Đọc vạch ống đong cho đúng là đặt ống trên mặt phẳng, đưa mắt ngang tầm mặt chất lỏng rồi đọc ở đáy chỗ lõm của mặt khum (với nước và hầu hết dung dịch trong suốt). Với thuỷ ngân, mặt khum lồi lên nên đọc ở đỉnh chỗ lồi. Nhìn từ trên xuống thì số đọc ra cao hơn thật, nhìn từ dưới lên thì thấp hơn thật — đó là sai số do nhìn lệch, lỗi phổ biến nhất trong giờ thực hành.
Mặt khum là gì, vì sao nước trong ống không phẳng?
Đổ nước vào một ống thuỷ tinh hẹp rồi nhìn ngang, sẽ thấy mặt nước không phải một đường thẳng mà là một đường cong võng xuống ở giữa, mép nước bám ngược lên thành ống. Đường cong ấy gọi là mặt khum (tiếng Anh: meniscus).
Nguyên nhân nằm ở hai loại lực. Lực hút giữa các phân tử nước với nhau gọi là lực liên kết (cohesion). Lực hút giữa phân tử nước với thành thuỷ tinh gọi là lực bám dính (adhesion). Với nước và thuỷ tinh sạch, lực bám dính mạnh hơn, nên nước "leo" lên thành ống một chút, tạo mép cong lên và giữa lõm xuống. Người ta nói nước làm ướt thuỷ tinh.
Thuỷ ngân thì ngược lại. Các nguyên tử thuỷ ngân hút nhau rất mạnh, mạnh hơn nhiều so với lực hút về phía thuỷ tinh. Kết quả là thuỷ ngân co tròn lại, mép thấp xuống, giữa phồng lên: mặt khum lồi. Cũng vì thế mà một giọt thuỷ ngân trên bàn lăn tròn như hạt bi chứ không loang ra như giọt nước.
Ống càng hẹp, mặt khum càng rõ. Trong ống đong 10 ml, chỗ lõm có thể sâu gần một vạch chia; trong cốc to miệng rộng thì mặt nước gần như phẳng, chỉ cong ở sát thành.
Đọc vạch ống đong theo mấy bước?
Bài thực hành đo thể tích chất lỏng ở THCS thường gói trong năm bước. Ghi nhớ thứ tự này là đủ để đọc đúng gần như mọi ống đong:
- Xem giới hạn đo (GHĐ) và độ chia nhỏ nhất (ĐCNN) trước khi đổ. Ống 100 ml thường chia vạch 1 ml; ống 10 ml thường chia 0,1 hoặc 0,2 ml; ống 250 ml hay chia 2 ml.
- Đặt ống thẳng đứng trên mặt bàn phẳng. Cầm ống trên tay để đọc thì ống nghiêng, mặt chất lỏng lệch, số đọc sai.
- Đổ chất lỏng chậm khi gần tới mức cần, phần cuối dùng ống nhỏ giọt thêm từng chút.
- Hạ người xuống cho mắt ngang mặt chất lỏng, không cúi nhìn từ trên.
- Đọc theo vạch gần nhất với đáy mặt khum (hoặc đỉnh, nếu mặt khum lồi), ghi kèm đơn vị.
Một mẹo nhỏ của phòng thí nghiệm: đặt một tấm bìa trắng có kẻ một vạch đen ngay sau ống, phía dưới mặt khum một chút. Vạch đen phản chiếu làm đáy mặt khum hiện rõ thành một đường sẫm, dễ so với vạch chia hơn hẳn.
Nhìn lệch thì sai bao nhiêu?
Sai số do nhìn lệch có tên riêng là sai số thị sai (parallax). Vạch chia khắc ở mặt ngoài thành ống, còn mặt chất lỏng nằm ở phía trong, cách vạch một khoảng bằng bề dày thuỷ tinh cộng bán kính ống tính tới điểm giữa mặt khum. Khi mắt không ngang, đường nhìn đi chéo qua khoảng cách đó và "chiếu" mặt chất lỏng lên một vạch khác.
| Vị trí mắt | Số đọc so với thật | Lỗi hay gặp ở đâu |
|---|---|---|
| Cao hơn mặt chất lỏng (nhìn xuống) | Đọc cao hơn thể tích thật | Đứng thẳng nhìn ống đặt trên bàn thấp |
| Ngang mặt chất lỏng | Đúng | — |
| Thấp hơn mặt chất lỏng (nhìn lên) | Đọc thấp hơn thể tích thật | Ống đặt trên giá cao, ngồi ghế thấp |
Với ống đong 100 ml loại phổ thông, nhìn lệch rõ có thể làm số đọc sai một tới hai vạch, tức một tới hai ml. Con số nghe nhỏ, nhưng nếu bài thí nghiệm yêu cầu pha 10 ml dung dịch thì sai 1 ml đã là lệch mười phần trăm.
