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Dans cette vidéo, nous allons nous entraîner à identifier les appareils de mesure et à décrire des méthodes de mesure exactes et fiables pour des expériences données. Avant de commencer à examiner en détail différents types d’appareil, il est important de s'assurer que nous comprenons tous la différence entre l'exactitude et la précision dans un contexte scientifique.
L'exactitude est la proximité des résultats de mesure avec la valeur réelle. D'autre part, la précision est la proximité de vos différentes mesures les unes par rapport aux autres. Illustrons les différences entre l'exactitude et la précision avec quelques exemples.
Une façon courante d’expliquer ces concepts est d’utiliser un jeu de fléchettes. Imaginez que vous lanciez trois fléchettes sur une cible. L’exactitude serait une mesure de la proximité de vos fléchettes par rapport à la cible, qui se trouve au centre de la plaque, tandis que la précision correspondrait à la proximité de vos trois fléchettes les unes par rapport aux autres.
Sur cette première cible de fléchettes, vous pouvez voir que nos trois fléchettes sont très proches du centre. Cela signifie que nos fléchettes sont exactes. De plus, les trois fléchettes sont très proches les unes des autres, ce qui signifie qu’elles sont également précises. Voyons un autre exemple. Cette fois, lorsque nous regardons nos trois fléchettes, nous pouvons voir qu’aucune d’elles n’est proche du centre. Cela signifie que nos fléchettes ne sont pas exactes. Cependant, les trois fléchettes sont proches les unes des autres, donc elles sont précises.
Voyons maintenant notre troisième exemple. Bien que nos trois fléchettes ne soient pas exactement au centre, elles se situent en moyenne en un point du centre. Parce que la moyenne de nos mesures est sur le point central, nos résultats sont exacts. Cependant, nos fléchettes ne sont pas proches les unes des autres, donc ces résultats ne sont pas précis. Et enfin, nous avons trois fléchettes qui ne sont ni près du centre ni proches les unes des autres. Donc, ces résultats ne sont ni exacts ni précis.
Voyons cela d’une autre manière. Imaginons que nous effectuons une expérience et que les résultats que nous enregistrons sont des nombres compris entre 1,3 et 1,6. Peu importe ce que nous enregistrons pour cela. Et imaginons que la valeur réelle est 1,45, pour des raisons d’argumentation. Si nous faisions trois enregistrements comme celui-ci, nous dirions que nos résultats sont à la fois exacts, parce qu’ils sont proches de la valeur réelle, et précis, parce qu’ils sont proches l’un de l’autre.
Si nous avions des résultats comme celui-ci, nous dirions qu’ils sont exacts parce qu’ils font la moyenne environ de la valeur réelle, mais ils ne sont pas précis parce que nos valeurs ne sont pas similaires les unes aux autres. Cependant, nous considérons que des résultats comme celui-ci ne sont pas exacts, car ils sont loin d’être proches de la valeur réelle. Mais ils sont précis car proches les unes des autres. Et des résultats comme celui-ci ne seraient ni exacts ni précis.
Maintenant que nous comprenons la différence entre exactitude et précision, commençons par examiner quelques appareils scientifiques. Tout d’abord, examinons différentes façons de mesurer un solide. Bien sûr, la meilleure façon de mesurer un solide est d’utiliser une balance. En fait, il existe différents types de balances en fonction de ce que vous pesez. Les balances les plus courantes que vous pourriez rencontrer sont des balances qui sont exactes à deux décimales près et parfois des balances qui sont exactes à quatre décimales près. C’est la raison pour laquelle, on entend souvent parler d’une balance à deux chiffres et à quatre chiffres.
La balance à deux chiffres est celle qui est idéale pour la majorité du travail que vous effectuerez. D’autre part, la balance à quatre chiffres est utilisée pour un travail très exact ou lorsque vous devez peser une très petite quantité de quelque chose. Vous pouvez faire la différence en regardant le nombre de décimales affichées. Vous remarquerez également qu’une balance à quatre chiffres comporte une carcasse autour d’elle. En effet, lors de mesures de masse aussi exactes, tout flux d’air au-dessus de la balance peut perturber la lecture. Donc, pour lutter contre cela, nous mettons une carcasse de protection. Ceci est, bien sûr, transparent, de sorte que vous pouvez toujours lire la valeur sur l’écran de la balance.
Voyons maintenant comment utiliser correctement l’une de ces balances. La première étape consiste à placer votre récipient de mesure sur votre balance. Vous devez toujours utiliser un récipient à col large pour peser le produit. Un bécher serait bien, par exemple, ou une nacelle de pesée serait encore mieux. Mais vous ne devez pas utiliser quelque chose avec un col étroit comme un erlenmeyer, par exemple. Cela permet de réduire le risque que vous renversez votre solide sur le banc, car cela pourrait créer un danger et entraîner un gaspillage. Les nacelles de pesée sont spécifiquement conçues à cet effet.
