How do you measure the diameter of a beaker using string and a ruler?

Place the beaker upside down on a pad. Position one end of the string at the edge of the base and extend it across to the opposite side. Mark both endpoints on the string with a marker, then remove it and measure the distance between marks using a ruler. Record this measurement as the diameter and repeat the process two more times for consistency.

What is the correct way to read the volume in a volumetric pipette?

The measurement is correct when the bottom of the meniscus aligns with the appropriate volume line marked on the pipette. A pipetter or bulb draws liquid into the pipette, and you must adjust the liquid level so the meniscus bottom sits exactly at the specified volume marking. Never pipette by mouth; always use a mechanical pipetter device.

Why is it important to repeat measurements multiple times in lab experiments?

Repeating measurements allows you to assess consistency and identify possible sources of error in your technique. Error can be introduced in any experiment, even when performed carefully and correctly. By taking multiple trials, you can evaluate the reliability of your results and understand the uncertainty in your experimental methods.

How does vacuum filtration separate solids from liquids using a Büchner funnel?

A Büchner funnel connects to a filter flask via a rubber adapter and attaches to a vacuum source. Filter paper is placed inside the funnel, and the solution is poured in. The vacuum pulls liquid through the filter paper into the flask below, while solids remain on the filter paper in the funnel, effectively separating the two components.

What does percent yield measure in a filtration experiment?

Percent yield equals the final mass of sand divided by the initial mass of sand, multiplied by 100. It measures the efficacy of your filtration technique. A percent yield closer to 100% indicates better filtration. Values above 100% suggest calculation errors, incorrect weighing, or incompletely dried sand.

How do you determine if your circumference measurements were accurate?

Plot measured circumference versus measured diameter on a scatter plot, then calculate expected circumference using the formula C=πD and plot both datasets. Fit linear best-fit lines to both sets of data and compare their slopes, intercepts, and r-squared values. If measurements were accurate, the two trend lines should closely match and resemble the circumference formula.

What personal protective equipment is required before beginning lab measurements?

Wear gloves, chemical splash goggles, and a lab coat before starting any lab exercise. Additionally, place a protective pad on the benchtop to prevent breakage of glassware during measurements. These precautions protect you from chemical exposure and minimize equipment damage during experimental procedures.

Mesure scientifique et compétences de laboratoire

Notions Préparation de l'instructeur Protocole étudiant

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La traduction des résultats expérimentaux de points de données en représentations visuelles, comme des graphiques, est essentielle pour déterminer la relation entre deux ou plusieurs propriétés. Ces propriétés sont appelées variables. Lorsqu’il y a deux variables, un graphique créé à partir des données est dit bidimensionnel. Le graphique a deux axes. La variable indépendante est tracée sur l’axe des abscisses, et la variable dépendante est tracée sur l’axe des ordonnées.

Prenons, par exemple, cet exemple de données pour la température et le volume d’un gaz. Le volume du gaz dépend de la température. Ainsi, nous tracerions la température mesurée sur l’axe des x et le volume sur l’axe des y.

Lorsqu’il y a plusieurs points de données avec la même valeur x, par exemple si nous mesurons le volume plusieurs fois à une même température, nous calculons également l’écart-type de ces mesures. L’écart-type est une valeur statistique, qui indique la quantité de variation présente dans un ensemble de valeurs.

L’écart-type est calculé à l’aide de cette formule, où n est le nombre de points de données, x bar est la valeur moyenne des points de données et x_i représente chaque point de données individuel. Vous pouvez calculer l’écart-type à la main, ou un tableur peut le calculer automatiquement. Plus l’écart-type est proche de 0, plus les points de données sont proches de la valeur moyenne. Si l’écart type est égal à 0, tous les points de données saisis ont la même valeur.

Regardons les valeurs moyennes et les écarts-types des mesures de volume à chaque température de notre ensemble de données. Nous pouvons résumer chaque ensemble de points de données comme la moyenne plus ou moins l’écart-type. Nous déterminons les valeurs significatives pour chaque moyenne à partir des mesures correspondantes et arrondissons les valeurs moyennes en conséquence.

