היכולת לחזור על ניסוי ולקבל את אותן תוצאות, או יכולת שחזור, חיונית במחקר מדעי. עם זאת, זה בלתי אפשרי לחזור על ניסוי אם אתה לא יודע איך עשי…
במחקר מדעי, יכולת השחזור של ניסוי חשובה ביותר. לפיכך, שמירה על מחברת מעבדה עם רישומים פרוצדורליים מפורטים יחד עם טכניקות מעבדה נכונות מסייעת לשחזר ממצאים ניסיוניים.
לדוגמה, מדידות פשוטות, כמו נפח נוזל, חייבות להתבצע באמצעות כלי זכוכית מתאימים כדי להבטיח דיוק. מדדו תמיד נפח באמצעות כלי זכוכית נפחיים, כמו צלוחיות נפחיות, גליל מדורג או פיפטה נפחית. הנפח נמדד בתחתית המניסקוס.
סימוני נפח על כוסות וצלוחיות ארלנמאייר אינם מדויקים ומשמשים כהנחיות בלבד. בעת בחירת כלי הזכוכית הנפחיים, בחר את המיכל הקטן ביותר האפשרי עבור הנפח הדרוש. כלי זכוכית נפחיים מכוילים לספק או להכיל.
מיכלים המכוילים למסירה נועדו לספק את הנפח המוצהר מתוך הבנה שכמות קטנה של נוזל תישאר בכלי הזכוכית לאחר ריקונם. במקרה זה, אין צורך להסיר את הנוזל הנותר או יותר מהנפח הרצוי יתרוקן. כלי זכוכית המכוילים להכיל יחזיקו ויספקו את הנפח המוצהר, אך ידרשו שהנוזל שנותר יישפך החוצה כך שהנפח המלא יתקבל.
אנו מודדים כדי לקבל ערך אמיתי. עם זאת, תמיד תהיה רמה מסוימת של אי ודאות וטעות. הערך הנמדד הוא האומדן הטוב ביותר שלנו לערך האמיתי, שלעתים קרובות אינו ידוע לנו. שגיאה היא ההפרש בין הערכים הנמדדים לערכים בפועל. אי-ודאות מדידה מתארת את הטווח שבו אנו חושבים שסביר להניח שהערך האמיתי נמצא. בעת רישום מדידות, חשוב לשמור על מספר מתאים של דמויות משמעותיות.
דמויות משמעותיות הן הספרות במדידה הנושאות משמעות. הספרה האחרונה שנרשמה מגדירה את רמת אי הוודאות. כל המספרים מלבד אפסים מובילים ונגררים הם משמעותיים. ואפסים נגררים הם משמעותיים כאשר יש נקודה עשרונית לפניהם.
לדוגמה, במדידת אורך באמצעות סרגל, אנו רואים שהאורך הוא לפחות אינץ' אחד, אך בהחלט לא 2 אינץ'. אז, הספרה המשמעותית הראשונה היא אחת. סימן השנתות הבא מייצג 0.1 אינץ' וגם הוא משמעותי.
הקלטה של 1.1 אינץ' כוללת שתי ספרות משמעותיות ומרמזת כי אי הוודאות נמצאת במקום העשירי. עם זאת, הרוחב האמיתי נמצא בין שני סימני שנתות. לכן, אי הוודאות נמצאת כאן במקום המאתיים שכן האורך מדווח כ -1.15 אינץ '.
בעת ביצוע חישובים באמצעות ערכים נמדדים, זכור לא לבצע חישובים לרזולוציה גבוהה יותר מאשר המדידה המקורית. ספרות נוספות אלה אינן משמעותיות ואין לכלול אותן. לדוגמה, כאשר מחשבים את שטח הריבוע עם אורך צד של 1.15, אנו רואים כי לאורך יש שלוש דמויות משמעותיות. לכן, התשובה צריכה לכלול גם שלוש דמויות משמעותיות.
השטח המחושב של 1.3225 אינץ' בריבוע כולל חמש ספרות ומכניס ודאות לחישוב שלא היה שם במדידה המקורית. לפיכך, השטח הנכון הוא 1.32 אינץ 'בריבוע.
במעבדה זו, תוכלו לתרגל מיומנויות מעבדה נכונות על ידי מדידת צפיפות של ביצה וניצול נתונים משמעותיים בחישובים ובהקלטות שלך. בנוסף, תתרגל שמירת רשומות במחברת המעבדה שלך ותבחן את דיוק המדידות עם כלי זכוכית נפחיים.
במחקר מדעי, יכולת השחזור של ניסוי חשובה ביותר. לפיכך, שמירה על מחברת מעבדה עם רישומים פרוצדורליים מפורטים יחד עם טכניקות מעבדה נכונות מסייעת לשחזר ממצאים ניסיוניים.
לדוגמה, מדידות פשוטות, כמו נפח נוזל, חייבות להתבצע באמצעות כלי זכוכית מתאימים כדי להבטיח דיוק. מדדו תמיד נפח באמצעות כלי זכוכית נפחיים, כמו צלוחיות נפחיות, גליל מדורג או פיפטה נפחית. הנפח נמדד בתחתית המניסקוס.
סימוני נפח על כוסות וצלוחיות ארלנמאייר אינם מדויקים ומשמשים כהנחיות בלבד. בעת בחירת כלי הזכוכית הנפחיים, בחר את המיכל הקטן ביותר האפשרי עבור הנפח הדרוש. כלי זכוכית נפחיים מכוילים לספק או להכיל.
