31.4: Unidades usadas na ciência (Apêndice D)

No sistema americano de medição (originalmente desenvolvido na Inglaterra), as unidades fundamentais de comprimento, peso e tempo são o pé, a libra e o segundo, respectivamente. Há também unidades maiores e menores, que incluem a tonelada (2240 lb), a milha (5280 pés), a haste (16 1/2 pés), a jarda (3 pés), a polegada (1/12 pés), a onça (1/16 lb) e assim por diante. Essas unidades, cujas origens nas decisões da realeza britânica foram esquecidas pela maioria das pessoas, são bastante inconvenientes para a conversão ou para fazer cálculos.

Na ciência, portanto, é mais comum usar o sistema métrico, que foi adotado em praticamente todos os países, exceto nos Estados Unidos. Sua grande vantagem é que cada unidade aumenta em um fator de dez, em vez dos fatores estranhos do sistema americano. As unidades fundamentais do sistema métrico são:

• comprimento: 1 metro (m)
• massa: 1 kg (kg)
• tempo: 1 segundo (s)

Um metro foi originalmente planejado para ser 1 décimo milionésimo da distância do equador ao Pólo Norte ao longo da superfície da Terra. É cerca de 1,1 yd. Um quilograma é a massa que na Terra resulta em um peso de cerca de 2,2 lb. A segunda é a mesma em unidades métricas e americanas.

Comprimento

As quantidades de comprimento do sistema métrico mais comumente usadas são as seguintes.

Tabela\(\PageIndex{1}\): Conversões de comprimento
1 quilômetro (km) = 1000 metros = 0,6214 milhas
1 metro (m) = 0,001 km = 1,094 jardas = 39,37 polegadas
1 centímetro (cm) = 0,01 metro = 0,3937 polegadas
1 milímetro (mm) = 0,001 metro = 0,1 cm
1 micrômetro (µm) = 0,000001 metro = 0,0001 cm
1 nanômetro (nm) = 10 ^−9 metros = 10 ^−7 cm

Para fazer a conversão do sistema americano, aqui estão alguns fatores úteis:

• 1 milha = 1,61 km
• 1 polegada = 2,54 cm

Missa

Embora não façamos a distinção com muito cuidado na vida cotidiana na Terra, estritamente falando, o quilograma é uma unidade de massa (medindo a quantidade de matéria em um corpo, aproximadamente quantos átomos ele tem), enquanto a libra é uma unidade de peso (medindo a força com que a gravidade da Terra puxa um corpo).

As quantidades de massa mais usadas do sistema métrico são as seguintes.

Tabela\(\PageIndex{2}\): Conversões em massa
1 tonelada métrica = 10 ^6 gramas = 1000 kg (e produz um peso de 2,205 × 10 ^3 libras na Terra)
1 kg = 1000 gramas (e produz um peso de 2.2046 libras na Terra)
1 grama (g) = 0,0353 onças (e o peso equivalente é 0,002205 lb)
1 miligrama (mg) = 0,001 g

Um peso de 1 libra é equivalente na Terra a uma massa de 0,4536 kg, enquanto um peso de 1 onça é produzido por uma massa de 28,35 g.

Temperatura

Três escalas de temperatura são de uso geral:

• Fahrenheit (F); a água congela a 32° F e ferve a 212° F.
• Celsius ou centígrado ¹ (C); a água congela a 0 °C e ferve a 100 °C.
• Kelvin ou absoluto (K); a água congela a 273 K e ferve a 373 K.

Todo movimento molecular cessa em cerca de −459° F = −273° C = 0 K, uma temperatura chamada zero absoluto. A temperatura Kelvin é medida a partir dessa temperatura mais baixa possível e é a escala de temperatura mais usada em astronomia. Os Kelvins têm o mesmo valor que graus centígrados ou Celsius, já que a diferença entre os pontos de congelamento e ebulição da água é de 100 graus em cada um. (Observe que dizemos apenas “kelvins”, não graus Kelvin.)

Na escala Fahrenheit, a diferença entre os pontos de congelamento e ebulição da água é de 180 graus. Assim, para converter graus Celsius ou kelvins em graus Fahrenheit, é necessário multiplicar por 180/100 = 9/5. Para converter de graus Fahrenheit para graus Celsius ou kelvins, é necessário multiplicar por 100/180 = 5/9.

As fórmulas de conversão completas são:

• K = °C + 273
• °C = 0,555 × (°F — 32)
• °F = (1,8 × °C) + 32

Notas de pé

¹ Celsius é agora o nome usado para temperatura centígrada; tem uma padronização mais moderna, mas difere da antiga escala centígrada em menos de 0,1°.