L’écart-type de chaque groupe doit avoir le même nombre de décimales que la moyenne, nous arrondissons donc chaque écart-type au centième. Pour déterminer graphiquement la relation entre deux variables, nous pouvons ajuster les données avec une fonction de meilleur ajustement.

La fonction est générée automatiquement par un tableur et peut prendre la forme d’une ligne de tendance linéaire, d’une fonction polynomiale ou d’une fonction exponentielle ou logarithmique. Dans le cas de nos données de température et de volume, la relation est linéaire. Ainsi, les points de données sont ajustés par la régression linéaire des moindres carrés. Votre tableur renverra l’équation de la droite la mieux ajustée et une valeur r au carré. Plus la valeur du r au carré est proche de 1, meilleur est l’ajustement des données.

Ensuite, vous pouvez utiliser votre tableur pour trouver les écarts-types de la pente, l’ordonnée à l’origine et la valeur y calculée. Pour déterminer les chiffres significatifs des valeurs de l’équation, nous suivons une règle simple. Le dernier chiffre significatif de chaque valeur correspond à la première décimale significative de son écart-type.

Ainsi, nous arrondissons la pente au millième près et l’ordonnée à l’origine aux dixièmes près, et nous arrondissons les écarts-types pour correspondre. Notre pente est de 0,167 +/- 0,003 litre par Kelvin, et notre ordonnée à l’origine est de -40,6 +/- 1,2 litres. Toute valeur y calculée sera arrondie au dixième de seconde et sera de +/- 0,8 litre. Cette équation décrit la relation entre la température et le volume d’un gaz.

Dans cet atelier, vous allez créer un ensemble de données de variables dépendantes et indépendantes en mesurant le diamètre et la circonférence de différentes tailles de béchers. Vous allez ensuite utiliser ces données pour créer un nuage de points et effectuer une régression linéaire, en gardant à l'esprit l'importance des chiffres significatifs. Vous mettrez également en pratique des compétences de laboratoire, comme le filtrage et la mesure du volume à l'aide de pipettes, en prêtant attention à l'incertitude des mesures et de l'analyse.

Print Procedure Steps

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Source : Smaa Koraym de l’Université Johns Hopkins, MD, États-Unis

Mesure du diamètre et de la circonférence

L’erreur peut être introduite dans n’importe quelle expérience, même lorsque la technique est exécutée avec soin et correctement. Il est essentiel d’examiner de manière critique vos méthodes expérimentales lors de la réalisation de tout exercice de laboratoire afin de comprendre et d’évaluer l’incertitude. Dans cette partie du laboratoire, vous déterminerez une procédure pour mesurer la circonférence de différentes verreries, puis évaluerez les sources d'erreur dans vos mesures.

Pour commencer, mettez l’équipement de protection individuelle approprié, y compris des gants, des lunettes anti-éclaboussures de produits chimiques et une blouse de laboratoire.
Pose un tampon sur la paillasse pour éviter la casse de la verrerie. Retournez chaque bécher sur le coussin de manière à ce que la base du bécher soit face au plafond.
Placez une extrémité de la ficelle aussi près que possible du bord de la base et étendez la ficelle de l’autre côté du bécher pour mesurer le diamètre. Utilisez un marqueur pour marquer la corde, en étiquetant les bords.

Supprime la chaîne et utilise la règle pour mesurer la distance entre les extrémités marquées sur la chaîne. Notez le diamètre (et le volume) dans votre carnet. Répétez la mesure deux fois de plus.

Tableau 1 : Mesure du diamètre et de la circonférence

		Essai 1	Essai 2	Essai 3
bécher de 50 ml	Diamètre mesuré
Circonférence mesurée
Circonférence calculée
bécher de 100 ml	Diamètre mesuré
Circonférence mesurée
Circonférence calculée
bécher de 250 ml	Diamètre mesuré
Circonférence mesurée
Circonférence calculée
bécher de 400 ml	Diamètre mesuré
Circonférence mesurée
Circonférence calculée
bécher de 600 ml	Diamètre mesuré
Circonférence mesurée
Circonférence calculée
Circonférence mesurée vs. Diamètre	Circonférence calculée en fonction du diamètre
pente		pente
Ordonnée à l’origine		Ordonnée à l’origine
R²		R²

