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Factores de conversión y cambios de unidades en Matemáticas, Física y Química

Matemáticas, Física y Química · 4.º ESO · Puente hacia Bachillerato

Que las unidades hagan el camino visible

Un cambio de unidades no debería depender de recordar si esta vez hay que multiplicar o dividir. Cuando el factor está bien orientado, la propia cancelación muestra el camino y permite detectar el error antes de tocar la calculadora.

Aquí aprenderás a orientar y comprobar cambios de unidades. Las cadenas con moles o sustancias se presentan al final como aplicaciones de relaciones físicas y químicas.

5 pasosDel dato inicial a la comprobación
10 modelosCada uno introduce una decisión distinta
24 retos18 ejercicios y una prueba de 6 cuestiones

10 modelos, 18 ejercicios y 6 cuestiones de reto de elaboración propia de Marlu Educativa®.

Qué vas a aprender aquí

Comprender

Por qué un factor de conversión vale 1 y cambia la forma de escribir una cantidad, no la cantidad física.

Resolver

Cómo orientar factores, concatenarlos y elevarlos cuando aparecen superficies, volúmenes o tiempos al cuadrado.

Comprobar

Qué unidades deben sobrevivir y si el orden de magnitud obtenido resulta razonable.

Una idea para no mezclarlo todo. Primero vamos a dominar el cambio de unidades. Después aplicaremos el mismo procedimiento en densidad, cinemática, energía y estequiometría, sin perder de vista qué estamos calculando en cada caso.

Trabajar con esta guía en clase

La hoja de actividades permite resolver primero sin ver las respuestas. Después, los modelos y el solucionario ayudan a localizar el paso que hay que corregir.

  • Ejercicios 1–6 para orientar factores y practicar las potencias de una unidad.
  • Ejercicios 7–12 para cambiar numeradores y denominadores de unidades compuestas.
  • Ejercicios 13–18 y reto final para combinar pasos, comparar cantidades y aplicar relaciones físicas o químicas.

En cada corrección, revisa cuatro decisiones. ¿Cada equivalencia o relación usada está justificada? ¿La cancelación deja la unidad pedida? ¿El factor lleva la potencia necesaria? ¿El cálculo y el orden de magnitud son coherentes?

Anota en la hoja de seguimiento el paso que falló y resuelve de nuevo la actividad antes de consultar la solución.

1. Cambia la unidad, no la cantidad

Dos expresiones pueden tener números distintos y representar exactamente la misma longitud. \(2{,}4\ \mathrm{m}\) y \(240\ \mathrm{cm}\) no son dos medidas diferentes: son dos escrituras de la misma cantidad.

\[ 2{,}4\ \mathrm{m}\cdot \frac{100\ \mathrm{cm}}{1\ \mathrm{m}} =240\ \mathrm{cm} \]

La fracción usada es igual a 1 porque \(100\ \mathrm{cm}=1\ \mathrm{m}\). Multiplicar por ella no altera la cantidad; solo cambia la unidad con la que la expresamos.

Primera comprobación. La unidad inicial debe desaparecer y la pedida debe quedar sin cancelar. Si ambas permanecen o desaparece la unidad de destino, el factor está orientado al revés.
Matiz importante. Que las unidades finales sean correctas es una condición necesaria, pero no garantiza por sí sola que el número esté bien. Todavía hay que revisar equivalencias, potencias y cálculo.

2. Símbolos, prefijos y equivalencias

Antes de montar una cadena conviene leer cada símbolo con precisión. En el Sistema Internacional los símbolos no llevan punto ni plural: se escribe \(5\ \mathrm{kg}\), \(12\ \mathrm{s}\) y \(3\ \mathrm{km}\).

Prefijos que aparecen con más frecuencia en ESO y Bachillerato.
Prefijo Símbolo Factor Lectura útil
kilo\(\mathrm{k}\)\(10^3\)1 km = \(10^3\) m
centi\(\mathrm{c}\)\(10^{-2}\)1 cm = \(10^{-2}\) m
mili\(\mathrm{m}\)\(10^{-3}\)1 mL = \(10^{-3}\) L
micro\(\mathrm{\mu}\)\(10^{-6}\)1 \(\mu\)m = \(10^{-6}\) m
nano\(\mathrm{n}\)\(10^{-9}\)1 nm = \(10^{-9}\) m

Cuando intervienen números muy grandes o muy pequeños, conviene dominar la notación científica y las potencias de diez. Aquí las usamos como herramienta, sin repetir ese monográfico.

