Analiză dimensională - chimie LibreTexts

Analiza dimensională este printre cele mai valoroase instrumente pe care oamenii de știință le folosesc fizic. Pur și simplu, este conversia între o sumă dintr-o unitate la suma corespunzătoare dintr-o unitate dorită utilizând diferiți factori de conversie. Acest lucru este valoros, deoarece anumite măsurători sunt mai precise sau mai ușor de găsit decât altele.

chimie

Efectuarea analizei dimensionale

Utilizarea unităților într-un calcul pentru a ne asigura că obținem unitățile proprii finale se numește analiză dimensională. De exemplu, dacă observăm experimental că energia potențială a unui obiect este legată de masa sa, înălțimea sa de la sol și de o forță gravitațională, atunci când sunt înmulțite, unitățile de masă, înălțimea și forța de greutate trebuie să ne dea unități corespunzătoare celor de energie.

Energia este de obicei măsurată în jouli, calorii sau electron volți (eV), definite prin următoarele expresii:

  • 1 J = 1 (kg · m 2)/s 2 = 1 coulomb · volt
  • 1 cal = 4,184 J
  • 1 eV = 1.602 × 10 −19 J

Efectuarea analizei dimensionale începe cu găsirea factorilor de conversie corespunzători. Apoi, pur și simplu înmulțiți valorile împreună astfel încât unitățile să se anuleze având unități egale în numărător și numitor. Pentru a înțelege acest proces, haideți să parcurgem câteva exemple.

Imaginați-vă că un chimist vrea să măsoare 0,214 ml de benzen, dar nu are echipamentul pentru a măsura cu precizie un volum atât de mic. Cu toate acestea, chimistul este echipat cu un echilibru analitic capabil să măsoare până la \ (\ pm 0,0001 \; g \). Privind într-un tabel de referință, chimistul învață densitatea benzenului (\ (\ rho = 0,8765 \; g/mL \)). Câte grame de benzen ar trebui să folosească chimistul?

Soluţie

Observați că mL sunt împărțite la mL, o unitate echivalentă. Le putem anula, rezultând cu 0,187571 g. Cu toate acestea, acesta nu este răspunsul nostru final, deoarece acest rezultat are prea multe cifre semnificative și trebuie rotunjit în jos la trei cifre semnificative. Acest lucru se datorează faptului că 0,214 ml are trei cifre semnificative, iar factorul de conversie a avut patru cifre semnificative. Deoarece 5 este mai mare sau egal cu 5, trebuie să rotunjim 7 până la 8.