Matavimai ir skaičiavimai

Šioje temoje susipažįstama su Tarptautine vienetų sistema (SI), dažniausiai chemijoje naudojamais matavimo vienetais, daugikliais bei priešdėliais. Taip pat išmokstama apie matavimo paklaidas, reikšminius skaitmenis ir kaip teisingai užrašyti bei apdoroti matavimo duomenis, įvertinant matavimų preciziškumą ir tikslumą.

Aritmetiniai veiksmai su apytiksliais skaičiais
Atliekant aritmetinius veiksmus su apytiksliais skaičiais, svarbu atsižvelgti į reikšminių skaitmenų skaičių. Sudedant ir atimant, po kablelio paliekama tiek skaitmenų, kiek jų mažiausiai turi dėmuo, turinys arba atėminys. Dauginant ir dalijant, paliekama tiek reikšminių skaitmenų, kiek mažiausiai jų turi daugiklis, dalinys ar daliklis. Atliekant daug veiksmų, tarpiniai rezultatai apvalinami paliekant vienu reikšminiu skaitmeniu daugiau, nei reikia galutiniame atsakyme.
Daugikliai ir priešdėliai matavimuose
Norint patogiai atlikti aritmetinius veiksmus su labai didelėmis ar mažomis skaitinėmis vertėmis, naudojami daugikliai ir priešdėliai. Priešdėlis pridedamas prie matavimo vieneto, o skaitinė vertė dauginama iš atitinkamo daugiklio. Pavyzdžiui, \(5000 \text{ g} = 5 * 10^3 \text{ g} = 5 \text{ kg}\) (kilo-); \(0,0081 \text{ l} = 8,1 * 10^{-3} \text{ l} = 8,1 \text{ ml}\) (mili-).
Matavimai chemijoje: įvadas
Chemija, kaip ir kiti mokslai, remiasi matavimais ir skaičiavimais.
Matavimo duomenų užrašymas ir reikšminiai skaitmenys
Skaičiai gali būti tikslūs (pvz., 5 mėgintuvėliai) arba apytiksliai (pvz., 45 g geležies). Apytikslio skaičiaus tikslumą nurodo reikšminiai skaitmenys. Reikšminių skaitmenų taisyklės: 1) Visi skaitmenys, nelygūs nuliui, yra reikšminiai. 2) Nuliai skaičiaus viduryje arba gale po kablelio yra reikšminiai. 3) Nuliai skaičiaus pradžioje yra nereikšminiai. 4) Sveikųjų skaičių nuliai, po kurių nėra kitų skaitmenų, paprastai yra nereikšminiai. Pavyzdžiui, 0,0040600 turi 5 reikšminius skaitmenis, o 40600 – dažniausiai 3. Norint parodyti, kad visi skaitmenys reikšminiai, naudojama standartinė išraiška (pvz., 100 su visais reikšminiais skaitmenimis \(= 1,00 * 10^2\)).
Matavimo paklaidos: sistemingosios ir atsitiktinės
Bet koks matavimas turi paklaidą – skirtumą tarp išmatuotos ir tikrosios vertės. Paklaidos skirstomos į sistemingąsias ir atsitiktines. Sistemingoji paklaida atsiranda dėl prietaiso netikslumo, netinkamų sąlygų ar kitų nuolatinių veiksnių. Ją galima sumažinti pašalinus priežastį. Prietaiso paklaida dažnai nurodoma instrukcijoje. Jei nenurodyta, skaitmeninių prietaisų paklaida lygi mažiausiam verčių skirtumui, o paprastų – pusei mažiausios padalos vertės. Atsitiktinė paklaida atsiranda dėl nenuspėjamų veiksnių. Ji mažinama atliekant pakartotinius matavimus ir skaičiuojant aritmetinį vidurkį: \(X = (\text{Išmatuotųjų verčių suma}) / (\text{Matavimų skaičius})\). Kuo daugiau matavimų, tuo vidurkis artimesnis tikrajai vertei. Absoliučioji paklaida parodo, kiek išmatuota vertė skiriasi nuo tikrosios (arba vidurkio, jei tikroji vertė nežinoma).
Matavimo preciziškumas ir tikslumas
Preciziškumas apibūdina pakartotinių matavimų rezultatų artumą ir yra susijęs su atsitiktine paklaida. Tikslumas apibūdina išmatuotos vertės artumą tikrajai vertei ir yra susijęs su sistemingąja paklaida. Didelis preciziškumas, bet mažas tikslumas rodo sistemingąją paklaidą. Didelis tikslumas, bet mažas preciziškumas rodo atsitiktinių veiksnių įtaką. Ne visada reikalingi labai tikslūs matavimai – svarbu įvertinti situaciją ir pasirinkti tinkamą tikslumo lygį.
SI vienetai ir jų taikymas chemijoje
Cheminiuose eksperimentuose dažnai matuojami fizikiniai dydžiai, tokie kaip tūris, temperatūra, masė. Kiekvienas fizikinis dydis turi skaitinę vertę ir matavimo vienetą (pvz., 50 ml, kur tūris yra fizikinis dydis, 50 - skaitinė vertė, o ml - matavimo vienetas). SI sistemoje yra pagrindiniai (metras, kilogramas, sekundė, kelvinas, molis) ir išvestiniai (džaulis, paskalis) vienetai. Taip pat naudojami ir nesisteminiai vienetai (angstremas, litras, Celsijaus laipsnis, baras, atmosfera). Masė chemijoje dažnai reiškiama gramais (\(g\)), o tankis – gramais kubiniam centimetrui (\(g/cm^3\)).
Skysčių tūrio matavimas ir tikslumas
Skysčių tūris matuojamas graduotais indais (matavimo cilindrais, kolbomis, pipetėmis). Svarbu atsižvelgti į indo padalos vertę – kuo ji mažesnė, tuo tikslesnis matavimas. Matuojant tūrį, meniskas (skysčio paviršiaus išlinkimas) turi būti akių lygyje. Jei skystis drėkina indo sieneles (pvz., vanduo), žiūrima į įgaubtojo menisko apatinę dalį; jei nedrėkina (pvz., gyvsidabris) – į iškilojo menisko viršutinę dalį. Skysčių tūris priklauso nuo temperatūros, todėl matavimai turi būti atliekami panašioje temperatūroje.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com