Vous pouvez obtenir des nacelles en papier d’aluminium, par exemple. Elles sont livrées avec une languette pratique pour les transporter et sont également flexibles afin que vous puissiez les plier pour ajouter facilement votre solide dans un récipient de réaction. Vous pouvez également obtenir des nacelles en plastique flexibles. Elles sont utiles car vous pouvez peser dans un joli outil à large col, puis l’enrouler en forme de paille pour pouvoir l’insérer facilement dans un récipient de réaction à col étroit et y mettre tout votre solide sans le renverser.
Une fois que le récipient est déposé sur votre balance, vous devez mettre l’affichage à zéro. Pour ce faire, il y aura généralement un bouton bien visible indiquant zéro ou “tare” sur le devant de votre balance. Maintenant, nous sommes en mesure de peser notre substance. Vous pouvez le faire en mettant simplement le solide dans la nacelle de pesée, alors que elle est sur la balance, à l’aide d’une spatule. Mais ce n’est pas vraiment la meilleure pratique.
Il est préférable de retirer la nacelle de la balance pour y mettre votre solide, puis de la replacer sur la balance. Cela vous évite de laisser tomber un solide sur le banc de la balance, ce qui pourrait endommager le plateau de la balance ou les ressorts situés en dessous. Vous répétez simplement ce processus en retirant la nacelle de la balance, en ajoutant un peu plus, puis en replaçant la nacelle sur la balance jusqu’à atteindre la masse souhaitée. Une fois que vous avez atteint votre quantité finale souhaitée, assurez-vous d’enregistrer exactement votre masse finale en fonction de la balance. Donc, c’est comme cela que nous mesurons un solide, mais qu’en est-il d’un liquide ?
Nous avons une variété d’options de verrerie si nous voulons mesurer un liquide. L’appareil le plus couramment utilisé pour mesurer un liquide est peut-être l’éprouvette graduée, parfois appelé éprouvette de mesure. Les éprouvettes graduées sont de différentes tailles, par exemple, un millilitre, cinq millilitres, 15 millilitres, etc. Sélectionnez la taille la plus appropriée pour la quantité de liquide que vous voulez. Si vous avez besoin d’un demi-millilitre, par exemple, vous devriez probablement utiliser la plus petite eprouvette d’un millilitre. Vous devez le remplir à moitié à 0,5 millilitre, puis le vider dans votre récipient de réaction.
Si vous deviez mesurer 3 millilitres, vous pouvez utiliser la plus petite éprouvette, celle de trois millilitres, mais cela pourrait devenir un peu fastidieux. Il sera beaucoup plus pratique d’utiliser l’éprouvette de 5 millilitres. Vous pouvez également utiliser l’éprouvette de 15 millilitres. Et ce ne serait pas faux, mais c’est plus difficile. Parce que vous avez une éprouvette aussi grande et que vous n’ajoutez qu’une petite quantité de liquide, il est plus difficile de lire les mesures. Donc, l’éprouvette de cinq millilitres serait très pratiques.
Voyons comment nous lisons les mesures. Voici un gros plan d’une éprouvette de mesure. Maintenant, ajoutons notre liquide. Comment lirions-nous ce volume ? La règle que nous utilisons est que nous lisons toujours du bas de notre ménisque. Le ménisque représente la partie courbe de la surface de notre liquide. Vous pouvez voir que notre ménisque est plus haut au voisinage de la surface de notre éprouvette, mais il faut placer l'œil au bas du ménisque pour lire la valeur. Dans ce diagramme, nous pouvons voir que le bas de notre ménisque est en ligne avec cette graduation, donc ce volume serait de 1,2 millilitres.
Nous utilisons la même technique pour mesurer le volume à l’aide d’une pipette. Il existe deux principaux types de pipettes en verre: volumétrique et graduée. Les pipettes volumétriques existent en différentes tailles et sont bonnes pour mesurer les volumes fixés, par exemple, 25 millilitres d’un liquide. Les pipettes graduées, en revanche, sont utiles de la même manière que les éprouvettes graduées. Vous pouvez mesurer une grande variété de volumes différents avec une pipette graduée. Vous remplissez simplement la pipette jusqu’au marquage dont vous avez besoin, en mesurant à partir du bas du ménisque, notez bien la valeur, puis videz votre pipette dans le récipient de réaction.
Les pipettes en verre comme celles-ci peuvent avoir différents classements d’exactitude. Cela vous indique avec quelle exactitude cette pièce de verre mesure le volume qu’elle indique. Vous pouvez utiliser une verrerie de plus grande exactitude pour un travail plus exact. Et bien sûr, vous pouvez également utiliser une burette pour mesurer un liquide. Pour ce faire, il vous suffit d'ajouter votre liquide à la burette, en veillant à ne pas dépasser la ligne du haut, puis d’évacuer la quantité requise à l'aide du robinet en bas.
