Sistemas de UnidadesPara realizar mediciones se utilizan unidades, las que a su vez pertenecen a un sistema de unidades.Los sistemas de unidades se dividen en: Sistema Ingenieril, Sistema Absoluto y Sistema Gravitacional.

Sistema IngenierilSe divide en:

Sistema Métrico:

Unidad de masa: kilogramo-masa, M[kgm]

Unidad de longitud: Metro, L[m]

Unidad de tiempo: Segundo, [Seg,s]

Unidad de fuerza: kilogramo-fuerza, F[kgf]

Aceleración de la gravedad:

Sistema Inglés:

Unidad de masa: libra-masa, M[lbm]

Unidad de longitud: Pie, L[pie,ft]

Unidad de tiempo: Segundo, [Seg,s]

Unidad de fuerza: Libra-fuerza, F[lbf]

Aceleración de la gravedad:

Sistema Absoluto

Se divide en:

Sistema Métrico Absoluto, C.G.S.:

Unidad de masa: Gramo, M[gr]

Unidad de longitud: Centímetro, L[cm]

Unidad de tiempo: Segundo, [Seg,s]

Unidad de fuerza: Dina, F[dina]; 1 dina =

Aceleración de la gravedad:

Sistema Métrico Absoluto, M.K.S.:

Unidad de masa: Kilogramo, M[kg]

Unidad de longitud: Metro, L[m]

Unidad de tiempo: Segundo, [Seg,s]

Unidad de fuerza: Newton, F[Nw]; 1 Nw =

Sistema Inglés Absoluto:

Unidad de masa: Libra-masa, M[lbm]

Unidad de longitud: Pie, L[pie]

Unidad de tiempo: Segundo, [Seg,s]

Unidad de fuerza: Poundal, F[Poundal]; 1 Poundal

=

Sistema Gravitacional

Se divide en:

Gravitacional Métrico:

Unidad de masa: Unidad Técnica, M[Unidad Técnica]

Unidad de longitud: Metro, L[m]

Unidad de tiempo: Segundo, [Seg,s]

Unidad de fuerza: Kilogramo-fuerza, F[Kgf]; 1

Unidad Técnica

Aceleración de la gravedad:

Gravitacional Inglés:

Unidad de masa: Slug, M[Slug]

Unidad de longitud: Pie, L[pie]

Unidad de tiempo: Segundo, [Seg,s]

Unidad de fuerza: Libra-fuerza, F[lbf]; 1 Slug =

Aceleración de la gravedad:

UNIDAD DE MEDIDA

Recibe el nombre de unidad de medida o patrón toda magnitud de valor conocido y perfectamente definido que se utiliza como referencia para medir y expresar el valor de otras magnitudes de la misma especie.

SISTEMAS DE UNIDADES

SISTEMA MÉTRICO DECIMAL

El primer sistema de unidades bien definido que hubo en el mundo fue el Sistema Métrico Decimal, implantado en 1795 como resultado de la Convención Mundial de Ciencia celebrada en París, Francia; este sistema tiene una división decimal y sus unidades fundamentales son: el metro, el kilogramo-peso y el litro. Además para definir las unidades fundamentales utiliza datos de carácter general como las dimensiones de la Tierra y la densidad del agua.

A fin de encontrar una unidad patrón para medir longitudes se dividió un meridiano terrestre en 40 millones de partes iguales y se le llamó metro a la longitud de cada parte. Por tanto definieron al metro como la cuarenta millonésima parte del meridiano terrestre. Una vez establecido el metro como unidad de longitud sirvió de base para todas las demás unidades que constituyeron al Sistema Métrico Decimal, de la palabra metro que quiere decir medida.

SISTEMA CEGESIMAL o CGS

En 1881, como resultado del gran resultado de la ciencia y por supuesto de la Física se adopta en el Congreso Internacional de los Electricistas realizado en París, Francia, un sistema llamado absoluto: el Sistema Cegesimal o CGS propuesto por el físico alemán Karl Gauss. En dicho sistema las magnitudes fundamentales y las unidades propuestas para las mismas son: para la longitud el centímetro, para la masa el gramo y para el tiempo el segundo.