Equivalencias y una constante de uso frecuente. Usa las que proporcione cada enunciado.
Aplicación Equivalencias Observación
Longitud y masa 1 km = 1000 m; 1 m = 100 cm; 1 kg = 1000 g En masa, el kilogramo es la unidad SI aunque su nombre ya contiene un prefijo.
Tiempo 1 h = 60 min = 3600 s El minuto y la hora se aceptan con el SI, aunque no son unidades SI.
Volumen y capacidad 1 L = 1 dm³; 1 mL = 1 cm³; 1 m³ = 1000 L Estas equivalencias conectan unidades lineales elevadas al cubo con litros.
Energía y presión 1 kWh = \(3{,}6\cdot10^6\) J; 1 atm = 101 325 Pa Son equivalencias definidas; no dependen de una medida experimental.
Química \(N_\mathrm{A}=6{,}022\,140\,76\cdot10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}\) El valor de esta constante es exacto. Para pasar de masa a moles se necesita, además, la masa molar de la sustancia.

La escritura de símbolos y prefijos sigue el Sistema Internacional de Unidades publicado por el BIPM. En un ejercicio escolar, usa además las equivalencias y el grado de precisión indicados en el enunciado.

3. Método Marlu de cinco pasos

No empieces multiplicando. Primero construye una ruta de unidades que puedas leer de izquierda a derecha.

1 Escribe origen y destino.

Anota el dato completo y, aparte, la unidad que debe quedar al final.

2 Traza la ruta.

Decide qué equivalencias conectan ambas unidades. Puede hacer falta una unidad intermedia.

3 Orienta cada factor.

La unidad que quieres eliminar se coloca en el lado opuesto al que ocupa en el dato.

4 Cancela antes de calcular.

Comprueba numeradores, denominadores y exponentes. Solo entonces opera con los números.

5 Lee el resultado.

Revisa unidad, orden de magnitud y precisión. Responde con una frase si el problema pide interpretar.

\[ \text{dato}\cdot \frac{\text{unidad intermedia}}{\text{unidad inicial}}\cdot \frac{\text{unidad final}}{\text{unidad intermedia}} =\text{resultado en la unidad pedida} \]
Prueba rápida. Lee únicamente las unidades de la cadena. Si el recorrido no llega limpio a la unidad final, no merece la pena calcular todavía.

4. Potencias y unidades compuestas

Si la unidad está elevada, el factor también

Pasar de metros a centímetros multiplica por 100. Pasar de metros cuadrados a centímetros cuadrados multiplica por \(100^2\), y pasar de metros cúbicos a centímetros cúbicos, por \(100^3\).

\[ 1\ \mathrm{m^2} \left(\frac{100\ \mathrm{cm}}{1\ \mathrm{m}}\right)^2 =10^4\ \mathrm{cm^2} \qquad 1\ \mathrm{m^3} \left(\frac{100\ \mathrm{cm}}{1\ \mathrm{m}}\right)^3 =10^6\ \mathrm{cm^3} \]

En una unidad compuesta se cambia cada parte

Una velocidad contiene longitud y tiempo; una densidad, masa y volumen; una aceleración, longitud y tiempo al cuadrado. La cadena debe actuar sobre todas las unidades que cambian, también sobre las que aparecen en el denominador.

Error que parece pequeño. En \(\mathrm{km\,h^{-1}}\), convertir los kilómetros y dejar la hora intacta no produce \(\mathrm{m\,s^{-1}}\). La unidad final delata el fallo aunque el cálculo numérico parezca razonable.

5. Diez modelos razonados

Cada modelo introduce una decisión distinta. Los dos primeros muestran el razonamiento completo; después se abrevia lo que ya has practicado. Los dos últimos aplican cadenas de relaciones a la Química.

Modelo 1 · Ruta con una unidad intermedia

Convierte 3,45 km en centímetros

La ruta cómoda es km → m → cm. Cada unidad intermedia aparece una vez arriba y otra abajo.

\[ 3{,}45\ \mathrm{km}\cdot \frac{1000\ \mathrm{m}}{1\ \mathrm{km}}\cdot \frac{100\ \mathrm{cm}}{1\ \mathrm{m}} =3{,}45\cdot10^5\ \mathrm{cm} \]

Comprobación. El centímetro es mucho menor que el kilómetro; el número final debe ser mucho mayor.

Modelo 2 · Numerador y denominador

Convierte 90,0 km/h en m/s

Hay que cambiar la longitud y el tiempo. Como la hora está en el denominador, el factor de tiempo debe aportar una hora en el numerador.

\[ 90{,}0\ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{h}}\cdot \frac{1000\ \mathrm{m}}{1\ \mathrm{km}}\cdot \frac{1\ \mathrm{h}}{3600\ \mathrm{s}} =25{,}0\ \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} \]

Lectura física. Veinticinco metros cada segundo equivalen a recorrer 90 kilómetros en una hora.

