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BALANCES DE MATERIA 
ILQ106 
DEFINICIONES CP 
AL TERMINO DE LA UNIDAD EL ESTUDIANTE 
SERÁ CAPAZ DE …. 
OBJETIVO 
FUERZA 
 Capacidad física para realizar un trabajo o un movimiento. 
 Sistema de 
Unidades 
Nombre Símbolo DIMENSIONES 
SI 1 newton (N) 1 kg m/s2 ML𝛉 
 
CGS 1 dina 1 g cm/s2 
INGLES 1 poundal 1 lbm ft/s2 
Sistema de 
Unidades 
Nombre Símbolo DIMENSIONES 
 
AMERICANO 1 libra fuerza 1 lbf 
FML 
 
1 kilogramo fuerza 1 kgf 
𝐅 = 
𝐌 𝐋
𝛉𝟐
 
FUERZA 
 Se reconoce el factor de conversión gravitacional 𝑔𝑐. La unidad de 
fuerza se define como la fuerza necesaria para mover 1 lbm o 1kgm a 
la aceleración de 32,174 ft/s2 o 9,8067 m/s2, respectivamente. 
 En el sistema FMLθ, la dimensión de gc es: 
 
 
 Unidad Equivalencia 
1lbf 1 gc ∙ 1 lbm ∙ 32,174 ft/s
2 
1kgf 1 gc ∙ 1 kgm ∙ 9,8067 m/s
2 
 Donde: 
gc 32,174 (lbm lbf) ∙ ft/s
2 
gc 9,8067 (kgm kgf) ∙ m/s
2 
gc =
M ∙ L
F ∙ θ2
 
ENERGIA 
 Capacidad que tiene la materia de producir trabajo en forma de movimiento, luz, 
calor, etc. 
Sistema de Unidades Nombre Símbolo 
SI 1 joule (J) 1 N m 
CGS 1 erg 1 dina cm 
INGLES 1 poundal ft 
Sistema de Unidades Nombre Símbolo 
AMERICANO 1 lbf ft 
1 kgf ft 
Unidades arbitrarias de Energía Calórica 
1 caloría (cal) Energía para calentar 1 g de agua desde 14,5 C a 
15,5 C, a 1 atm. 
1 BTU Energía para calentar 1 lb de agua desde 59,5 F a 
60,5 F, a 1 atm. 
TEMPERATURA 
 Del latín temperatura, la temperatura es una magnitud física que refleja la cantidad 
de calor, ya sea de un cuerpo, de un objeto o del ambiente. 
 Anders Celsius, Astrónomo sueco. En 1741 publicó “Observaciones sobre dos 
grados persistentes en un termómetro” en donde propuso una escala centígrada 
tomando como puntos fijos el punto de solidificación y el de ebullición del agua, 
asignado el valor de 100 para el primero y el de 0 para el segundo. 
 Daniel Gabriel Fahrenheit, Físico alemán. En su juventud construyó diversos termómetros 
de alcohol. Fue el inventor del termómetro de mercurio (1724). La escala fue creada 
tomando como primer punto la temperatura en invierno con ayuda de una mezcla de sal y 
cloruro amónico, asignándole el valor de 0. Como segundo punto tomó la temperatura del 
cuerpo humano, al que asignó el valor de 96 (originalmente, Fahrenheit asignó el valor de 
24 a este punto, por similitud con las 24 horas que tiene un día, pero los grados 
resultantes eran demasiado grandes y los dividió en 4 partes). Fahrenheit comprobó que, 
en esta escala, a los puntos de solidificación y ebullición del agua a nivel de mar le 
correspondían los valores de 32 y 212, respectivamente. 
La gran diferencia entre ambas escalas, es que en la escala centígrada las 
subdivisiones son obviamente de 100, y en el caso de la escala propuesta por 
Fahrenheit presenta 180 divisiones. 
TEMPERATURA 
 William John Macquorn Rankine, Ingeniero y físico escocés. En 1859 propuso una 
escala de temperaturas, que hoy lleva su nombre, basada en la escala Fahrenheit 
pero tomando como punto cero la temperatura del cero absoluto. 
 William Thomson (Lord Kelvin), Físico y matemático escocés. En 1848 se dió 
cuenta de que el principio de Carnot conducía a definir escalas de temperaturas 
que son independientes de las propiedades de cualquier sustancia y propuso una 
escala conocida como primera escala Kelvin. Se sabe en la actualidad que la 
temperatura en dicha escala es una función lineal del logaritmo de la temperatura 
en la escala termodinámica o absoluta. 
Ambas escalas de temperatura, son consideradas como escalas absolutas. 
La escala propuesta por Kelvin presenta 100 divisiones y por ende se relaciona 
con la escala propuesta por Celcius. 
La escala propuesta por Rankine presenta 180 divisiones y por ende se 
relaciona con la escala propuesta por Fahrenheit. 
ESCALAS DE TEMPERATURA 
TC 
CELCIUS, C 
0 
100 
RANKINE, R 
TR 
671,67 
491,67 
KELVIN, K 
TK 
273,15 
373,15 
FAHRENHEIT, F 
TF 
32 
212 
212 − 32
100 − 0
=
TF − 32
TC − 0
 CELCIUS FAHRENHEIT TF = 1,8 TC + 32 
373,15 − 273,15
100 − 0
=
TK − 273,15
TC − 0
 CELCIUS KELVIN TF = TC + 273,15 
671,67 − 491,67
212 − 32
=
TR − 491,67
TF − 32
 FAHRENHEIT RANKINE TR = TF + 459,67 
KELVIN, K RANKINE 373,15 − 273,15
671,67 − 491,67
=
TK − 273,15
TR − 491,67
 TR = 1,8 TK 
CALOR ESPECÍFICO 
 