SISTEMA MKS

En 1935 en el Congreso Internacional de los Electricistas celebrado en Bruselas, Bélgica, el ingeniero italiano Giovanni Giorgi propone y logra que se acepte su sistema, también llamado absoluto pues como magnitud fundamental se habla de la masa y no del peso de los cuerpos; este sistema recibe el nombre de MKS, cuyas iniciales corresponden al metro, al kilogramo y al segundo como unidades de longitud, masa y tiempo, respectivamente.

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

En virtud de que el mundo científico se buscaba uniformidad en un solo sistema de unidades que resultara práctico, claro y acorde con los avances de la ciencia, en 1960 científicos y técnicos de todo el mundo se reunieron en Ginebra, Suiza, y acordaron adoptar el llamado: Sistema Internacional de Unidades (SI). Este sistema se basa en el llamado MKS. El Sistema Internacional tiene como magnitudes y unidades fundamentales las siguientes:

Para la longitud el metro (m).

Para la masa el kilogramo (Kg).

Para el tiempo el segundo (s).

Para la temperatura el grado Kelvin (°K).

Para la intensidad de corriente eléctrica el Ampere (A).

Para la intensidad luminosa la Candela (cd).

Para cantidad de sustancia el Mol.

SISTEMAS DE UNIDADES ABSOLUTOS

Reciben el nombre de Sistemas de Unidades Absolutos aquellos que como una de sus unidades fundamentales utilizan a la masa y no al peso considerado derivada.

Las unidades base del Sistema Internacional de Unidades son:

MAGNITUD BASE NOMBRE SIMBOLO

longitudmasa

tiempocorriente eléctrica

temperatura termodinámicacantidad de sustanciaintensidad luminosa

metrokilogramosegundoAmpereKelvin

molcandela

mkgsAK

molcd

Unidades derivadas

Ciertas unidades derivadas han recibido unos nombres y símbolos especiales. Estas unidades pueden así mismo ser utilizadas en combinación con otras unidades base o derivadas para expresar unidades de otras cantidades. Estos nombre y símbolos especiales son una forma de expresar unidades de uso frecuente.

coulomb (C): Cantidad de electricidad transportada en un segundo por una corriente de un amperio.

joule (J): Trabajo producido por una fuerza de un newton cuando su punto de aplicación se desplaza la distancia de un metro en la dirección de la fuerza.

newton (N): Es la fuerza que, aplicada a un cuerpo que tiene una masa de 1 kilogramo, le comunica una aceleración de 1 metro por segundo, cada segundo.

pascal (Pa): Unidad de presión. Es la presión uniforme que,actuando sobre una superficie plana de 1 metro cuadrado, ejerce perpendicularmente a esta superficie una fuerza total de 1 newton.

volt (V): Unidad de tensión eléctrica, potencial eléctrico,fuerza electromotriz. Es la diferencia de potencial eléctrico que existe entre dos puntos de un hilo conductor que transporta una corriente de intensidad constante de 1 ampere cuando la potencia disipada entre esos puntos es igual a 1 watt.

watt (W): Potencia que da lugar a una producción de energía igual a 1 joule por segundo.

ohm (Ω): Unidad de resistencia eléctrica. Es la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de 1 volt aplicada entre estos dos puntos produce, en dicho conductor, una corriente de intensidad 1 ampere, cuando no haya fuerza electromotriz en el conductor.

weber (Wb): Unidad de flujo magnético, flujo de inducción magnética. Es el flujo magnético que, al atravesar un circuito de una sola espira produce en la misma una fuerza electromotriz de 1 volt si se anula dicho flujo en 1 segundo por decrecimiento uniforme.

