Les unitats bàsiques o fonamentals del SI (Sistema Internacional d’Unitats) s’usen per a obtenir les unitats derivades d’altres magnituds. Aquestes unitats derivades procedeixen de la relació entre les magnituds físiques bàsiques adequades com a resultat de l’equació que defineix la magnitud física derivada.

Per exemple, es defineix la velocitat d’un cos com “la relació entre la distància recorreguda pel cos i el temps que triga a recórrer-la”. Així, la unitat del SI per a la velocitat és la unitat bàsica de distància (longitud) “m”, dividida per la unitat bàsica de temps “s”, el resultat és la unitat derivada: “m/s” (que es llegeix “metres per segon”).

A mesura que avancem ens trobarem amb moltes unitats derivades que s’utilitzen per mesurar magnituds derivades com són: pressió, força, potencial, energia, etc.

A causa de la seva utilitat en química, ara ens centrarem en com es defineix i es mesura el volum i la densitat dels cossos. El volum d’un cub es calcula amb la seva longitud elevada al cub (longitud)3. Per tant, la unitat de volum del SI és la unitat de longitud “m” del SI elevada al cub. El metre cúbic, o “m3”, és la unitat derivada de mesura del volum, igual al volum d’un cub que mesura 1 m en cada costat. Una altra unitat de volum molt utilitzada en química és el litre “L”, que és equivalent a un decímetre cúbic, dm3. El litre és una unitat de l’antic Sistema Mètric, no és una unitat del Sistema Internacional, però no per això ha deixat d’usar-se. En un litre hi ha 1.000 mil·lilitres (mL) i cada mil·lilitre té el mateix volum que un centímetre cúbic: 1 mL = 1 cm3. Tots dos termes, mil·lilitre i centímetre cúbic són equivalents pel que fa al volum.

Per mesurar volums, hi ha una sèrie d’aparells utilitzats freqüentment en un laboratori químic com pipetes, xeringues o buretes que serveixen per mesurar amb més precisió que les provetes (cilindres de vidre graduats). Els aparells més precisos són els matrassos volumètrics, que estan calibrats per a un volum determinat de líquid.

La densitat és una propietat de la matèria molt utilitzada per caracteritzar una substància. Es defineix com “la quantitat de substància que hi ha en una unitat de volum”.

0007 Magnituds físiques. Unitats derivades de mesura. Ecuació 1

Les densitats dels sòlids i líquids s’expressen normalment en grams per centímetre cúbic “g/cm3” o grams per mil·lilitre “g/mL”.

La densidad del agua es de 1,00 g/mL porque, originalmente, se definió el gramo como la masa de 1 mL de agua a una temperatura concreta. De hecho, la densidad es una magnitud que depende de la temperatura debido a que el volumen de muchas sustancias cambia – se dilata o contrae – cuando estas se calientan o enfrían. Por esta razón, cuando se describe debe de especificarse la temperatura a la que se ha medido la densidad. Si no se especifica, se supone que la temperatura es de 25 ºC, próxima a la temperatura ambiente.

La densitat de l’aigua és de 1,00 g/mL perquè, originalment, es va definir el gram com la massa d’1 mL d’aigua a una temperatura concreta. De fet, la densitat és una magnitud que depèn de la temperatura a causa que el volum de moltes substàncies canvia – es dilata o contreu – quan aquestes s’escalfen o refreden. Per aquesta raó, quan es descriu s’ha de especificar la temperatura a què s’ha mesurat la densitat. Si no s’especifica, se suposa que la temperatura és de 25 °C, pròxima a la temperatura ambient.

Els termes densitat i pes de vegades es confonen. Un exemple senzill és quan algú diu que el ferro pesa més que l’aire, normalment vol dir que té una densitat més gran. 1 kg d’aire té la mateixa massa que 1 kg de ferro, però el ferro ocupa un volum menor, pel que té una densitat major [recordem que la densitat és igual a la massa dividida pel volum que ocupa o densitat = massa/volum].

Si dos líquids no es barregen entre si és degut a la diferència en la seva densitat. Per exemple oli i aigua: l’oli és el líquid menys dens dels dos, i per això sura sobre el més dens (l’aigua).