Escola Politécnica da Universidade de São Paulo




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FIG. 5 – Variação de temperatura
ELETRICIDADE E LUZ
Completando a fauna de unidades é preciso dizer algo sobre eletricidade e luz. Para unidades na eletricidade basta a definição de corrente elétrica.

Diversas unidades elétricas, ditas internacionais, para a intensidade de corrente elétrica haviam sido introduzidas pelo Congresso Internacional de Eletricidade, reunida em Chicago em 1893 e a definição do ampère internacional foi confirmada pela Conferência Internacional de Londres de 1908.

“O ampère é a intensidade de uma corrente elétrica constante que, mantida em dois condutores paralelos, retilíneos, de comprimento infinito, de secção circular desprezível e situadas à distância de 1m entre si , no vácuo, produz entre estes condutores uma força igual a 2 x10-7 newton por metro de comprimento.

A unidade de intensidade luminosa “Candela” é definida como: A intensidade luminosa, numa dada direção de uma fonte que emite uma radiação monocromática de freqüência 540 x 1012 hertz e cuja intensidade energética nesta direção é 1/638 wattt por esterradiano”. Não se preocupe com estas definições complicadas, dificilmente um engenheiro químico trabalhará com candelas.
SISTEMA INTERNACINAL DE UNIDADES SI
Ajuntando as unidades: metro, quilograma, segundo, graus kelvin, mol, ampère e a candela, pode-se compor qualquer outra unidade de grandeza da física. Este grupo, que está sendo aceito universalmente é chamado de Sistema de Unidades Internacionais ou SI. Devemos procurar sempre usar a unidade de qualquer grandeza neste sistema. A Figura 6 mostra através de um diagrama a interrelação entre os diferente sistemas de unidades:



FIG. 6 – Interrelação entre diferentes sistemas
POTÊNCIA
O conceito físico de potência, energia por tempo, é muito simples “mas”, sempre há um más; em alguns casos surgem confusões. No SI potência é joule/segundo (J/s). Se todo mundo usasse joule/segundo estaria tudo resolvido, porém aparecem coisas como cavalo vapor ( cv ou hp - horse – power em inglês) É uma unidade de potência muito usada quando se trata de motores. Esta unidade foi introduzida por James Wattt, num tempo em que o trabalho nas minas era realizado somente por homens e cavalos. Depois de muitas experiências Wattt estabeleceu que, em condições normais, um cavalo poderia trabalhar sem chegar à exaustão, com a potência necessária para levantar um peso de 330lbm (150kg) a uma altura de 100 pés (cerca de 30m) em 1 minuto: feito os cálculos de conversão esta medida eqüivale a 0,75 quilogramawattt ou, usualmente empregado quilowattt (kW).

E por falar em quilowattt, o que é o quilowattt-hora? O quilowattt – hora não é potência é energia. Unidade muito usada na comercialização de energia elétrica. Assim é o trabalho executado por um sistema que fornece 1 quilowattt de potência durante uma hora, o que eqüivale a 1000 wattts x 1 hora ou 1000 joules/segundo x 3600 segundos que dá 3 600 000 joules, é muita energia!

Um chuveiro tem uma potência de 6 kw (seis quilowattt), você gasta 20 minutos (1/3 de hora) para tomar um banho e admitindo que o quilowattt – hora custe R$ 0,30 então você vai pagar:

6 x 1/3 x 0,30 = R$ 0,60 (sessenta centavos)

Você paga por energia e não potência.

Acho que dá para tomar um bom banho até em 5 minutos.
PRESSÃO
Finalmente uma palavrinha sobre a pressão. Definida como força por área, no sistema internacional a pressão é dada por newton/metro2 que recebe o nome de pascal (Pa), entretanto é muito usada a unidade atmosfera (atm), que é a pressão atmosférica ao nível do mar. Todo mundo sabe que 1atm corresponde a pressão exercida por uma coluna de 760 mm de Mercúrio à 0ºC, assim pode-se estabelecer uma relação entre o Pa e a atm. Lembrando também que a pressão é dada pela relação P = h..g onde P é a pressão de uma coluna de líquido com uma altura h, com densidade  e g a aceleração da gravidade da Terra. Aplicando-se para o Mercúrio tem-se: densidade à 0ºC = 13595,1Kg/m3, aceleração da gravidade da Terra ao nível do mar 9,80665ms2, então:

P = 0,76m x 13595,1 Kg/m3 x 9,80665m/s2

P = 101325 kg.m/s2x1/m2

P = 101325N/m2
Portanto 1 atm eqüivale no Sistema Internacional a 101325Pa.