Modelo 3 · Superficie

Convierte 0,032 m² en cm²

El factor lineal se eleva al cuadrado porque la unidad original también lo está.

\[ 0{,}032\ \mathrm{m^2} \left(\frac{100\ \mathrm{cm}}{1\ \mathrm{m}}\right)^2 =3{,}2\cdot10^2\ \mathrm{cm^2} \]

Control. Multiplicar solo por 100 daría 3,2 cm² y perdería uno de los dos factores de longitud que forman el área.

Modelo 4 · Volumen y capacidad

Convierte 2,5 L en cm³

La equivalencia \(1\ \mathrm{mL}=1\ \mathrm{cm^3}\) crea un puente directo entre capacidad y volumen.

\[ 2{,}5\ \mathrm{L}\cdot \frac{1000\ \mathrm{mL}}{1\ \mathrm{L}}\cdot \frac{1\ \mathrm{cm^3}}{1\ \mathrm{mL}} =2{,}5\cdot10^3\ \mathrm{cm^3} \]

Control. Un litro contiene 1000 mL; por tanto, 2,5 L deben superar los 2000 cm³.

Modelo 5 · Tiempo al cuadrado

Convierte 6,2 mm/min² en m/s²

El minuto está elevado al cuadrado. El factor temporal debe elevarse completo, no aplicarse una sola vez.

\[ 6{,}2\ \frac{\mathrm{mm}}{\mathrm{min^2}}\cdot \frac{1\ \mathrm{m}}{1000\ \mathrm{mm}}\cdot \left(\frac{1\ \mathrm{min}}{60\ \mathrm{s}}\right)^2 \approx1{,}7\cdot10^{-6}\ \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s^2}} \]

Control. El resultado es pequeño porque cada minuto contiene 60 segundos y ese cambio aparece dos veces.

Modelo 6 · Densidad

Convierte 1,18 g/cm³ en kg/m³

La masa cambia una vez; el volumen, tres. En el denominador, el factor cúbico queda orientado de forma que los \(\mathrm{cm^3}\) se cancelen.

\[ 1{,}18\ \frac{\mathrm{g}}{\mathrm{cm^3}}\cdot \frac{1\ \mathrm{kg}}{1000\ \mathrm{g}}\cdot \left(\frac{100\ \mathrm{cm}}{1\ \mathrm{m}}\right)^3 =1{,}18\cdot10^3\ \frac{\mathrm{kg}}{\mathrm{m^3}} \]

Para interpretar o calcular la magnitud completa, continúa en densidad, masa y volumen. Aquí solo nos interesa la conversión.

Modelo 7 · Energía

Convierte 0,75 kWh en megajulios

Usamos \(1\ \mathrm{W}=1\ \mathrm{J\,s^{-1}}\). El producto W·s se transforma así en julios.

\[0{,}75\ \mathrm{kWh}\cdot\frac{1000\ \mathrm W}{1\ \mathrm{kW}}\cdot\frac{3600\ \mathrm s}{1\ \mathrm h}=2{,}7\cdot10^6\ \mathrm{W\,s}\] \[2{,}7\cdot10^6\ \mathrm{W\,s}\cdot\frac{1\ \mathrm J}{1\ \mathrm{W\,s}}\cdot\frac{1\ \mathrm{MJ}}{10^6\ \mathrm J}=2{,}7\ \mathrm{MJ}\]

Control. Como \(1\ \mathrm{kWh}=3{,}6\ \mathrm{MJ}\), tres cuartos de kWh deben dar 2,7 MJ.

Modelo 8 · Movimiento circular

Convierte 1,200·10³ rpm en rad/s

Una revolución completa corresponde a \(2\pi\) radianes.

\[ 1{,}200\cdot10^3\ \frac{\mathrm{rev}}{\mathrm{min}}\cdot \frac{2\pi\ \mathrm{rad}}{1\ \mathrm{rev}}\cdot \frac{1\ \mathrm{min}}{60\ \mathrm{s}} =40\pi\ \frac{\mathrm{rad}}{\mathrm{s}} \approx125{,}7\ \frac{\mathrm{rad}}{\mathrm{s}} \]

Control. La conversión mantiene \(40\pi\) sin aproximar \(\pi\) durante la cuenta. El factor \(2\pi\) es exacto; el resultado hereda la precisión del dato de rpm.

Modelo 9 · De masa a entidades

¿Cuántas unidades fórmula hay en 5,85 g de NaCl?

