Unita di misura. c) Unita di tempo L unita di tempo del sistema internazionale, il secondo (s), trova riscontro anche nel sistema inglese.

Transcript

1 Unita di isura. Unita fondaentali e derivate Un sistea di unita di isura si costruisce scegliendo alcune grandezze fondaentali, cui si associano unita fondaentali. Le rianenti grandezze derivano dalle rie e si vedono ercio assegnare unita che includono quelle fondaentali oortunaente cobinate. 2. Sistea internazionale ed altri sistei Esiste un sistea internazionale di riferiento (denoinato SI). Soravvivono ero ancora altri sistei, tra i quali e iortante in abito tecnico il sistea inglese. Dovrebbero essere gradualente soiantati dal sistea internazionale, a riane er il oento necessario ettersi in grado di oerare eventuali conversioni da un sistea ad un altro.. Unita di isura er le grandezze fondaentali Tra le grandezze fondaentali individuate dal sistea internazionale hanno attinenza con la Chiica Fisica Industriale assa, lunghezza, teo e teeratura. a) Unita di assa Il sistea internazionale isura le asse in chilograi (kg), entre il sistea inglese ricorre alle libbre (lb). Una libbra equivale a kg. E revisto dal sistea internazionale anche l iiego delle oli (ol). Una ole di una sostanza contiene tante sue articelle eleentari quanti sono gli atoi di carbonio resenti in 2 grai (0.02 kg) dell isotoo 2 di tale eleento chiico. Unita collegate alla ole sono: - la graoole (gol), che e sinonio di ole - la kiloole (kol), che corrisonde a 000 oli - la libbraole (lbol), aartenente al sistea inglese e ari a 45.6 oli. Esiste una corrisondenza tra le unita ierniate sulla ole e le asse olecolari delle sostanze. Se si considera ad eseio l aoniaca (NH, assa olecolare 7), si rileva agevolente che una sua ole ne contiene 7 grai, una chiloole 7 chilograi ed una libbraole 7 libbre. Pertanto la assa olecolare di una sostanza esrie anche il nuero di grai, chilograi e libbre resenti risettivaente in una graoole, in una chiloole ed in una libbraole. b) Unita di lunghezza Una lunghezza si esrie in etri () nel sistea internazionale. Il sistea inglese utilizza il iede (ft), diviso in 2 ollici (in.). Un iede equivale a c) Unita di teo L unita di teo del sistea internazionale, il secondo (s), trova riscontro anche nel sistea inglese. d) Unita di teeratura Nel sistea internazionale l unita teroetrica e il grado elvin (). Correnteente usati sono anche i gradi Celsius o centigradi ( C). Un grado centigrado ed un grado elvin corrisondono al edesio increento della teeratura. Tuttavia la teeratura esressa in scala centigrada e riferita ad un valore nullo ari a 27.5 gradi della scala elvin (ierniata sullo zero teroetrico assoluto). Vale ercio la seguente forula di conversione tra teerature centigrade e teerature elvin: C T T ()

2 Il sistea inglese ha coe unita di isura teroetrica il grado ankine ( ), che equivale a gradi elvin. La scala di teerature ankine si aoggia al edesio zero assoluto della scala elvin, er cui e questa la relazione che le raccorda: T T. 8T (2) Nel ondo anglosassone e couneente usata anche la scala di teerature Fahrenheit. Un grado Fahrenheit ha la consistenza di gradi elvin (coe il grado ankine), a lo zero della scala Fahrenheit si colloca a gradi della scala elvin. La conversione si avvale ertanto dell identita : T T F.8T T () 4. Unita di isura er le grandezze derivate dalle fondaentali Ad ogni grandezza derivata da quelle fondaentali setta un unita di isura in cui sulla base della sua definizione siano cobinate oortunaente le unita ertinenti a quest ultie. A titolo di eseio verranno rese in esae alcune grandezze derivate dalle fondaentali. a) Densita e volue secifico Densita di una sostanza e la assa contenuta in un volue unitario: (4) V Nel sistea internazionale la densita si isura in kg -, entre nel sistea inglese viene valutata in lb ft -. Il volue secifico e il volue occuato da una assa unitaria e corrisonde quindi al reciroco della densita : V v (5) Il volue secifico si esrie in kg - nel sistea internazionale ed in ft lb - nel sistea inglese. La densita dell acqua, a teeratura abiente e ressione osferica, e grao er centietro cubo. Si chiede di esrierla in unita del sistea internazionale e del sistea inglese. g 0 c 0 risulta: kg 2 2