 Cantidad de calor que por kilogramo necesita un cuerpo para que su temperatura 
se eleve en un grado centígrado. 
Sistema de Unidades Símbolo DIMENSIONES 
SI 1 J / kg K 
 
 
1 cal / g C 
INGLES 1 BTU /lb F 
 
𝐄 
𝐌 ∆𝐓
 
1 BTU = 252 cal, 1 lb = 453,6 g 
℉ = 1,8℃ + 32 
∆℉ = 1,8 ∆℃ y si ∆℉ = 1℉, entonces ∆℃ =
1
1,8
 
1 BTU
1 lb 1℉
=
252 cal ∙ 1,8
453,6 g ∙ 1℃
=
1 cal
1 g ∙ 1℃
 1 
 cal
 g
= 1,8 
 BTU
 lb 
 
POTENCIA 
Sistema de 
Unidades 
Nombre Símbolo DIMENSION 
SI 1 watt (W) 1 J/s FL/Θ 
 
INGLES 1 horse power (hp) 550 lbf ft/s 
 La potencia es la cantidad de trabajo que se realiza por unidad de tiempo. 
PRESIÓN 
 Es la fuerza que ejerce un gas, un líquido o un sólido sobre una superficie. 
Sistema de 
Unidades 
Nombre Símbolo DIMENSIÓN 
SI 1 Pascal (Pa) 1 N/m2 
F/L2 
CGS 1 dina/cm2 
AMERICANO 1 kgf/cm2 
1 lbf/in2 
 Se utilizan también otras unidades arbitrarias como : 
 - 1 bar que equivale a 105 Pa 
 - 1 atmósfera (1 atm), definida como la presión ejercida por una columna de 
mercurio de 76 cm de altura, al nivel del mar. Asi, 1 atm equivale a 76 cm Hg o 
mas conocida como 760 mm Hg. 
PRESIÓN 
 La presión que ejerce una columna de 76 cm de mercurio, se estima como su 
peso por unidad de área. 
Datos: 
 La densidad del Hg es de 13,5951 g/cm3 
 La aceleración de gravedad, g, 980,665 cm/s2 
 La altura de líquido, h, 76 cm 
P =
F
A
=
m ∙ g
A
=
ρ ∙ V ∙ g
A
=
ρ ∙ h ∙ A ∙ g
A
= ρ ∙ g ∙ h 
P = ρ ∙ g ∙ h = 1 atm = 13,5951
g
cm3
 ∙ 980,665 
cm
s2
 ∙ 76 cm 
1 atm = 1,01325 ∙ 106 
dina
cm2
 = 1,01325 ∙ 105 Pa 
 La presión atmosférica se midiera con una columna de agua? 
P = ρwater ∙ g ∙ hwater = ρHg ∙ g ∙ hHg 
PRESIÓN 
 La presión ATMOSFÉRICA es el peso que ejerce el aire de la atmósfera como 
consecuencia de la gravedad sobre la superficie terrestre o sobre una de sus 
capas de aire. 
 La presión ABSOLUTA es la presión de un fluido medido con referencia al vacío 
perfecto o cero absoluto. La presión absoluta es cero únicamente cuando no 
existe choque entre las moléculas, lo que indicaría que la proporción de moléculas 
en estado gaseoso o la velocidad molecular es muy pequeña. 
 El termino de presión absoluta se creo debido a que la presión atmosférica 
depende o varia con la altitud, por ende este termino unifica criterios. 
 Se llama presión MANOMÉTRICA a la diferencia entre la presión absoluta o real y 
la presión atmosférica. 
 Se llama presión de VACÍO a la diferencia NEGATIVA entre la presión absoluta o 
real y la presión atmosférica. 
PRESIÓN MANOMÉTRICA 
P = 0 
P = P atmosférica 
P absoluta > P atmosférica 
P absoluta < P atmosférica 
P manométrica 
P vacío 
P manométrica = P absoluta – P atmosférica 
P vacío = P atmosférica – P absoluta 
La P manométrica puede ser +, - o nula. 
La P absoluta puede ser + o nula. 
COMPOSICIÓN Y CONCENTRACIÓN 
 FRACCIÓN MOLAR, se emplea para gases y líquidos. 
 