Tomamos \(M(\mathrm{NaCl})=58{,}5\ \mathrm{g\,mol^{-1}}\). Al ser un compuesto iónico hablamos de unidades fórmula (u.f.), no de moléculas.

\[n=5{,}85\ \mathrm{g\ NaCl}\cdot\frac{1\ \mathrm{mol\ NaCl}}{58{,}5\ \mathrm{g\ NaCl}}=0{,}100\ \mathrm{mol\ NaCl}\] \[N=0{,}100\ \mathrm{mol\ NaCl}\cdot\frac{6{,}022\,140\,76\cdot10^{23}\ \mathrm{u.f.}}{1\ \mathrm{mol\ NaCl}}\approx6{,}02\cdot10^{22}\ \mathrm{u.f.}\]

Control. La muestra contiene 0,100 mol; por tanto, tiene aproximadamente una décima parte de las unidades fórmula de un mol de NaCl.

Modelo 10 · Cadena estequiométrica

De 4,0 g de H₂ a gramos de H₂O

Para \(2\mathrm{H_2}+\mathrm{O_2}\rightarrow2\mathrm{H_2O}\), suponemos oxígeno en exceso y usamos \(M(\mathrm{H_2})=2{,}0\ \mathrm{g\,mol^{-1}}\) y \(M(\mathrm{H_2O})=18{,}0\ \mathrm{g\,mol^{-1}}\). Se busca la producción teórica, con reacción completa y rendimiento del 100 %.

\[n(\mathrm{H_2})=4{,}0\ \mathrm{g\ H_2}\cdot\frac{1\ \mathrm{mol\ H_2}}{2{,}0\ \mathrm{g\ H_2}}=2{,}0\ \mathrm{mol\ H_2}\] \[n(\mathrm{H_2O})=2{,}0\ \mathrm{mol\ H_2}\cdot\frac{2\ \mathrm{mol\ H_2O}}{2\ \mathrm{mol\ H_2}}=2{,}0\ \mathrm{mol\ H_2O}\] \[m(\mathrm{H_2O})=2{,}0\ \mathrm{mol\ H_2O}\cdot\frac{18{,}0\ \mathrm{g\ H_2O}}{1\ \mathrm{mol\ H_2O}}=36\ \mathrm{g\ H_2O}\]

Qué muestra esta cadena. La masa molar y la ecuación ajustada justifican cada relación. El H₂ es el reactivo limitante porque el O₂ está en exceso. Los problemas con pureza o rendimiento requieren decisiones que se estudian en la estequiometría completa.

6. Cuándo un factor de conversión no basta

Los factores que equivalen a 1 cambian unidades de una misma magnitud. Para el valor numérico de una temperatura, un simple factor multiplicativo solo sirve si las escalas comparten el mismo origen y cambia únicamente el tamaño de su unidad. Celsius y kelvin no cumplen esa condición: sus incrementos tienen el mismo tamaño, pero sus ceros están desplazados.

\[ T(\mathrm{K})=\theta(^{\circ}\mathrm{C})+273{,}15 \qquad\Rightarrow\qquad 25{,}00\ ^{\circ}\mathrm{C}=298{,}15\ \mathrm{K} \]
No escribas \(25\ ^\circ\mathrm{C}\cdot273{,}15\). Esa multiplicación no representa la relación entre ambas escalas. Para intervalos de temperatura, en cambio, una diferencia de \(1\ ^\circ\mathrm{C}\) tiene el mismo tamaño que una diferencia de \(1\ \mathrm{K}\).

7. Dieciocho ejercicios graduados

Escribe la cadena y cancela las unidades antes de calcular. Después compara tu procedimiento con la solución. Las equivalencias de unidades son exactas. Cuando un dato termina en ceros, indicamos su escritura en notación científica para aclarar las cifras que se conservan.

Equivalencias que puedes necesitar. 1 km = 1000 m, 1 m = 100 cm, 1 kg = 1000 g, 1 g = 1000 mg, 1 h = 3600 s, 1 min = 60 s, 1 L = 1000 mL = 10⁻³ m³, 1 mL = 1 cm³, 1 kWh = 3,6·10⁶ J y 1 vuelta = 2π rad. Para entidades químicas se usa \(N_\mathrm{A}\) = 6,02214076·10²³ mol⁻¹. La masa molar se proporciona donde hace falta.

Nivel 1 · Orientar el factor

1. De kilómetros a metros

Convierte 0,045 km en metros.

\[ 0{,}045\ \mathrm{km}\cdot\frac{1000\ \mathrm{m}}{1\ \mathrm{km}} =45\ \mathrm{m} \]

El kilómetro desaparece. Al dividir 45 m entre 1000 se recuperan los 0,045 km iniciales.

