Termodinamica 25
Para las medición de las magnitudes físicas se emplean dos clases de
sistemas de unidades.- Los primeros son los absolutos y tienen como
unidades fundamentales a la masa, longitud y el tiempo (MLT), y los
segundos son los gravitacionales, que tienen como unidades fundamentales a
la fuerza, la longitud y el tiempo (FLT).Dentro de los primerosrecordaremos al sistema absoluto CGS, cuyas
iniciales corresponden, r respectivamente, al centímetro, al gramo masa y
al segundo.La unidad de fuerza resulta derivada y es la dina, la cual comunica al gramo
masa una aceleración de un centímetro por segundo por segundo (
).-
Por lo tanto, de acuerdo con la ecuación de Newton
F=m.a
(1)
Resulta
1 dina = 1 g x 1 cm/
(2)
O sea, en forma dimensional,
(F)= M . L .
= g . cm .
= dina
(3)
La unidad derivada del trabajo es el “ergio”, que equivale al trabajo
realizado por la fuerza de una dina cuyo punto de aplicación se
desplaza de un centímetro en la dirección de la fuerza; por lo tanto:
1 ergio = 1 dina x 1 cm
(4)
Y en forma dimensional
=m. L.
.L =M.
.
=g .
.
= erg (5)
Como las unidades de este sistema son pequeñas, su utilidad selimita a la Física Experimental, y para su mejor aplicación en la
técnica debemos considerar el sistema absoluto MKS, cuyas
iniciales corresponden a las unidades fundamentales metro,
kilogramo masa y segundo.También en este sistema la unidad de fuerza resulta derivada y es
el newton, que comunica al kilogramo masa una aceleración de
un metro por segundo por segundo.Por lo tanto, de acuerdo con elsegundo principio de la Dinámica,
resulta
1 Newton = 1 kg x 1 m/
(6)
La unidad derivada del trabajo es el joule, que es igual al trabajo
realizado por la fuerza de 1 newton cuyo punto de aplicación se
desplaza un metro en la dirección de la fuerza; por lo tanto,
1 Joule = 1 Newton x 1 m = 1 kg .
/
(7)
Dentro de los sistemas gravitacionales mencionaremos el práctico
o técnico.- Sus unidadesfundamentales son las de longitud, de
peso y de tiempo, adoptándose el metro, el kilogramo fuerza y el
segundo.- El kilogramo fuerza, unidad no definida, equivale al
peso del prototipo de platino iridio, depositado en el pabellón
de Breteuil, cuando dicha masa es atraída por la tierra mediante
la aceleración normal gravitatoria, valor establecido por la
Comisión Internacional de Pesas y Medidas:
gn =9,80665 m /
(8)
Sistema de Unidades empleado en Termodinámica Técnica
El Instituto Argentino de Racionalización de Materiales ha publicado
su norma IRAM 2 estableciendo las unidades más usuales, que en
principio se adaptan al sistema absoluto MKS, y acepta como
unidades mecánicas provisionales al kilogramo fuerza y a otras que
se derivan de él (kilogramo fuerza por centímetro cuadrado,kilocalorías, etc.).La Termodinámica técnica y la aplicada, lamentablemente, emplean
un sistema mixto de unidades.- Ello es motivo para que el mismo se
mantenga con la denominación FMLT, pues emplea como unidad
de fuerza el kilogramo fuerza, de masa el kilogramo masa, de
longitud el metro y de tiempo el segundo.La sustitución del kilogramo fuerza por el Newton nos llevaría
inmediatamente al MKS, y estaobservación permite emplear las
formulas generales de la Mecánica agregando a las mismas un
simple factor de conversión dimensional que relaciona el Newton
con el kilogramo fuerza o, lo que es lo mismo, el Joule con el
kilográmetro.Para establecerlo consideraremos, de acuerdo con el segundo
principio de la dinámica, que:
1 kg´ = 1 kg x gn m /
(9)
Y
1 Newton = 1 kg x 1 m /
(10)
Dividiendomiembro a miembro se halla
=
= gc
(11)
O sea,
1 kg´ = gc Newton
(12)
Entonces se observa que la relación entre el kg´ y el Newton está
dada por la cantidad gc que es una constante dimensional, y que en
la formula (12) nos indica por cada kilogramo fuerza equivale a gc
Newton; por lo tanto, hay:
gc Newton / kg´ = 9,80665 Newton / kg´
(13)
Esta constante dimensional gc tiene el mismo valor...
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