Cliquez ici pour télécharger le Tableau 1

Place une extrémité de la ficelle sur le bord du bécher et étends la ficelle autour du bécher pour mesurer la circonférence. note: Essayez de mesurer la circonférence à la même hauteur que vous avez mesuré le diamètre tout en gardant la corde aussi plate que possible.
Marquez la corde, mesurez la longueur à l’aide de la règle et notez la mesure de la circonférence dans votre carnet. Répétez la mesure deux fois de plus.
Collectez les mesures de diamètre et de circonférence pour chacune des différentes tailles de béchers et notez-les dans votre carnet.

Pipetting

Les pipettes sont des dispositifs volumétriques utilisés en laboratoire pour mesurer et administrer des volumes spécifiques de liquides. Il existe différents types de pipettes, mais celles que nous allons utiliser aujourd’hui sont appelées pipettes volumétriques. Ces pipettes en verre sont étiquetées avec les lettres « TD » et le volume, qui indique qu'elles sont conçues pour délivrer le volume de liquide à la température spécifiée. L’erreur est également répertoriée. La mesure est correcte lorsque le bas du ménisque se trouve à la ligne de volume appropriée. Une pipette ou une poire est utilisée pour aspirer le liquide dans la pipette. Dans cette partie du laboratoire, vous pratiquerez le pipetage à l’aide de différentes pipettes volumétriques et examinerez votre cohérence et les sources d’erreurs possibles. note: Vous ne devez jamais pipeter par la bouche.

Pour commencer, remplissez un bécher de 50 ml avec de l’eau du robinet.

Pesez la bouteille graduée vide de 10 ml sur la balance et notez le poids.

Tableau 2 : Pipetage de 10 mL d’eau

	pipette >5 mL	Pipette de 10 mL
	1ère mesure	2ème mesure	3ème mesure	1ère mesure	2ème mesure	3ème mesure
_{Masse vide de 10 mL cylindre gradué}(g)
_{Masse pleine cylindre gradué de 10 mL} (g)
Volume_d’eau (mL)
Masse_d’eau (g)
_{Masse vide cylindre gradué de 10 mL} (g)
_{Masse pleine cylindre graduée de 10 mL}(g)
Volume_d’eau (mL)
Masse_d’eau(g)

Cliquez ici pour télécharger le Tableau 2

Fixez une pipette de 5 ml sur le pipeteur et aspirez 5 ml d’eau. Ajustez le volume de manière à ce que le bas du ménisque se trouve à la ligne de mesure de 5 ml. Ensuite, versez l’eau dans le cylindre gradué de 10 ml.
Répétez l’opération pour ajouter encore 5 ml d’eau dans le cylindre gradué.
Lis le volume rempli sur le cylindre gradué et note-le dans ton carnet.
Ramenez le cylindre gradué dans la balance et enregistrez la nouvelle masse. Soustrayez la masse initiale de cette valeur pour obtenir la masse d’eau ajoutée à la verrerie.
Pesez la masse de la fiole jaugée vide de 10 ml et notez la valeur. À l’aide d’une pipette de 5 ml, mesurer 10 ml d’eau dans la fiole. Remettez le ballon dans la balance et enregistrez la nouvelle masse. Soustrayez la masse initiale pour obtenir la masse d’eau ajoutée.
Videz l’eau du cylindre gradué et du ballon jaugé et fixez la pipette de 10 ml au pipeteur.
Peser à nouveau le cylindre gradué vide. Ensuite, prélevez 10 ml d’eau à l’aide de la pipette et distribuez-la dans le cylindre gradué. Lisez le volume de liquide, notez-le dans votre carnet et déterminez la masse d’eau ajoutée.
Pesez à nouveau la fiole jaugée vide, puis mesurez 10 mL d’eau dans la fiole jaugée. Déterminez la masse d’eau ajoutée.
Continuez à pratiquer le pipetage en délivrant des volumes de liquide à la fois dans le cylindre gradué et dans la fiole jaugée. Répétez l’opération au moins trois fois pour chaque pipette et verre. Enregistrez toutes les mesures de volume et de masse afin de pouvoir déterminer la cohérence et la précision de votre technique.

