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APÊNDICE A Unidades de Medida e Notação de Potências de 10 A Física é uma ciência experimental e necessita de medidas. Uma medida é expressa como um número e uma unidade — como, por exemplo, 3 metros; assim, comparações podem ser feitas com outras medidas. Existem muitos sistemas de unidades em uso, mas o conjunto básico é o Sistema Internacional, ou SI. A unidade de comprimento no SI é o metro. Além do comprimento, as outras unidades fundamentais são o tempo (em segundos) e a massa, expressa em quilos (kg). Qualquer quantidade mensurável pode ser expressa em termos de comprimento, massa e tempo. O sistema inglês (ou americano) é baseado no pé como unidade de comprimento; nós utilizamos tanto unidades do SI quanto do sistema inglês, dependendo de qual for de uso comum. Uma lista das unidades mais freqüentemente utilizadas do SI e do sistema inglês e das conversões entre elas é apresentada na Tabela 2.4. Muitas das distâncias e outras quantidades encontradas nas ciências são muito grandes ou muito pequenas. O diâmetro de um núcleo de oxigênio é de aproximadamente 0,0000000000000035 m, enquanto a distância entre a Terra e o Sol é de 155.000.000.000 m. É incômodo escrever tais quantidades nesta forma. Como resultado, tornou-se costumeiro utilizar a notação de potências de 10, na qual a quantidade é escrita na forma decimal como um número entre 1 e 10 multiplicado pela potência de 10 apropriada. O número de vezes que 10 é multiplicado por ele mesmo aparece sobrescrito — a "potência" à qual 10 é elevado. Por exemplo, 100 = 10 x 10 = 10 2 ,1.000 = 10 X 10 x 10 = 10 3 e 0,01 = 1/100 = 10- 2 . As duas distâncias aqui mencionadas podem ser escritas como 3,5 x 10~ 15 m e 1,55 X 10¹¹ m. Para produtos de potências de 10, os sobrescritos são somados, como, por exemplo, 10 2 X 10 3 = (10 X 10) X (10 X 10 X 10) = 10 (2 + 3 ) = 10 5 e 10 4 X 10- 2 = 10 ( 4 " 2 > = 10 2 . Uma ilustração da grande amplitude de variação nas distâncias encontradas na natureza é mostrada na Tabela A.l. Se começarmos com o tamanho de uma pessoa sendo de cerca de 1 metro (10° m), os tamanhos de objetos conhecidos vão de 10- 15 m (diâmetro do núcleo de hidrogênio) a 10 + 2 7 m (diâmetro do Universo conhecido), uma variação de 42 ordens de magnitude. 503
506 Energia e Meio Ambiente CONVERSÕES E EQUIVALÊNCIAS [continuação] Também disponível na Tabela 3.4 Uso Diário e Equivalências de Energia Um Milhão de Btu Eqüivale a Aproximadamente 1 barril (bbl) de petróleo = dirigir 1.400 km (840 milhões) em um carro médio Eletricidade para abastecer uma cidade de 100.000 habitantes demanda 4.000 bbl de petróleo/dia Demanda energética do Estado da Califórnia po 8 h = 1 milhão de bbl de petróleo 1 gal de gasolina = 11 kWh de eletricidade (com 30% de eficiência na geração) = 5 horas de operação de um aparelho de ar condicionado padrão = 200 dias de funcionamento de um relógio elétrico = 48 horas de funcionamento de uma TV colorida = incidência de energia solar em 2 m 2 (22 pés 2 ) durante um dia de verão 90 Ib de carvão 125 Ib de madeira seca no forno 8 gal de gasolina 10 therms de gás natural 1 dia de consumo per capita de energia nos Estados Unidos 100 kWh de eletricidade produzida em uma usina de força Dados de Força Uma usina de 1.000 MWe, a 60% da capacidade, gera 5,3 x 10 9 kWh/ano, o suficiente para uma cidade de aproximadamente 1 milhão de habitantes Uso de força per capita nos Estados Unidos = 12 kW Humano, sentado = 60 W Humano, correndo = 400 W Automóvel a 65 mph = 33 kW
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