Vous pourriez vous demander si nous pouvons utiliser une fiole d’Erlenmeyer, parfois appelée fiole jaugée, pour mesurer également les liquides. La réponse est «Pas vraiment». Elles ne sont en aucun cas exactes. Il en va de même pour les béchers. Les marquages sur le côté de ces morceaux de verrerie ne sont qu’un guide approximatif et ne doivent pas être utilisés pour mesurer. Vous pourriez également demander, eh bien, pourrions-nous peser le liquide de la même manière que nous avons pesé notre solide ? Ce n’est pas faut de peser un liquide, mais c’est un peu plus délicat que de peser un solide.
Lorsque vous pesez un liquide, vous devez également tenir compte de la densité de votre liquid particulier. Il est donc souvent plus facile de travailler avec des volumes.
Maintenant que nous avons mesuré à la fois les liquides et les solides, regardons les gaz. Peut-être que la façon la plus simple de mesurer un gaz est d’utiliser une seringue à gaz. Vous attachez une extrémité de la seringue à gaz au gaz que vous souhaitez aspirer ou à votre récipient de réaction, si vous mesurez la production de gaz. Et puis vous dessinez ou regardez le plongeur bouger et mesurer à l’aide des marquages sur le côté. Une autre façon de mesurer le gaz produit par une réaction consiste à utiliser une éprouvette graduée retournée. Le tube de votre réaction achemine le gaz dans l’éprouvette retournée, qui est initialement rempli d’eau. Au fur et à mesure que des bulles sont produites et pénètrent dans le cylindre retourné, elles déplacent l'eau et le niveau d'eau baisse. Vous pouvez ensuite utiliser les marquages sur le côté de l’éprouvette pour déterminer la quantité de gaz produite. Cela fonctionne tout aussi bien mais est un peu plus compliqué à mettre en place.
Maintenant que nous avons appris à mesurer les gaz, les liquides et les solides. Mettons cela à profit dans une expérience.
Imaginons que nous effectuons cette réaction. Nous avons du carbonate de calcium qui réagit avec l’acide chlorhydrique pour former du dioxyde de carbone, de l’eau et du chlorure de calcium. Notez que cette équation n’est pas équilibrée. On nous dit que nous devons mesurer la production de ce produit particulier, le gaz CO2. Alors travaillons sur l’appareil dont nous aurons besoin.
Notre premier réactif est le carbonate de calcium, qui est un solide. Pour mesurer ce solide, nous allons devoir utiliser une balance. La première chose à faire est de sélectionner une nacelle de pesée. Nous allons vouloir quelque chose à col large, comme une nacelle de pesée. Maintenant que nous avons placé notre nacelle sur la balance, nous devons mettre l’écran à zéro. Ceci est parfois appelé tarer la balance.
Ensuite, nous devons peser notre carbonate de calcium. N’oubliez pas que le moyen le plus fiable pour peser est de retirer votre nacelle de la balance, d’ajouter une partie de votre solide, puis de la remettre sur la balance, en répétant ce processus jusqu’à ce que vous obteniez la masse requise. Une fois que vous avez pesé la bonne masse, n’oubliez pas de noter la valeur.
Ensuite, nous devons mesurer notre acide chlorhydrique. Parce que notre acide est aqueux, cela signifie que l’on est en train de mesurer un liquide. Pour mesurer un liquide, nous pouvons utiliser une éprouvette graduée, une pipette ou une burette. L’expérience nous dit que nous avons besoin de 25 millilitres d’acide chlorhydrique. Nous pourrions donc utiliser une éprouvette graduée de 25 millilitres, une pipette volumétrique de 25 millilitres ou une pipette graduée de 25 millilitres. Nous pourrions utiliser une burette, mais ce n’est pas le meilleur équipement pour réaliser cette mesure. Les burettes sont plus utiles lorsque vous ne savez pas exactement combien vous allez devoir ajouter, donc vous ajoutez progressivement petit à petit jusqu’à atteindre le point dont vous avez besoin, comme dans le cas d’une expérience de titrage. N’oubliez pas de lire la valeur toujours au bas du ménisque du liquide.
Enfin, nous devons mesurer la production de notre gaz carbonique. Le moyen le plus simple de faire la mesure est d’utiliser une seringue à gaz. Vous attachez simplement votre seringue à gaz à la tubulure connectée à votre récipient de réaction et regardez le déplacement du piston de la seringue.
Maintenant que nous avons mis cela en pratique, résumons ce que nous avons appris. L'exactitude est la proximité des mesures à une valeur réelle, tandis que la précision est la proximité des mesures les unes par rapport aux autres Nous mesurons les solides en utilisant une balance. N’oubliez pas d’utiliser toujours un récipient à col large pour mesurer votre solide. Pour mesurer un solide, vous placez d’abord votre récipient sur la balance, puis vous réglez l’affichage sur zéro, pesez votre substance et notez bien la masse finale.
Lors de la mesure des liquides, nous avons tendance à utiliser des éprouvettes, des pipettes et des burettes graduées. Pour mesurer un gaz, nous utilisons des seringues à gaz ou un équipement de déplacement d’eau. Et n’oubliez pas de mesurer toujours par le bas de votre ménisque.