Filtration sous vide
La filtration sous vide à l’aide d’un entonnoir de Büchner est une technique souvent utilisée pour séparer les solides des liquides. Un entonnoir Büchner est relié à un flacon filtrant à l’aide d’un adaptateur en caoutchouc, puis fixé à un vide à l’aide d’un tube en silicone. Une fois que le papier filtre est placé à l’intérieur de l’entonnoir, la solution y est versée. Le vide aspire le liquide dans le ballon avec les solides restant sur le papier filtre dans l’entonnoir. Dans cette partie du laboratoire, vous pratiquerez cette technique en filtrant le sable de l'eau à l'aide de la configuration de l'entonnoir Büchner. Vous vérifierez ensuite l’efficacité de votre technique en comparant le poids du sable avant et après filtration.
- Pour commencer, mettez le solde à zéro. Placez un bateau de pesée vide sur la balance et notez le poids dans votre carnet. Ensuite, tare la balance.
  Tableau 3 : Filtration sous vide
  
  Masse initiale de sable (g)
  Masse finale de sable (g)
  Rendement en pourcentage
  Cliquez ici pour télécharger le Tableau 3
- Retirez le bateau de pesée de la balance et utilisez la pelle pour transférer le sable dans le bateau de pesée. Remettez le bateau de pesée à la balance et vérifiez la masse.
- Ajoutez ou retirez du sable jusqu’à ce que vous ayez environ 3 g. Notez le poids comme masse initiale dans votre carnet.
- Obtenez environ 20 ml d’acétone dans un bécher étiqueté, en vous assurant de le couvrir d’un verre de montre lorsque vous le ramenez à votre poste de travail.
- Mesurez 20 mL d’eau déminéralisée à l’aide du cylindre gradué de 10 mL et versez l’eau dans le bécher de 100 mL.
- Obtenez une solution de colorant rouge et mesurez 5 mL de solution de colorant à l’aide de la pipette de 5 mL.
- Distribuez le colorant rouge dans votre bécher d’eau puis ajoutez-y le sable. Mélangez soigneusement le sable, le colorant et l’eau à l’aide d’un agitateur en verre.
- Configurez le système de filtration sous vide. Placez l’adaptateur en caoutchouc dans le goulot de la gourde filtrante et connectez le tube en silicone de l’aspirateur au bras cannelé de la fiole filtrante. Placez la tige de l’entonnoir Büchner dans l’adaptateur en caoutchouc et assurez-vous qu’elle est bien ajustée. Centrez le papier filtre à l’intérieur de l’entonnoir, puis allumez l’aspirateur pour commencer l’aspiration.
- Mélangez doucement votre mélange de sable tout en le versant lentement au centre du papier filtre. Utilisez votre tige d’agitation en verre pour diriger le mélange vers le centre de l’entonnoir. Grattez tout mélange de sable restant dans l’entonnoir à l’aide du policier en caoutchouc.
- Une fois que toute l’eau est passée par l’entonnoir, éteignez l’aspirateur. Assurez-vous qu’aucun sable n’a pénétré dans le filtrat dans le ballon. note: Si du sable pénétrait, le papier filtre n’était pas centré dans l’entonnoir. Recentrez le papier filtre, puis videz le filtrat dans le bécher et filtrez à nouveau la solution.
- Une fois la solution correctement filtrée, éteignez l’aspirateur et rincez le sable sur le papier filtre avec environ 3 à 5 mL d’eau déminéralisée. Allumez l’aspirateur pour éliminer l’eau et le colorant. Répétez l’étape de rinçage jusqu’à ce que tout le colorant rouge soit retiré du sable.
- Éteignez l’aspirateur et débranchez le flacon filtrant de la tubulure en silicone.
- Étiquetez le bécher de 600 ml comme « déchet aqueux » et versez le filtrat du ballon filtrant dans le bécher.
- Fixez à nouveau le flacon filtrant et le tube à l’entonnoir Büchner. Séchez davantage le sable en le rinçant avec 3 à 5 ml d’acétone. Allumez l’aspirateur pour aspirer le liquide dans la fiole filtrante. Répétez cette étape 1 à 2 fois de plus pour sécher complètement le sable.