Còn một lỗi nữa ít ai để ý: đọc ở mép thay vì ở đáy. Mép nước leo lên thành nên cao hơn đáy mặt khum. Đọc theo mép là luôn dư một chút, và cái dư này lặp lại ở mọi lần đo, không triệt tiêu được bằng cách đo nhiều lần rồi lấy trung bình.
Chất lỏng màu đậm, thuỷ ngân, dầu: đọc ở đâu?
Chất lỏng trong suốt, làm ướt thuỷ tinh
Nước, nước muối, nước đường, cồn, phần lớn dung dịch trong phòng thí nghiệm trường học: đọc ở đáy mặt khum. Đây là quy ước mà dụng cụ đo được hiệu chuẩn theo.
Chất lỏng màu đậm, đục, không nhìn thấy đáy
Nước có màu rất đậm, dung dịch thuốc tím đặc, cà phê đen, nước tương: đáy mặt khum khó thấy. Quy ước trong phòng thí nghiệm là đọc ở mép trên của mặt khum, và ghi chú là đã đọc theo mép trên để người khác biết. Cách này kém chính xác hơn một chút, nhưng còn hơn đoán đáy.
Thuỷ ngân
Mặt khum lồi, đọc ở đỉnh. Ngày nay trường học không còn dùng thuỷ ngân trong thực hành vì độc; kiến thức này chủ yếu để hiểu vì sao nhiệt kế thuỷ ngân cũ đọc theo đỉnh cột. Nếu nhà còn nhiệt kế thuỷ ngân bị vỡ, không dùng máy hút bụi, không dùng tay trần; mở cửa thông gió, gom bằng bìa cứng vào lọ kín và hỏi cơ sở y tế hoặc nơi thu gom chất thải nguy hại.
Dầu ăn, chất lỏng sệt
Dầu ăn cũng làm ướt thuỷ tinh nên mặt khum lõm, đọc ở đáy. Riêng chất sệt như mật ong, siro thì chảy chậm và bám thành ống rất nhiều. Đợi vài chục giây cho mặt chất lỏng ổn định rồi mới đọc, và hiểu rằng khi rót ra sẽ còn sót lại một lớp trên thành.
Ước lượng giữa hai vạch thế nào cho đúng?
Đáy mặt khum hiếm khi nằm đúng trên một vạch. Quy tắc trong SGK là đọc theo vạch gần nhất, kết quả ghi đến ĐCNN của dụng cụ. Ở các lớp cao hơn hoặc trong phòng thí nghiệm, người ta ước thêm một nửa vạch: nếu đáy mặt khum nằm giữa vạch 46 và 47 ml, ghi 46,5 ml.
Có hai điều nên tránh:
- Ghi nhiều chữ số hơn dụng cụ cho phép. Ống chia 1 ml mà ghi "46,37 ml" là con số không có nghĩa, vì mắt người không phân biệt được phần trăm của một vạch.
- Quên đơn vị. Ghi "46" mà không có "ml" thì người đọc sổ không biết là ml, cm³ hay một đơn vị nào khác. Ở đây nên nhớ 1 ml đúng bằng 1 cm³, nên nhiều ống đong cũ ghi cm³ hoặc "cc".
Dùng ống đong đo thể tích vật rắn cần lưu ý gì?
Bài thực hành thứ hai sau đo chất lỏng là đo thể tích vật rắn không thấm nước: đổ nước vào ống, đọc lần một; thả vật vào, đọc lần hai; hiệu hai lần đọc là thể tích vật. Phần cách làm với vật hình thù lạ đã có ở danh mục Thể tích & dung tích hiểu đúng; ở đây chỉ nói chuyện đọc vạch.
- Đọc cả hai lần theo cùng một cách. Đáy mặt khum ở lần một và lần hai, mắt ngang ở cả hai lần. Sai số thị sai lặp lại giống nhau thì phép trừ triệt tiêu được phần lớn.
- Thả vật nghiêng theo thành ống để nước không bắn ra ngoài. Nước bắn mất vài giọt là kết quả nhỏ hơn thật.