yA = xA =
nA
nA + nB + nC +⋯
=
mA PMA 
mA PMA + mB PMB + mC PMC + ⋯
 
 FRACCIÓN EN PESO, se emplea especialmente en mezclas líquidas y sólidas. 
 
yA = xA =
mA
mA +mB +mC…
 
 FRACCIÓN EN VOLUMEN, de amplio uso en gases, para el caso de gases 
ideales, esta expresión es igual a la fracción molar. 
 
vA =
VA
VT
 
SON ADITIVOS LOS VOLUMENES? 
1 m3 de pelotas de Ping Pong 1 m3 de pelotas de Fútbol 
+ 
SON ADITIVOS LOS VOLUMENES? 
1 m3 de pelotas de 
Ping Pong 
+ + 
1 m3 de pelotas de 
Fútbol 
= 
22 78 6 
? m3<1 1 m3 
COMPOSICIÓN BASE LIBRE DE UN COMPONENTE 
 Es la razón de masa de uncomponente respecto a la masa de los componentes 
restantes. 
 El contenido de humedad en el aire se expresa en base libre de agua o “base 
seca” 
 
 
Y =
masa de agua
masa de aire seco
 
y =
masa de agua
masa de aire húmedo
 
Y =
y 
1−y
 
masa de agua
masa de aire húmedo
1−
masa de agua
masa de aire húmedo
 
OTRAS RELACIONES 
 MOLARIDAD, CA 
CA =
moles de A
litros de solución
 
 
 MOLALIDAD, MA 
MA =
moles de A
1000 g de solvente
 
 □ De fracción en peso xA a fracción molar yA 
yA =
xA
PMA
 
xA
PMA
 +
xB
PMB
 +⋯
 
□ De fracción en peso yA a fracción molar xA 
xA =
yA ∙ PMA
yA ∙ PMA + yB ∙ PMB +⋯
 
Ley de Boyle 
□ Relación entre el volumen “V”, de un gas y su presión “P”, cuando la cantidad del 
gas “n”, y la temperatura “T”, permanecen constantes. 
 
P ∙ V = K1, cuando n y T constantes 
Ley de Charles 
□ Relación entre el volumen de un gas y su temperatura, cuando n y P permanecen 
constantes. Todos los cuerpos se dilatan por influencia del calor y lo hacen siempre 
en las tres direcciones. El aumento de volumen que experimenta una unidad de 
volumen de un gas (Vi) por cada grado que se eleva la temperatura, es lo que 
representa : coeficiente de dilatación. 
Vi
Ti
=
Vf
TF
= K2, cuando n y P constantes 
Amadeo Avogadro 
 Postuló que en todos los gases, volúmenes iguales, a la misma temperatura y 
presión contienen igual número de moléculas. 
V
n
= K3, cuando T y P constantes 
ECUACIÓN DE GASES IDEALES 
Dado qué: 
V
n
= K3, cuando T y P constantes 
P ∙ V = K1, cuando n y T constantes 
V
T
= K2, cuando n y P constantes 
V =
K1
P
∙ K2 ∙ T ∙ K3 ∙ n 
V = K1 ∙ K2 ∙ K3 ∙
T∙n 
P
 R = K1 ∙ K2 ∙ K3 
P∙ V = n ∙ R ∙T 
- GUIA DE EJERCICIOS 
 
 
MATERIAL ADICIONAL