מיכלים המכוילים למסירה נועדו לספק את הנפח המוצהר מתוך הבנה שכמות קטנה של נוזל תישאר בכלי הזכוכית לאחר ריקונם. במקרה זה, אין צורך להסיר את הנוזל הנותר או יותר מהנפח הרצוי יתרוקן. כלי זכוכית המכוילים להכיל יחזיקו ויספקו את הנפח המוצהר, אך ידרשו שהנוזל שנותר יישפך החוצה כך שהנפח המלא יתקבל.
אנו מודדים כדי לקבל ערך אמיתי. עם זאת, תמיד תהיה רמה מסוימת של אי ודאות וטעות. הערך הנמדד הוא האומדן הטוב ביותר שלנו לערך האמיתי, שלעתים קרובות אינו ידוע לנו. שגיאה היא ההפרש בין הערכים הנמדדים לערכים בפועל. אי-ודאות מדידה מתארת את הטווח שבו אנו חושבים שסביר להניח שהערך האמיתי נמצא. בעת רישום מדידות, חשוב לשמור על מספר מתאים של דמויות משמעותיות.
דמויות משמעותיות הן הספרות במדידה הנושאות משמעות. הספרה האחרונה שנרשמה מגדירה את רמת אי הוודאות. כל המספרים מלבד אפסים מובילים ונגררים הם משמעותיים. ואפסים נגררים הם משמעותיים כאשר יש נקודה עשרונית לפניהם.
לדוגמה, במדידת אורך באמצעות סרגל, אנו רואים שהאורך הוא לפחות אינץ' אחד, אך בהחלט לא 2 אינץ'. אז, הספרה המשמעותית הראשונה היא אחת. סימן השנתות הבא מייצג 0.1 אינץ' וגם הוא משמעותי.
הקלטה של 1.1 אינץ' כוללת שתי ספרות משמעותיות ומרמזת כי אי הוודאות נמצאת במקום העשירי. עם זאת, הרוחב האמיתי נמצא בין שני סימני שנתות. לכן, אי הוודאות נמצאת כאן במקום המאתיים שכן האורך מדווח כ -1.15 אינץ '.
בעת ביצוע חישובים באמצעות ערכים נמדדים, זכור לא לבצע חישובים לרזולוציה גבוהה יותר מאשר המדידה המקורית. ספרות נוספות אלה אינן משמעותיות ואין לכלול אותן. לדוגמה, כאשר מחשבים את שטח הריבוע עם אורך צד של 1.15, אנו רואים כי לאורך יש שלוש דמויות משמעותיות. לכן, התשובה צריכה לכלול גם שלוש דמויות משמעותיות.
השטח המחושב של 1.3225 אינץ' בריבוע כולל חמש ספרות ומכניס ודאות לחישוב שלא היה שם במדידה המקורית. לפיכך, השטח הנכון הוא 1.32 אינץ 'בריבוע.
במעבדה זו, תוכלו לתרגל מיומנויות מעבדה נכונות על ידי מדידת צפיפות של ביצה וניצול נתונים משמעותיים בחישובים ובהקלטות שלך. בנוסף, תתרגל שמירת רשומות במחברת המעבדה שלך ותבחן את דיוק המדידות עם כלי זכוכית נפחיים.
View the full transcript and gain access to JoVE Lab Manual videos
Q1: Why is it important to use the correct glassware when measuring liquid volume?
Using proper volumetric glassware like graduated cylinders and volumetric pipettes ensures accurate measurements essential for reproducibility. Beakers and Erlenmeyer flasks have volume markings that serve only as guidelines and are not calibrated for precision. Accurate measurements are critical because they directly affect experimental results and the ability to repeat findings.
Q2: How do you correctly read the volume of liquid in graduated glassware?
Volume is measured at the bottom of the meniscus, the curved liquid surface in glass containers. Read the measurement by viewing the liquid surface from the side at eye-level to avoid parallax error. Looking from above or below will cause the liquid level to appear higher or lower than it actually is, leading to inaccurate readings.
Q3: What is the difference between glassware calibrated to contain versus deliver?
Glassware calibrated to contain (TC) holds the specified volume when filled to the mark but leaves liquid behind when poured out; you must pour out all liquid to receive the full volume. Glassware calibrated to deliver (TD) dispenses only the specified volume and should not be emptied completely. Volumetric flasks are typically TC, while pipettes are typically TD.
Q4: What are significant figures and why do they matter in lab measurements?
Significant figures are the digits in a measurement that carry meaning and reflect the precision of your equipment. The last digit recorded defines the level of uncertainty. All numbers except leading and trailing zeros are significant; trailing zeros are significant when preceded by a decimal point. Proper significant figures prevent false certainty in calculations.
Q5: How many significant figures should a calculated result have?
A calculated value must have the same number of significant figures as the least precise measurement used in the calculation. For example, multiplying 1.15 inches by 1.15 inches yields 1.3225 square inches, but should be reported as 1.32 square inches to match the three significant figures in the original measurement. Reporting extra digits introduces false precision.
Q6: Why should you select the smallest volumetric container possible for your needed volume?
Selecting the smallest appropriate container maximizes measurement precision and accuracy. Larger containers have larger increments between markings, reducing the precision of your measurement. Using the smallest suitable volumetric glassware ensures you can measure your desired volume with the greatest possible accuracy for your experiment.
Q7: What role does a lab notebook play in ensuring experimental reproducibility?
A detailed lab notebook records procedural steps, measurements, and equipment used, making it possible to reproduce experiments and verify results. Without comprehensive records, other scientists cannot replicate your work or verify your findings. Proper record-keeping combined with correct lab techniques ensures that experimental results can be consistently reproduced.