FISICOQUIMICA

Estudia los principios físicos fundamentales que gobiernan las propiedades y el comportamiento de los sistemas Químicos. Es la parte de la Química que estudia las propiedades físicas y estructura de la materia, las leyes de la interacción química y las teorías que las gobiernan. La Fisicoquímica, también llamada Química Física, es una subdisiplina de la Química que estudia la materia empleando conceptos físicos y químicos.

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UNIDAD 1. CANTIDADES FISICAS Y DIMENSIONES

El material fundamental que constituye la física lo forman las cantidades físicas, en función de las cuales se expresan sus leyes. Entre estas están longitud, masa, tiempo, fuerza, velocidad, densidad, resistividad, temperatura, intensidad luminosa, intensidad del campo magnético, y muchas mas.

1.1 Cantidades Físicas y Dimensiones 1.1.1 Longitud(L) Es una de las tres cantidades fundamentales de la mecánica y su unidad patrón es el metro. El primer patrón internacional de longitud fue una barra de una aleación de Platino e Iridio que se llamó el metro patrón, el cual fue guardado en la oficina Internacional de pesas y Medidas cerca de Paris. La distancia entre dos líneas finas grabadas cerca de los extremos de la barra, cuando esta se mantenía a una temperatura de 0°C y soportada mecánicamente de una manera prescrita, fue definida como el metro. Sin embargo, las mediciones más precisas demostraron que la barra del metro patrón difiere ligeramente(alrededor del 0,023%) del valor deseado. En Octubre de 1983, el metro se definió como la distancia recorrida por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299.792.458 de segundo. En efecto, esta ultima definición establece que la velocidad de la luz c en el vacío se define como, c = 299.792.458 m/s (exactamente).

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1.1.2 MASA (M) La unidad fundamental de la masa del Sistema Internacional (SI), es el Kilogramo(Kg), se define como la masa de un cilindro determinado de aleación de Platino e Iridio que se conserva en el laboratorio Internacional de Pesas y Medidas en Sevres Francia. Este patrón de masa se estableció en1987, y desde ese momento no ha habido cambio en virtud de que el Platino e Iridio es una aleación inusualmente estable. La masa es una propiedad inherente de un cuerpo, y es independiente de los

alrededores del cuerpo y del método utilizado para medirla, y es un escalar. La masa es la cantidad de materia de un objeto, o la medida de la inercia de

todo cuerpo. 1.1.3 TIEMPO (T)

También es una de las tres cantidades fundamentales de la Mecánica. La unidad de tiempo básica del SI es el segundo, él cual se definió como el tiempo tomado para la frecuencia de la luz emitida en una determinada transición de un Átomo de cesio(133), la cual es de 9192631770 ciclos por segundos.

Ahora, a partir de estas tres cantidades fundamentales anotadas anteriormente, la Conferencia General de Pesas y Medidas, en las reuniones sostenidas durante el periodo 1954-1971, seleccionó como unidades basicas las siete cantidades mostradas en la Tabla 1. Estas son la base del Sistema Internacional de Unidades(SI).

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En la escala atómica tenemos un segundo patrón de masa, que no es una unidad SI. Es la masa del átomo de carbono al que, por acuerdo internacional, se le ha asignado una masa atómica de 12 unidades de masa atómica unificada(abreviada u), exactamente y por definición.

Unidad SI

Cantidad Nombre Símbolo

Tiempo Segundo s

Longitud metro m

Masa Kilogramo Kg

Cantidad de Sustancia mol mol

Temperatura Termodinámica Kelvin K

Corriente eléctrica ampere A

Intensidad lumínica Candela cd

TABLA 1. UNIDADES BASICAS DEL SI

12C

271 1,661 10u Kg

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Una unidad SI relacionada es el mol, que mide la cantidad de una sustancia. Un mol de átomos de tiene una masa de 12 gramos exactamente y contiene un número de átomos numéricamente igual a la constante de Avogadro NA :

Este es un número determinado experimental, con una incertidumbre de alrededor de una parte en un millón. Un mol de cualquier otra sustancia contiene el mismo número de entidades elementales( átomos, moléculas, u otros). Entonces 1 mol de gas Helio contiene NA átomos de He, 1 mol de Oxigeno contiene NA moléculas de O2 y 1 mol de agua contiene NA moléculas de H2O.

12C

236,0221367 10AN por mol

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ANALISIS DIMENSIONAL Y FACTORES DE CONVERSIÓN

La palabra dimensión tiene un significado especial en física, suele significar la naturaleza física de una cantidad. Los símbolos empleados en los libros para especificar longitud, masa y tiempo son L, M y T respectivamente. A menudo se emplean corchetes [ ] para indicar las dimensiones de una cantidad física, por ejemplo, las dimensiones de aceleración( ) es:

ANALISIS DIMENSIONAL

Algunas veces es necesario convertir unidades de un sistema a otro. Los factores de conversión entre las unidades del SI y convencionales, por ejemplo de longitud son como sigue: 1milla = 1609m =1,609Km , 1ft= pie=0,3048m= 30,48cm 1m =39,37 in = 3,281 ft , 1pulgada= 1 in =0,0254m = 2,54cm Ejercicio: Muestre que la expresión es dimensionalmente correcta, en la cual x es una coordenada y tiene unidades de longitud, v es la velocidad, a es la aceleración y t es el tiempo.

a

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lLv tv LTa

t t t T T

CONVERSIÓN DE UNIDADES

2 / 2x vt at

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