- Gõ nhẹ thành ống cho bọt khí bám vào vật nổi lên. Bọt khí làm mực nước dâng cao hơn, tức thể tích đo ra lớn hơn thật.
- Lượng nước ban đầu đủ ngập vật nhưng không tràn khi vật vào. Muốn chắc, ước trước thể tích vật rồi chọn mức nước.
Vì sao ống đong hẹp và cao mà không làm thấp và rộng?
Câu hỏi này giúp hiểu vì sao ống đong chính xác hơn cốc có mỏ. Cùng chứa 100 ml, một ống hẹp có mực chất lỏng cao, nên mỗi ml chiếm một khoảng chiều cao lớn. Vạch chia vì thế thưa, mắt dễ phân biệt. Một cốc rộng miệng chứa 100 ml chỉ cao vài cm, mỗi ml chỉ là một lát mỏng, sai nửa mm chiều cao đã là sai vài ml.
Đó cũng là lý do bình định mức và pipet có cổ rất hẹp đúng ở chỗ khắc vạch: thắt cổ lại để một thay đổi nhỏ về thể tích biến thành thay đổi lớn về chiều cao, dễ nhìn. Danh mục này có bài riêng so sánh các dụng cụ đong.
Góc nhìn hôm nay: tập đọc vạch ở nhà thế nào?
Không cần phòng thí nghiệm để luyện mắt. Trong bếp thường có cốc đong nhựa trong hoặc bình sữa có vạch. Vài việc làm được ngay:
- Đổ nước tới một vạch bất kỳ, nhìn ngang rồi nhìn từ trên, so hai số đọc. Thấy tận mắt sai số thị sai còn nhớ lâu hơn đọc mười lần trong sách.
- Nhỏ một giọt màu thực phẩm vào nước: đáy mặt khum hiện rõ hơn, dễ tập.
- So mặt khum trong ống hút trong suốt (rất hẹp) với trong ly rộng: thấy ống càng hẹp mặt khum càng cong.
- Rót nước vào một ly nhựa và một ly thuỷ tinh rồi so: trên một số loại nhựa, nước làm ướt kém hơn nên mặt khum dẹt hơn, thậm chí gần phẳng.
Thói quen "đặt phẳng, mắt ngang, đọc đáy" theo người ta cả đời: pha nước rửa xe theo tỉ lệ, chia sữa vào bình, đo dầu khi thay nhớt máy cắt cỏ. Mỗi lần đọc đúng là một lần không phải đổ đi làm lại.
Câu hỏi thường gặp
Đọc ống đong ở đáy hay ở mép mặt khum?
Với nước và các dung dịch trong suốt, đọc ở đáy chỗ lõm của mặt khum, mắt ngang tầm. Mép nước leo lên thành ống nên đọc theo mép luôn dư. Chỉ khi chất lỏng quá đậm màu, không thấy đáy, mới đọc theo mép trên và ghi chú lại.
Vì sao mặt nước trong ống đong bị cong xuống?
Vì nước bám vào thuỷ tinh mạnh hơn các phân tử nước hút nhau, nên mép nước leo lên thành ống, phần giữa võng xuống. Ống càng hẹp thì độ cong càng rõ. Hiện tượng này gọi là mặt khum.
Mặt khum của thuỷ ngân khác nước thế nào?
Thuỷ ngân có mặt khum lồi vì các nguyên tử thuỷ ngân hút nhau mạnh hơn lực hút về phía thuỷ tinh. Vì vậy với thuỷ ngân người ta đọc ở đỉnh chỗ lồi, ngược với nước đọc ở đáy chỗ lõm.
Nhìn ống đong từ trên xuống thì kết quả lớn hay nhỏ hơn thật?
Nhìn từ trên xuống thì số đọc lớn hơn thể tích thật; nhìn từ dưới lên thì nhỏ hơn. Đây là sai số thị sai. Cách tránh là đặt ống trên mặt phẳng và hạ người cho mắt ngang mặt chất lỏng.
GHĐ và ĐCNN của ống đong là gì?
GHĐ (giới hạn đo) là thể tích lớn nhất ghi trên ống, ví dụ 100 ml. ĐCNN (độ chia nhỏ nhất) là thể tích ứng với khoảng cách giữa hai vạch liền nhau, ví dụ 1 ml. Kết quả đo nên ghi tới ĐCNN, không ghi nhiều chữ số hơn.
