Überblick

Genaue Beobachtungen von Phänomenen sind einer der Schlüssel zum Erfolg in den Laborwissenschaften wie Chemie, Physik und Biologie. Das metrische System oder internationale System (SI) wird verwendet, um Messungen vieler Größen wie Länge, Masse, Volumen und Temperatur zu beschreiben.

Wissenschaftliche Längenmessung

Die Längenmessung war eine der ersten Messungen, die genormt wurden, da die Längenmessung von Land zu Land und manchmal auch über längere Zeiträume hinweg variierte. In der Antike konnte das Längenmaß als die Länge des Schritts eines Königs definiert werden. Nehmen wir an, ein König war groß und hatte einen langen Schritt, während der König im benachbarten Königreich kleiner war und einen kurzen Schritt hatte. Da die Kommunikation zwischen Wissenschaftlern oft international ist, mussten sich die Wissenschaftler auf eine Definition einigen. Da die Messungen immer präziser wurden, wurde auch die Definition des Meters immer genauer. Ein Meter in herkömmlichen Einheiten ist 39,37 Zoll, etwas mehr als ein Yard. In der Wissenschaft wird der Meter als die Strecke definiert, die das Licht in einem Vakuum in 1/299.792.458 Sekunde zurücklegt. Im metrischen System ist ein Zentimeter 1/100 eines Meters (2,54 Zoll). Bei vielen Beobachtungen im naturwissenschaftlichen Unterricht werden Zentimeter verwendet.

Abbildung 2: Methoden zur Längenmessung.

Wissenschaftliche Messung der Masse

Die Masse wird mit einer Waage gemessen, was bei chemischen Experimenten oft wichtig ist, während das Gewicht oft mit einer Federwaage gemessen wird. (Man denke an die Waage im Badezimmer oder in der Arztpraxis.) Im metrischen System wird die Masse in Kilogramm (kg) gemessen, in der herkömmlichen Einheit 2,2 Pfund. Ein Gramm, das 1/1000 eines Kilogramms ist, entspricht 0,035 einer Unze in konventionellen Einheiten und ist daher für viele Anwendungen zu klein.

Abbildung 3: Eine Waage, die bei der wissenschaftlichen Messung der Masse verwendet wird.

Wissenschaftliche Messung des Volumens

Volumen, wie es in der Chemie gemessen wird, ist die Menge an Raum, die Materie einnimmt. Meistens wird es in Liter (L), 1,057 qt. in konventionellen Einheiten, oder in Milliliter (mL), 1/1000 eines Liters, etwa 0,0338 einer Unze, gemessen. Es wird häufig mit Zylindern, Kolben, Pipetten oder Spritzen im und außerhalb des Labors gemessen. Wenn du beim Arzt warst und eine Spritze oder ein anderes flüssiges Medikament bekommen hast, wird die richtige Dosierung in Millilitern und nicht in Unzen gemessen.

Abbildung 4: Genaues Messen gewährleistet die richtige Dosierung.

Abbildung 5: Messkolben messen flüssige Chemikalien genau.

Wissenschaftliche Messung der Temperatur

Temperatur, wie sie in der Wissenschaft gemessen wird, ist ein Maß dafür, wie stark die Wärme in einem Objekt ist. Sie wird normalerweise in Celsius oder Kelvin gemessen. Die Kelvin-Skala wird verwendet, um sehr kalte Temperaturen zu messen, denn 0 Kelvin ist der absolute Nullpunkt, sowie sehr heiße Temperaturen, wie die der Sonne und anderer Sterne. Die Celsius-Grade werden mit dem Gradzeichen (o) und dem Buchstaben C geschrieben, während die Kelvin-Grade den Buchstaben K ohne das Gradzeichen verwenden. In der konventionellen Messung liegt der Siedepunkt von Wasser bei 212o F. In Celsius liegt der Siedepunkt von Wasser bei 100o C; in Kelvin bei 373.

Abbildung 6: Vergleich von Celsius- und Kelvin-Temperaturskalen.

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