2. Segundos en una fracción de hora

Convierte 5400 s en horas. Expresamos el dato como 5,4·10³ s para indicar dos cifras significativas.

\[ 5{,}4\cdot10^3\ \mathrm{s}\cdot\frac{1\ \mathrm{h}}{3600\ \mathrm{s}} =1{,}5\ \mathrm{h} \]

Una hora y media contiene 3600 s + 1800 s = 5400 s. El número de horas debe ser menor que el de segundos.

3. Una parte de un litro

Convierte 350 mL en litros. Toma el dato como 3,5·10² mL, con dos cifras significativas.

\[ 3{,}5\cdot10^2\ \mathrm{mL}\cdot\frac{1\ \mathrm{L}}{1000\ \mathrm{mL}} =0{,}35\ \mathrm{L} \]

350 mL son menos de un litro. El resultado 0,35 L respeta esa escala.

4. El factor de una superficie

Convierte 2,4 m² en cm².

Cada uno de los dos factores de longitud cambia de metros a centímetros.

\[ 2{,}4\ \mathrm{m^2} \left(\frac{100\ \mathrm{cm}}{1\ \mathrm{m}}\right)^2 =2{,}4\cdot10^4\ \mathrm{cm^2} \]

1 m² contiene 10 000 cm². Multiplicar solo por 100 dejaría sin convertir una de las dos longitudes.

5. Del centímetro cúbico al litro

Convierte 750 cm³ en litros. Toma 750 cm³ como 7,5·10² cm³.

\[ 7{,}5\cdot10^2\ \mathrm{cm^3} \cdot\frac{1\ \mathrm{mL}}{1\ \mathrm{cm^3}} \cdot\frac{1\ \mathrm{L}}{1000\ \mathrm{mL}} =0{,}75\ \mathrm{L} \]

750 cm³ son tres cuartos de los 1000 cm³ que contiene un litro.

6. Dos saltos en una masa pequeña

Convierte 3,2 mg en kilogramos.

\[ 3{,}2\ \mathrm{mg} \cdot\frac{1\ \mathrm{g}}{1000\ \mathrm{mg}} \cdot\frac{1\ \mathrm{kg}}{1000\ \mathrm{g}} =3{,}2\cdot10^{-6}\ \mathrm{kg} \]

1 kg contiene un millón de miligramos. El factor total es 10⁻⁶ y no 10⁻³.

Nivel 2 · Unidades compuestas

7. Cambiar una velocidad

Convierte 108 km/h en m/s.

\[ 108\ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{h}} \cdot\frac{1000\ \mathrm{m}}{1\ \mathrm{km}} \cdot\frac{1\ \mathrm{h}}{3600\ \mathrm{s}} =30{,}0\ \mathrm{m/s} \]

30,0 m/s·3,6 = 108 km/h. La hora se cancela porque el factor temporal la aporta en el numerador.

8. La ruta inversa

Convierte 15 m/s en km/h.

\[ 15\ \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} \cdot\frac{1\ \mathrm{km}}{1000\ \mathrm{m}} \cdot\frac{3600\ \mathrm{s}}{1\ \mathrm{h}} =54\ \mathrm{km/h} \]

Dividir 54 entre 3,6 recupera 15. En esta dirección la cadena multiplica el valor numérico por 3,6.

9. Masa y volumen en la densidad

Convierte 1,6 g/cm³ en kg/m³.

\[ 1{,}6\ \frac{\mathrm{g}}{\mathrm{cm^3}} \cdot\frac{1\ \mathrm{kg}}{1000\ \mathrm{g}} \cdot\left(\frac{100\ \mathrm{cm}}{1\ \mathrm{m}}\right)^3 =1{,}6\cdot10^3\ \mathrm{kg/m^3} \]

1 g/cm³ equivale a 1000 kg/m³. Los factores de masa y volumen dan juntos 10⁻³·10⁶ = 10³.

10. Invertir el cambio de densidad

Convierte 900 kg/m³ en g/cm³. Toma la densidad como 9,0·10² kg/m³.

\[ 9{,}0\cdot10^2\ \frac{\mathrm{kg}}{\mathrm{m^3}} \cdot\frac{1000\ \mathrm{g}}{1\ \mathrm{kg}} \cdot\left(\frac{1\ \mathrm{m}}{100\ \mathrm{cm}}\right)^3 =0{,}90\ \mathrm{g/cm^3} \]

La conversión inversa de 0,90 g/cm³ devuelve 9,0·10² kg/m³. El cero final conserva las dos cifras indicadas.

11. Una unidad de energía

Convierte 2,5 kWh en julios.

\[ 2{,}5\ \mathrm{kWh} \cdot\frac{3{,}6\cdot10^6\ \mathrm{J}}{1\ \mathrm{kWh}} =9{,}0\cdot10^6\ \mathrm{J} \]

El kWh es energía, no potencia. El resultado también puede escribirse como 9,0 MJ.