- Pour la dernière étape de séchage, placez le grand bouchon en caoutchouc sur le dessus de l’entonnoir pendant environ 10 min.
- Étiquetez un bécher séparé pour les déchets organiques. Éteignez l’aspirateur, débranchez le tube de la fiole, retirez l’entonnoir et versez l’acétone dans la fiole de déchets organiques.
- Amène l’entonnoir et le papier filtre à la balance et tare un bateau de pesée propre.
- Retirez soigneusement le papier filtre de l’entonnoir et grattez le sable dans le bateau de pesée à l’aide du policier en caoutchouc. Pesez le sable et notez la masse comme « masse finale ».
- Après 5 min, mesurez à nouveau la masse et notez tout changement.
- Pour nettoyer du laboratoire, rincez les déchets aqueux dans l’évier. Versez les déchets organiques dans le contenant désigné à cet effet. Jetez le sable, le papier filtre et la ficelle à la poubelle. Rincez toute la verrerie usagée à l’eau du robinet et mettez-la à sécher.
Results
Maintenant que vous avez pratiqué la mesure, le pipetage et le filtrage, analysons vos techniques.
- Tout d'abord, regardons la cohérence des mesures de diamètre et de circonférence de votre bécher. Utilisez un tableur pour préparer un nuage de points de la circonférence mesurée en fonction du diamètre mesuré.
- Tracez le diamètre comme variable indépendante sur l’axe des x, et tracez la circonférence comme variable dépendante sur l’axe des y.
- Calculez la circonférence attendue pour chacun des diamètres mesurés à l’aide de l’équation suivante : C=πD
- Trace les valeurs de circonférence attendues en fonction du diamètre sur le même graphique.
- Ajustez les deux ensembles de données en utilisant un meilleur ajustement linéaire et déterminez la pente, l’ordonnée à l’origine et la valeur r au carré de la ligne d’ajustement. La pente et l’ordonnée à l’origine ont des chiffres plus significatifs que la mesure originale. Nos mesures n’étaient précises qu’au dixième près. Ainsi, l’équation est ajustée à y = 2,9x + 2,1.
- Si vos mesures de circonférence étaient précises, les deux lignes de tendance devraient correspondre étroitement, et l’équation de la ligne de tendance devrait correspondre étroitement à la formule de la circonférence. Vous pouvez voir ici notre mesure de la circonférence, et que notre ligne de meilleur ajustement comporte une erreur.
- Voyons maintenant vos compétences en pipetage. N’oubliez pas que nous avons utilisé une pipette de 5 ml et une pipette de 10 ml pour mesurer 10 ml d’eau dans un cylindre gradué de 10 ml, puis nous avons mesuré le poids.
- D’abord, soustrayez la masse du cylindre gradué vide du cylindre gradué contenant de l’eau pour obtenir la masse des 10 mL d’eau.
- Ici, nous montrons les résultats de deux essais pour les pipettes de 5 ml et 10 ml. Comme la densité de l’eau est de 1 g/mL, 10 mL d’eau ont une masse de 10 g. La mesure de 10 mL d’eau était assez précise à l’aide de l’un ou l’autre volume de pipette, la pipette de 5 mL étant légèrement plus précise.
- Pour analyser la qualité de filtration du sable à l’aide de la configuration de l’entonnoir de Büchner, calculez le pourcentage de rendement. Le rendement en pourcentage est égal à la masse finale de sable, ou au rendement réel, divisé par la masse initiale de sable, ou le rendement théorique, multiplié par 100.
  - Ici, nous montrons les résultats de notre filtration, où le rendement en pourcentage est égal à environ 75 %. Plus le pourcentage de rendement est proche de 100 %, meilleure est la filtration. note: Si votre rendement en pourcentage est supérieur à 100 %, il se peut qu’il y ait une erreur dans votre calcul, que le sable ait été pesé incorrectement ou que le sable n’ait pas été complètement sec lors de la pesée.