일반화학실험 - 질량 측정과 액체 옮기기
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작성일 22-03-13 15:07
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◆목적
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측定義(정의) 정확도는 實驗자의 훈련에 따라 얼마든지 improvement할 수 있지만, 정밀도를 높이려면 값이 비싼 기구와 훨씬 복잡하고 주의를 필요로 하는 實驗 방법을 사용해야 하기 때문에 많은 시간과 노력, 그리고 비용이 필요하다. 따라서 實驗에서 원하는 정밀도에 따라 적절한 기구를 선택해야 하고, 그 기구의 정확한 사용법을 충분히 익혀서 재현성이 있는 측정(測定) 값을 얻을 수 있도록 훈련해야 한다.
화학은 자연 현상에 대한 정확한 觀察(관찰) 과 측정(測定) 을 체계적으로 정리(arrangement)하여 논리적인 해석을 추구함으로써 자연 법칙을 이해하려는 분야이다.
화학 실험에서 가장 기본이 되는 물리양인 질량과 부피를 측정하여 실험값의 불확실성 및 유효 숫자의 처리 방법에 대하여 배우기로 한다. 또, 0.3250이라고 적은 값에서도 앞의 0은 단순히 자리수를 표시하지만 마지막의 0은 불확실도가 포함되어 있는 측정(測定) 값의 결과를 표시한다.
자연과학 분야에서 측정(測定) 값을 표시할 때는 마지막 자리의 숫자는 불확실하고, 그 앞의 숫자는 확실하도록 적는다. 자신의 實驗 목적에 맞는 정밀도를 가진 기구를 선택하여 사용하는 것이 경제적으로나 시간적으로도 효율적이다. 따라서 불확실도가 포함된 숫자까지를 포함한 유효숫자의 개수가 많을수록 정밀한 측定義(정의) 결과임을 바로 알 수 있따 예를 들어 0.1 g까지 측정(測定) 할 수 있는 어림저울을 사용할 경우에는 소수점 아래 첫째 자리에 불확실도가 포함되어 있어서 12.5 g과 같이 적어야 한다. 그러나 측定義(정의) 정밀도는 같은 實驗을 N번 반복해서 얻은 측정(測定) 값 χi 으로 부터 얻은 불확실도(표준편차)를 이용해서 나타낼 수 있따
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화학 實驗에서 觀察(관찰) 은 색깔의 변화, 고체의 생성, 기체의 발생 등과 같은 정성 적인 것도 있지만, 화학 實驗의 the gist은 역시 부피, 질량, 온도와 같은 물리량을 정확하게 측정(測定) 하는 것이다. (1) 불확실도
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實驗에서 얻게 되는 결과는 사용하는 기구와 측정(測定) 방법에 따라서 조금씩 달라서 참값과는 차이가 있게 된다 實驗 값의 차이(오차)는 實驗자의 측정(測定) 능력에 의해서 결정되는 정확성의 부족에 의한 부분과 측정(測定) 에 사용하는 기구, 측定義(정의) 방법, 또는 측정(測定) 環境(환경)에 의하여 어쩔 수 없이 발생하는 정밀도의 부족에 의한 부분으로 구별된다 예를 들어서 어떤 實驗자가 유기 기구에 새겨진 눈금을 읽는 방법을 확실하게 모르고, 물의 메니스커스 밑 부분의 눈금을 읽는다면 정확도가 떨어진 측정(測定) 이 될 것이다. 반대로 0.1 g 까지 읽을 수 있는 어림저울 대신 0.0001 g 까지 읽을 수 있는 화학저울을 사용하면 훨씬 정밀한 측정(測定) 을 할 수 있따
(2) 유효 숫자
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레포트 > 자연과학계열
◆목적 화학 실험에서 가장 기본이 되는 물리양인 질량과 부피를 측정하여 실험값의 불확실성 및 유효 숫자의 처리 방법에 대하여 배우기로 한다. 예를 들어 1200이라고 적은 숫자는 유효 숫자가 2개이지만 1.200×10-3이라고 적은 값의 유효 숫자는 4개가 된다 즉 첫 번째 경우에서의 0은 단순히 자리수를 표시하기 위한 것이고 두 번째 경우에서 마지막의 0은 불확실도가 포함되어 있는 측정(測定) 값의 결과를 표시하는 것이다. 따라서 화학 實驗에서의 觀察(관찰) 과 측정(測定) 은 화학을 배우는 첫 단계라고 할 수 있으며 觀察(관찰) 과 측定義(정의) 결과는 즉시 實驗 노트에 정확하게 적어두고, 實驗이 끝난 후에 이것을 근거로 實驗의 내용을 정확하게 분석해야 한다.
유효 숫자를 세는 방법과 이를 이용하여 계산하는 방법을 다시 한 번 정리(arrangement)하면 아래와 같다.
이런 방법을 사용할 때 한 가지 주의해야 할 점은 숫자의 크기(자리수 표시)를 나타내기 위해 붙이는 0과 측정(測定) 에서 얻은 0을 구분해야 한다는 점이다. 12.5 g으로 나타낸 측정(測定) 값은 3개의 유효 숫자를 갖는다. 어림저울을 사용한 측정(測定) 값을 12.5425 g과 같이 적으면 마치 화학저울을 사용한 측정(測定) 값으로 이해될 수 있으므로 주의해야 한다.
설명
측定義(정의) 정밀도를 확실하게 나타내기 위해서는 평균값과 함께 표준편차를 표시해야 하지만, 과학 분야에서 흔히 사용하는 측정(測定) 값을 표시하는 방법만으로도 측정(測定) 값의 정밀도를 짐작할 수 있따
다. 예를 들어 금반지의 질량을 0.1 g 정도의 정밀도로 측정(測定) 할 경우에는 반지의 겉에 먼지나 손때가 묻어도 측정(測定) 에 아무런 effect(영향) 을 주지 않겠지만, 화학저울을 사용하여 0.0001 g 까지 측정(測定) 하려면 먼지와 손때가 묻어있을 때와 그렇지 않을 경우에는 측정(測定) 값이 달라지기 때문에 훨씬 세심한 주의가 필요하고, 특정 과정도 그만큼 더 복잡하게 될 것이다. 이러한 물리량을 측정(測定) 하기 위해 눈금이 새겨진 유리 기구, 저울 또는 온도계와 같은 기구를 사용하며, 기구의 정밀도와 취급방법에 따라 측정(測定) 결과가 조금씩 달라진다.
대부분의 경우에는 참값을 알 수 없기 때문에 측定義(정의) 정확도를 확실하게 나타낼 수 있는 방법은 없다.