12. De vueltas por minuto a radianes por segundo

Convierte 600 rpm en rad/s. Toma el dato como 6,00·10² rpm, con tres cifras significativas, y usa 1 vuelta = 2π rad.

\[ 6{,}00\cdot10^2\ \frac{\mathrm{rev}}{\mathrm{min}} \cdot\frac{2\pi\ \mathrm{rad}}{1\ \mathrm{rev}} \cdot\frac{1\ \mathrm{min}}{60\ \mathrm{s}} =20\pi\ \mathrm{rad/s} \]\[ \omega\approx62{,}8\ \mathrm{rad/s} \]

600 rpm son 10,0 vueltas cada segundo. Multiplicar por 2π rad por vuelta reproduce la velocidad angular.

Nivel 3 · Transferir el método

13. Una ruta más larga para la velocidad

Convierte 72 km/h en cm/s.

\[ 72\ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{h}} \cdot\frac{1000\ \mathrm{m}}{1\ \mathrm{km}} \cdot\frac{100\ \mathrm{cm}}{1\ \mathrm{m}} \cdot\frac{1\ \mathrm{h}}{3600\ \mathrm{s}} =2{,}0\cdot10^3\ \mathrm{cm/s} \]

72 km/h equivalen a 20 m/s. Cada metro contiene 100 cm, de modo que deben resultar 2000 cm/s.

14. Volumen por unidad de tiempo

Convierte 0,50 L/min en m³/s.

\[ 0{,}50\ \frac{\mathrm{L}}{\mathrm{min}} \cdot\frac{10^{-3}\ \mathrm{m^3}}{1\ \mathrm{L}} \cdot\frac{1\ \mathrm{min}}{60\ \mathrm{s}} =8{,}333\ldots\cdot10^{-6}\ \mathrm{m^3/s} \]\[ q\approx8{,}3\cdot10^{-6}\ \mathrm{m^3/s} \]

El volumen de 0,50 L equivale a 5,0·10⁻⁴ m³. Dividirlo entre los 60 s de un minuto reduce el número a aproximadamente 8,3·10⁻⁶ m³/s.

15. Dos prefijos que se compensan

Convierte 12 mg/mL en kg/m³.

\[ 12\ \frac{\mathrm{mg}}{\mathrm{mL}} \cdot\frac{10^{-6}\ \mathrm{kg}}{1\ \mathrm{mg}} \cdot\frac{10^6\ \mathrm{mL}}{1\ \mathrm{m^3}} =12\ \mathrm{kg/m^3} \]

Los factores numéricos 10⁻⁶ y 10⁶ se compensan. Puede conservarse el número aunque cambien las dos unidades.

16. Convertir el tiempo que está al cuadrado

Convierte 3,0 m/s² en km/h².

\[ 3{,}0\ \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s^2}} \cdot\frac{1\ \mathrm{km}}{1000\ \mathrm{m}} \cdot\left(\frac{3600\ \mathrm{s}}{1\ \mathrm{h}}\right)^2 =38880\ \mathrm{km/h^2} \]\[ a\approx3{,}9\cdot10^4\ \mathrm{km/h^2} \]

En el factor total aparece 3600²/1000 = 12960. Usar 3,6 cambiaría una velocidad, no una aceleración.

17. Cantidad de sustancia y moléculas

Calcula las moléculas contenidas en 0,25 mol de CO₂. Usa \(N_\mathrm{A}\) = 6,02214076·10²³ mol⁻¹.

La constante de Avogadro relaciona cantidad de sustancia y número de entidades. Este paso no es una equivalencia entre dos unidades de la misma magnitud.

\[ N=nN_\mathrm{A} \]\[ N=0{,}25\ \mathrm{mol\ CO_2} \cdot\frac{6{,}02214076\cdot10^{23}\ \text{moléculas de CO}_2} {1\ \mathrm{mol\ CO_2}} \]\[ N\approx1{,}5\cdot10^{23}\ \text{moléculas de CO}_2 \]

Un cuarto de mol contiene un cuarto de las entidades de un mol. El resultado tiene ese orden de magnitud.

18. De la masa al número de moléculas

Calcula las moléculas contenidas en 11,0 g de CO₂. Usa M(CO₂) = 44,0 g/mol y \(N_\mathrm{A}\) = 6,02214076·10²³ mol⁻¹.