Qual a altura de uma coluna de água a 4ºC que exerce uma pressão de 1 atm? Fácil:
101325N/m2 = h x1000kg/m3 x 9,80665m/s2

h = 10,33m
Apesar de ser uma unidade não recomendável usa-se muito metros de coluna de água (mca) ou centímetros de coluna de água (cca) para pressões em tubulações onde escoa ar.

10,33 mca ------------101325N/m2

0,01mca--------------X N/m2
então, X = 1cca (0,01mca) = 98,088 N/m2
Outra unidade de pressão que era muito usada e ainda é muito encontrada é a bária (bar). A bária é definida como dina/cm2. A milésima parte do bária, milibar, era uma unidade de pressão muito usada na meteorologia , hoje ela perde terreno para o hectopascal (hpa = 100Pa). As relações de conversão são: 1bar = 1*105N/m2 e 1atm = 1033mbar.

Uma unidade de pressão, muito usada e que mistura sistemas de unidades diferentes é o kgf/cm2, muito usado em engenharia e eqüivale a 98066,5N/m2. Fazendo as contas constata se que 1,033 Kgf/cm2 eqüivale a 1atm portanto 10m de coluna de água exercem uma pressão igual a 1kgf/cm2, por isso esta unidade é muito conveniente. É muito mais fácil visualizar uma coluna de água com 1m de altura como pressão do que 9808,8 N/m2. Muitas dessas unidades são fisicamente mais palpáveis do que as unidades das mesmas grandezas no SI, por isso foram muito usadas e ainda andam por aí.
Para ajudar a transformar unidades, assunto normalmente não dos mais agradáveis, são fornecidas tabelas de conversão de unidades das principais grandezas da Engenharia Química. Note que essas tabelas convertem qualquer outra unidade para o sistema SI apenas multiplicando a unidade da grandeza em uma outra unidade pelo fator dado. As tabelas são agrupadas por grandezas e não em ordem alfabética como é comum se apresentar.

COMPRIMENTO MASSA

Unidade

SI

Multiplicar por

Unidade

SI

Multiplicar por

n(nano)

.m

10-9

.g

kg

0,001

(micro)

.m

10-6

Ton

kg

1000

Dm

.m

0,1

lbm

kg

0,45359237

Cm

.m

0,01

Slug

kg

14,594

.mm

.m

0,001

oz (onça)avoirdupois

kg

28,35.10-3

Km

.m

1000

Grão

kg

6,48.10-6

Ft

.m

0,3048

Tonelada (inglesa)

kg

1016

In

.m

0,0254

Utm

kg

9,80665

yd (jarda)

.m

0,9144

Arroba

kg

14,688


ÁREA VOLUME

Unidade

SI

Multiplicar por

Unidade

SI

Multiplicar por

Are

.m2

4,047.103

barril (petróleo)

m3

0,159

Acre

.m2

100

cm3

m3

10-6

Hectare

.m2

10000

gal (galão americano)

m3

3,785.10-3

km2

.m2

106

gal (galão imperial)

m3

4,545963.10-3

2 (ft2)

.m2

0,06451

litro (L)

m3

10-3

Polegada quadrada (in2)

.m2

9,290304

Pé cúbico (ft3)

m3

0,028317










Polegada cúbica (in3)

m3

0,00001639


FORÇA PRESSÃO

Unidade

SI

Multiplicar por

Unidade

SI

Multiplicar por

Dina

N

10-5

atmosfera (atm)

Pa

1,01325.105

Kgf

N

9,8

Bar

Pa

105

libra força (lbf)

N

4,45

Barie

Pa

0,1

Poundals

N

0,13825

mm Hg

Pa

133,322










mca (metro de coluna de áua)

Pa

9,80665










Milibar

Pa

102










lbf/ft2

Pa













lbf/in2

Pa





VISCOSIDADE CONDUTIVIDADE TÉRMICA

Unidade

SI

Multiplicar por

Unidade

SI

Multiplicar por

Centipoise (cp)

kg/(m.s)

10-3

Cal/(cm2.s.ºC/cm)

W/(m2..K/m)

418

Poise (P)

kg/(m.s)

0,1

BTU/(ft2.h.ºF/ft)

W/(m2..K/m)

1,73073

lbm/(ft.h)

kg/(m.s)

2,1491

Kcal/(m2.h.ºC/m)

W/(m2..K/m)

1,5048.105

Lbm/(ft.s)

kg/(m.s)

6,7197.10-4










Kg/(h.m)

kg/(m.s)

0,0036









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