades mais importantes são pascal, bar e kgf./cm2, lbf/pol2 (psi), atm, mmHg

No SI a unidade de pressão é Pa

[pic 5]= Pa         ou seja,          Pascal (Pa)

1 atm = 101325 Pa

1 bar = 105 Pa= 0,i MPa

E as dimensões são: [pic 6]

Energia Cinética –  Ec: é a energia obtida quando uma quantidade de matéria é submetida a uma certa velocidade de translação.

Ec = [pic 7]

Em que: Ec= energia cinética,        m = massa do objeto,         v= velocidade do objeto

A unidade de energia cinética no SI é Joule (J)

        1 J= 1 N.m

        1 cal = 4.1868 J

No sistema inglês é British Thermal Unit (Btu)

        1 Btu = 1,055 kJ = 778,17 lbf. ft

E as dimensões são [pic 8]

Energia Potencial – Ep: é a energia que a matéria pode adquirir quando submetida a uma força gravitacional.

                Ep = m.g.h

Em que: Ep= energia potencial,        m = massa do objeto,         h= altura em relação a um referencial         g= aceleração de gravidade= 9,8 m. s-2