3 acqua g c kg lb ft risulta: kg acqua 000kg lb ft b) Forza La forza che agisce su un sistea e deterinata dal rodotto tra la assa del sistea e l accelerazione iressa: F a (6) L unita della forza nel sistea internazionale e il newton ( N = kg s -2 ). Sesso si fa ricorso coe unita alternativa al chilograo eso (kg f ), che corrisonde alla forza esercitata sulla assa di un chilograo dalla gravita terrestre. Poiche l accelerazione g dovuta alla gravita e s -2 un chilograo eso equivale a N. Nel sistea inglese l unita che isura le forze e la libbra forza (lb f ), ari alla forza che agisce sulla assa di una libbra er effetto della gravita terrestre (dalla quale viene iressa un accelerazione di 2.74 ft s -2 ). Una libbra forza e dunque ari a 2.74 lb ft s -2, che a loro volta sono equivalenti a N. c) Energia e otenza L energia uo esriersi coe rodotto tra una forza ed uno sostaento: E F z (7) entre la otenza e energia sviluata in un teo unitario (e quindi si ottiene dividendo l energia er il teo cui viene riferita). Unita di energia e di otenza del sistea internazionale sono risettivaente il joule ( J = N = kg 2 s -2 ) ed il watt ( W = J s - = kg 2 s - ). Sesso l energia si valuta in calorie (cal) od in chilocalorie (kcal), ossia in igliaia di calorie erche il refisso chilo coorta un fattore 0 ( cal = J, kcal = J = kj). L unita di energia del sistea inglese e la British Theral Unit (BTU), ari a.055 kj. d) Pressione Pressione e la forza che agisce sora un unita di suerficie: F (8) A

4 e nel sistea internazionale la sua unita e il ascal ( Pa = N -2 = kg - s -2 ). Multili del ascal sono: - l ettoascal ( hpa = 0 2 Pa) - il chiloascal ( kpa = 0 Pa) - il egaascal ( MPa = 0 6 Pa) - il bar ( bar = 0 5 Pa) - il illibar ( illibar = 0 2 Pa = hpa) Tra le altre ossibili unita di isura er la ressione e oortuno ricordare le seguenti: - il illietro di ercurio, ressione esercitata da una colonna di ercurio alta illietro ( Hg =. Pa) - l osfera, ressione esercitata da una colonna di ercurio alta 760 illietri ( = 025 Pa) - la libbra forza er ollice quadro, indicata coe si erche il terine originale inglese e ound for square inch ( lb f in. -2 = si = Pa) Talvolta la ressione non viene esressa attraverso il suo valore assoluto ( ) a coe differenza risetto alla ressione osferica che sussiste nell abiente esterno ( ). Quando si alica questo criterio si distingue tra ressione relativa ( rel ) e ressione di vuoto ( vac ) secondo che sia sueriore od inferiore risetto a : rel vac (9) La ressione all interno di un contenitore e 80 kpa, entre aonta a 750 Hg la ressione rilevata nello sazio aerto circostante. Si chiede di valutare in bars la ressione interna del contenitore, coe ressione relativa o coe ressione di vuoto. 80kPa bars 750Hg la ressione e di vuoto: vac bars 5.00bars La costante * che coare nella legge dei gas erfetti vale lt gol - C -. Si chiede di esrierla in unita del sistea internazionale e del sistea inglese. lt Pa C si ottiene: 4

5 kj kol N ol Pa ol lbol kol BTU kj si ottiene: BTU lbol