La masa molar permite obtener primero la cantidad de sustancia. Después se cuenta mediante \(N_\mathrm{A}\).

\[ n=11{,}0\ \mathrm{g\ CO_2} \cdot\frac{1\ \mathrm{mol\ CO_2}}{44{,}0\ \mathrm{g\ CO_2}} =0{,}250\ \mathrm{mol\ CO_2} \]\[ N=0{,}250\ \mathrm{mol\ CO_2} \cdot\frac{6{,}02214076\cdot10^{23}\ \text{moléculas de CO}_2} {1\ \mathrm{mol\ CO_2}} \]\[ N\approx1{,}51\cdot10^{23}\ \text{moléculas de CO}_2 \]

11,0 g son la cuarta parte de los 44,0 g que corresponden a un mol de CO₂. Por eso hay 0,250 mol y la cuarta parte de las moléculas de un mol, con tres cifras significativas en la respuesta.

8. Reto de aplicación para ESO y Bachillerato

Resuelve sin consultar las soluciones. Se valora la elección de factores, su orientación, las unidades finales y la comprobación, además del cálculo.

1. Detectar un exponente perdido

Un alumno afirma que 0,36 m² = 36 cm². Localiza el error y corrige la conversión.

Ha usado el factor 100 una sola vez. Como el área tiene dos dimensiones de longitud, el factor debe elevarse al cuadrado.

\[ 0{,}36\ \mathrm{m^2} \left(\frac{100\ \mathrm{cm}}{1\ \mathrm{m}}\right)^2 =3{,}6\cdot10^3\ \mathrm{cm^2} \]

La conversión inversa de 3600 cm² devuelve 0,36 m². La propuesta de 36 cm² daría solamente 0,0036 m².

2. Una aceleración con kilómetros y minutos

Convierte 9,0 km/min² en m/s².

\[ 9{,}0\ \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{min^2}} \cdot\frac{1000\ \mathrm{m}}{1\ \mathrm{km}} \cdot\left(\frac{1\ \mathrm{min}}{60\ \mathrm{s}}\right)^2 =2{,}5\ \mathrm{m/s^2} \]

El factor numérico es 1000/3600. La longitud multiplica por 1000, pero el tiempo al cuadrado divide entre 3600.

3. Un caudal en unidades SI

Un caudal es de 18 L/min. Exprésalo en m³/s.

\[ 18\ \frac{\mathrm{L}}{\mathrm{min}} \cdot\frac{10^{-3}\ \mathrm{m^3}}{1\ \mathrm{L}} \cdot\frac{1\ \mathrm{min}}{60\ \mathrm{s}} =3{,}0\cdot10^{-4}\ \mathrm{m^3/s} \]

En un minuto pasan 0,018 m³. Dividir ese volumen entre 60 s reproduce el caudal.

4. Comparar sin dejarse llevar por el número

Compara 7,8 g/cm³ y 780 kg/m³. ¿Cuál es mayor y cuántas veces? Toma la segunda densidad como 7,8·10² kg/m³.

Primero las escribimos en la misma unidad.

\[ 7{,}8\ \frac{\mathrm{g}}{\mathrm{cm^3}} \cdot\frac{1\ \mathrm{kg}}{1000\ \mathrm{g}} \cdot\left(\frac{100\ \mathrm{cm}}{1\ \mathrm{m}}\right)^3 =7{,}8\cdot10^3\ \mathrm{kg/m^3} \]\[ \frac{7{,}8\cdot10^3\ \mathrm{kg/m^3}} {7{,}8\cdot10^2\ \mathrm{kg/m^3}}=10 \]

La primera densidad es diez veces la segunda.

La segunda equivale a 0,78 g/cm³, frente a 7,8 g/cm³ de la primera. El cociente no tiene unidad porque comparamos la misma magnitud.

5. De potencia y tiempo a energía

Un aparato consume una potencia constante de 1,5 kW durante 40 min. Toma el tiempo como 4,0·10¹ min y expresa la energía consumida en megajulios. Usa E = P·t, 1 W = 1 J/s y 1 MJ = 10⁶ J.

La relación E = P·t conecta magnitudes distintas. Una vez elegido ese modelo, convertimos las unidades del producto.

\[ E=1{,}5\ \mathrm{kW}\cdot4{,}0\cdot10^1\ \mathrm{min} \cdot\frac{1000\ \mathrm{W}}{1\ \mathrm{kW}} \cdot\frac{60\ \mathrm{s}}{1\ \mathrm{min}} \]\[ E=3{,}6\cdot10^6\ \mathrm{W\,s} \cdot\frac{1\ \mathrm{J}}{1\ \mathrm{W\,s}} \cdot\frac{1\ \mathrm{MJ}}{10^6\ \mathrm{J}} =3{,}6\ \mathrm{MJ} \]

40 min son 2/3 h. El consumo es 1,5 kW·(2/3 h) = 1,0 kWh, equivalente a 3,6 MJ.