MAGNITUD DERIVADA NOMBRE SIMBOLO

EXPRESADAS EN TERMINOS

DE OTRAS UNIDADES

DEL SI

EXPRESADAS EN TERMINOS

DE LAS UNIDADES

BASE DEL SI

ángulo plano radián rad   m.m-1=1

ángulo sólido estereorradián sr   m ².m-2=1

frecuencia hertz Hz   s-1

fuerza newton N   m.kg.s-2

presión, esfuerzo pascal Pa N/m ² m-1.kg.s-2

energía, trabajo, calor joule J N.m m ².kg.s-2

potencia, flujo de energía watt W J/s m ².kg.s-³

carga eléctrica, cantidad de electricidad coulomb C   s.A

diferencia de potencial eléctrico, fuerza electromotriz

volt V W/A m ².kg.s-³.A-1

capacitancia farad F C/V m-2.kg-1.s4.A ²

resistencia eléctrica ohm W V/A m ².kg.s-³.A-2

conductancia eléctrica siemens S A/V m-2.kg-1.s³.A ²

flujo magnético weber Wb V.s m ².kg.s-2.A-1

densidad de flujo magnético tesla T Wb/m ² kg.s-1.A-1

inductancia henry H Wb/A m ².kg.s-2.A-2

temperatura Celsius Celsius °C   K

flujo luminoso lumen lm cd.sr m ².m ².cd=cd

radiación luminosa lux lx lm/m ²m ².m-4.cd=m-

2.cd

actividad (radiación ionizante) becquerel Bq   s-1

dosis absorbida, energía específica (transmitida) gray Gy J/kg m ².s-2

dosis equivalente sievert Sv J/kg m ².s-2

Sistema termodinámico

Un sistema termodinámico es un sistema macroscópico, es decir, un sistema cuyo detalle de sus características microscópicas (comprendida la posición y la velocidad de las partículas en cada instante) es inaccesible y donde sólo son accesibles sus características estadísticas. (Thellier y Ripoll)

Estado de un sistema y sus transformaciones

[la palabra estado representa la totalidad de las propiedades macroscópicas asociadas con un sistema... Cualquier sistema que muestre un conjunto de variables identificables tiene un estado termodinámico, ya sea que esté o no en equilibrio. (Abbott y Vanness,)

Concepto de transformación: estado inicial y estado final, transformación infinitesimal

[Ocurre una transformación en el sistema si, como mínimo, cambia de valor una variable de estado del sistema a lo largo del tiempo. Si el estado inicial es distinto del estado final, la transformación es abierta. Si los estados inicial y final son iguales, la transformación es cerrada. Si el estado final es muy próximo al estado inicial, la transformación es infinitesimal.

Cualquier transformación puede realizarse por muy diversas maneras. El interés de la termodinámica se centra en los estados inicial y final de las transformaciones, independientemente del camino seguido. Eso es posible gracias a las funciones de estado. (Thellier y Ripoll,)

Transformaciones reversibles e irreversibles

Una transformación es reversible si se realiza mediante una sucesión de estados de equilibrio del sistema con su entorno y es posible devolver al sistema y su entorno al estado inicial por el mismo camino. Reversibilidad y equilibrio son, por tanto, equivalentes. Si una transformación no cumple estas condiciones se llama irreversible. En la realidad, las transformaciones reversibles no existen.

Equilibrio termodinámico

Las propiedades termodinámicas de un sistema vienen dadas por los atributos físicos macroscópicos observables del sistema, mediante la observación directa o mediante algún instrumento de medida.

Un sistema está en equilibrio termodinámico cuando no se observa ningún cambio en sus propiedades termodinámicas a lo largo del tiempo.

Los estados de equilibrio son, por definición, estados independientes del tiempo (Callen, 13)

El estado de equilibrio termodinámico se caracteriza por la anulación por compensación de flujos de intercambio y la homogeneidad espacial de los parámetros que caracterizan el sistema que ya no dependen del tiempo.

Un estado de no equilibrio es un estado con intercambios netos de masa o energía y sus parámetros característicos dependen en general de la posición y del tiempo. Si no dependen de este último, necesitan la intervención del entorno para mantener sus valores (estado estacionario fuera del equilibrio). (Jou y Llebot,)