استعمال الميزان والتمييز بين كتلة الوعاء وكتلة محتواه.
1. أفهم الدرس
الكتلة مقدار يقاس بالميزان ووحدته الدولية kg. نستعمل g وmg حسب مقدار العينة: 1 kg = 1000 g و1 g = 1000 mg. الكتلة تختلف عن الثقل الذي هو قوة.
لقياس كتلة سائل نزن الوعاء فارغًا ثم مملوءًا ونطرح: كتلة السائل تساوي كتلة المجموع ناقص كتلة الوعاء. يمكن استعمال وظيفة التصفير بعد وضع الوعاء الفارغ على ميزان إلكتروني.
نضع الميزان على سطح مستقر ونتحقق من الصفر ومن مجال القياس. تغير حالة مادة في نظام مغلق لا يغير كتلتها؛ التسرب أو التبخر إلى خارج النظام قد يغير ما يبقى على الميزان.
2. تطبيقات محلولة
تطبيق 1
كأس فارغ 80 g ومع الماء 205 g، فتكون كتلة الماء 205 − 80 = 125 g.
تطبيق 2
كتلة 2.4 kg تساوي 2400 g؛ نكتب الوحدة مع القيمة ولا نقارن أعدادًا بوحدات مختلفة مباشرة.
3. أتدرب وأصحح
أنجز محاولتك قبل فتح التصحيح، ثم قارن تفسيرك أو خطوات حسابك بالحل.
1. وعاء 35 g ومجموعه مع سائل 95 g. أوجد كتلة السائل.
إظهار التصحيح
95 − 35 = 60 g.
2. حوّل 4500 mg إلى g.
إظهار التصحيح
4500/1000 = 4.5 g.
3. أي جهاز يقيس الكتلة؟
إظهار التصحيح
الميزان؛ الدينامومتر يقيس شدة قوة.
4. القياس بالتصفير أم بالطرح؟
في طريقة الطرح نسجل كتلة الوعاء الفارغ ثم كتلة الوعاء ومحتواه، باستعمال الوعاء نفسه والوحدة نفسها. أما وظيفة التصفير مع الوعاء، وتسمى غالبًا TARE، فتجعل الشاشة تعرض صفرًا بعد وضع الوعاء الفارغ. نضيف العينة بعد ذلك، فتكون القراءة كتلة العينة مباشرة؛ لا نطرح كتلة الوعاء مرة ثانية.
أضعه على سطح ثابت، وأتحقق من الوحدة والصفر ومجال القياس.
أزن الوعاء وأطرح كتلته، أو أصفر الميزان والوعاء الفارغ فوقه.
أنتظر استقرار القراءة وأسجل العدد والوحدة، وأتحقق من معقولية النتيجة.
مثال: كتلة كأس فارغ 62 g، وكتلته مع السائل 187 g. بالطرح نحصل على 187 − 62 = 125 g. إذا صفّرنا الميزان بالكأس الفارغ ثم أضفنا السائل نفسه، ننتظر قراءة 125 g تقريبًا، وفق دقة الجهاز وشروط التجربة.
5. حدود الجهاز وجودة القياس
التصفير لا يلغي الحمل الحقيقي الذي يحمله الميزان. فإذا كانت سعته القصوى 500 g، ووضعنا وعاء كتلته 180 g، فلا نضيف أكثر من 320 g من المادة ضمن هذا الحد. لا تعني قراءة صفر بعد التصفير أن الميزان صار خاليًا من الحمل.
ننتظر ثبات العرض، ولا نضغط باليد على الوعاء أثناء القراءة. إذا سقطت قطرات خارج الوعاء أو بقي جزء من السائل في إناء النقل، فإننا نقيس ما وصل إلى الوعاء فقط. كما أن شاشة تعرض أعشار الغرام لا تسمح بادعاء نتيجة مثل 12.345 g اعتمادًا على قراءتها وحدها.
6. وضعية مقارنة
سجل فريق 0.085 kg لكتلة وعاء، و214 g للمجموع. نوحد الوحدات أولًا: 0.085 kg = 85 g. كتلة المحتوى 214 − 85 = 129 g. العملية 214 − 0.085 غير صحيحة هنا لأنها تخلط عددين يعبران عن وحدتين مختلفتين.
7. تمارين قياس مصححة
4. التصفير
بعد تصفير الميزان ووعاء فارغ فوقه، أضيف سائل فظهرت قراءة 73 g. كتلة الوعاء 40 g. ما كتلة السائل؟
إظهار التصحيح 4
73 g مباشرة؛ التصفير احتسب الوعاء مسبقًا، فلا نطرح 40 مرة أخرى.
5. توحيد الوحدات
كتلة وعاء 0.12 kg والمجموع مع العينة 365 g. احسب كتلة العينة.
إظهار التصحيح 5
0.12 kg = 120 g، ثم 365 − 120 = 245 g.
6. مجال القياس
ميزان سعته القصوى 600 g يحمل وعاء كتلته 250 g. هل يمكن إضافة 400 g بعد التصفير؟
إظهار التصحيح 6
لا؛ الحمل الكلي 250 + 400 = 650 g ويتجاوز 600 g. التصفير يغير القراءة المرجعية ولا يرفع سعة الجهاز.
7. خطأ في الطريقة
صفّر تلميذ الميزان بعد وضع الوعاء والسائل معًا، ثم اعتبر الصفر كتلة السائل. ما الخطأ؟
إظهار التصحيح 7
جعل المجموع مرجعًا للصفر. للحصول على كتلة السائل بهذه الطريقة يجب تصفير الوعاء الفارغ أولًا، ثم إضافة السائل وانتظار استقرار القراءة.