6. Moléculas de oxígeno a partir de una masa

¿Cuántas moléculas hay en 16,0 g de O₂? Usa M(O₂) = 32,0 g/mol y \(N_\mathrm{A}\) = 6,02214076·10²³ mol⁻¹.

\[ n=16{,}0\ \mathrm{g\ O_2} \cdot\frac{1\ \mathrm{mol\ O_2}}{32{,}0\ \mathrm{g\ O_2}} =0{,}500\ \mathrm{mol\ O_2} \]\[ N=0{,}500\ \mathrm{mol\ O_2} \cdot\frac{6{,}02214076\cdot10^{23}\ \text{moléculas de O}_2} {1\ \mathrm{mol\ O_2}} \]\[ N\approx3{,}01\cdot10^{23}\ \text{moléculas de O}_2 \]

La muestra contiene medio mol de O₂, por lo que tiene la mitad de las moléculas de un mol. Contar átomos exigiría además multiplicar por dos.

9. Hoja de seguimiento

Marca el punto exacto en el que apareció el error. “Me he equivocado en la cuenta” aporta poca información; “no elevé el factor temporal” sí permite corregir el procedimiento.

Registro breve para el primer intento y la corrección.
Bloque Primer intento Corrección Segundo intento Error que no repetiré
Factores simples
Potencias
Unidades compuestas
Transferencia a Física
Transferencia a Química

10. Errores que conviene detectar

Orientar por memoria

Decidir “multiplico porque voy a una unidad pequeña” falla en unidades compuestas. Orienta por cancelación.

Olvidar el exponente

En \(\mathrm{cm^2}\), \(\mathrm{m^3}\) o \(\mathrm{s^{-2}}\), el factor completo debe llevar la misma potencia.

Mezclar magnitudes

Una equivalencia relaciona unidades de la misma magnitud. No se pasa de gramos a litros sin un dato físico adicional, como la densidad.

Borrar la sustancia

En Química, “mol de A” y “mol de B” no son intercambiables. La ecuación ajustada conecta ambas cantidades.

Redondear a mitad

Conserva cifras suficientes en la cadena y redondea al final según la precisión de los datos.

Dar por bueno el resultado

Las dimensiones pueden encajar y el número ser absurdo. Comprueba también orden de magnitud y contexto.

11. Ruta para continuar

Elige el siguiente paso según lo que necesites reforzar: las potencias de diez, la aplicación del método o la preparación para 1.º de Bachillerato.

Si ya conviertes bien pero te cuesta elegir una ecuación, continúa con el planteamiento de problemas con fórmulas, despejes y unidades.

Cuando el problema ya combina varias decisiones

En 4.º ESO y al comenzar Bachillerato, las unidades dejan de ser una cuenta aislada: aparecen dentro de cinemática, energía, electricidad y otros modelos físicos. En las clases trabajamos el planteamiento completo y corregimos el paso exacto en el que se rompe la cadena.

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12. Preguntas frecuentes

¿Qué es exactamente un factor de conversión?

Es una razón entre dos cantidades equivalentes expresadas con unidades distintas. Su valor es 1, de modo que cambia la escritura de la cantidad, no la cantidad física.

¿Cómo sé si debo multiplicar o dividir?

No hace falta decidirlo de memoria. Coloca la unidad que quieres eliminar en el lado opuesto al que ocupa en el dato; la orientación del factor determina la operación.

¿Por qué se eleva el factor en áreas y volúmenes?

Porque un área contiene dos factores de longitud y un volumen contiene tres. Al cambiar cada longitud, el factor aparece dos o tres veces.

¿Puedo usar la regla de 3,6 entre km/h y m/s?

Sí, después de comprender su origen: \(1000/3600=1/3{,}6\). La cadena de factores sigue siendo más segura cuando cambian varias unidades o aparecen potencias.

¿Los grados Celsius se convierten a kelvin con un factor?

No. Las dos escalas tienen el mismo tamaño de intervalo, pero distinto origen. Para temperaturas se usa \(T(\mathrm{K})=\theta(^{\circ}\mathrm{C})+273{,}15\).

¿Si la unidad final coincide, el resultado ya es correcto?

No necesariamente. La unidad correcta descarta muchos fallos, pero todavía hay que comprobar la equivalencia empleada, los exponentes, el cálculo y el orden de magnitud.

¿Pasar de gramos a moles es solo cambiar unidades?

No. La masa y la cantidad de sustancia son magnitudes distintas. Hace falta la masa molar de la sustancia. Se pueden encadenar factores y cancelar unidades, pero esa relación no es una equivalencia de unidades de valor 1.

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