Chapter 1-B_물질, 에너지, 측정

대부분의 학습하는 사람들이 느끼는 것은 처음 시작할 때는 쉽게 넘어 간다는 것이다. 그래서, 앞 부분의 있는 Chapter는 여러번 보았던 경험들이 있었을 것이다. 그런데, 한번 생각해 보자. 왜 그랬을까? 인내가 부족해서? 귀찮아서? 아니다. 이유는 딱 하나다. 하기 싫어서이다. 그럼 왜 하기 싫을까? 나 역시 이 부분에 대해 여러번 고민해 본 적이 있다. 그런데, 정확한 답을 찾지는 못했다. 여러 가설 들 중 그나마 합리적인것을 찾긴 했다. 이유는 시작하기 전에는 의욕이 너무 앞서지만 시간이 갈 수록 의욕이 떨어지게 되어 본인의 대한 실망감이 더 커지기 때문인데, 이를 심리적으로 생각해 보자. 의욕이 높다는 것은 나의 의식 세계이고 그 의식 세계와 나의 무의식 세계의 차이 (Gap)가 너무 커지기 때문이다. 의식과 무의식의 차이가 크기 때문에 끝까지 가보지 않은 것이다. 비단 화학만 그러겠는가? 대부분의 과목들을 생각해봐라. 처음과 나중을 끝까지 가는 사람들의 특징을 봐라. 단, 하나의 차이다. 의식과 무의식의 차이를 시간이 흐를수록 작게 만드는 작업이다. 그 작업을 하는 사람들만이 과정의 끝을 볼 수 있고, 그의 따른 즐거움과 만족함을 느낀다. 한번이라도 해보라. 그래서, 일반화학 Chapter를 짧게, 그것도 Chapter 1-A과 Chapter 1-B로 나누어서 하는 이유다. 이번 글은 Chapter 1-B를 정리할려고 한다. 다시 화학에 세계로 가보자. (일반화학 정리 부분의 이미지는 별도 출처를 표시 하지 않으면, "Chemistry: The Central Science"와 ChatGPT를 활용하였다. 약간의 편집은 스스로 하였음을 다시 밝혀 두겠다.)

SECTION 1.4 - 화학에서의 측정 (Measurements in Chemistry)

• 화학에서 측정은 미터법(metric system)을 사용 함.
• 국제단위계(SI 단위, International System of Units) 에서는 길이(m, 미터), 질량(kg, 킬로그램), 시간(s, 초) 를 기본 단위로 사용 함. [SI 단위는 접두어(prefixes)를 사용하여 크기 변환이 가능 함.] (ex. 킬로 (k) = 1000배, 밀리(m)= 1/1000배)
• 온도(Temperature) : 켈빈(Kelvin) 온도계 (273.15)를 기본 단위로 사용하지만, 섭씨(Celsius, °C) 도 자주 사용 됨.
• 밀도(Density, ρ) :  밀도 = 질량(mass) ÷ 부피(volume) /단위: g/cm³ 또는 kg/m³

전자저울 / IR분광분석

SECTION 1.5 - 측정값의 정확도와 유효 숫자

♠  모든 측정값은 어느 정도 오차가 포함 됨.

• 정밀도(Precision): 동일한 측정값이 얼마나 일관되게 나오는가?
• 정확도(Accuracy): 측정값이 실제 값(참값)과 얼마나 가까운가?

♠  유효 숫자(Significant Figures, SFs)

• 측정값에서 의미 있는 숫자를 나타내며, 마지막 숫자는 추정된 값.
• 유효 숫자는 측정의 불확실성을 반영 함.

♠  계산 시 유효 숫자 적용

• 덧셈/뺄셈: 소수점 이하 자릿수를 기준으로 정리
• 곱셈/나눗셈: 가장 적은 유효 숫자를 가진 값에 맞춰 정리

SECTION 1.6 - 차원 분석(Dimensional Analysis)과 단위 변환

♠  차원 분석(Dimensional Analysis)

• 단위를 활용하여 올바른 계산 과정과 결과를 확인하는 방법
• 단위를 곱하거나 나누어 불필요한 단위를 소거(cancel) 하고, 최종적으로 올바른 단위를 얻어야 함.

♠  단위 변환(Conversion of Units)

• 변환 인자(Conversion Factors) 를 사용하여 단위를 변환할 수 있음. : 변환 인자는 동일한 물리량을 나타내는 두 개의 단위 간의 비율로 작성됨. (ex. 1 inch = 2.54 cm → 변환 인자: 1 inch / 2.54 cm 또는 2.54 cm / 1 inch)

Chapter 1을 보면 전반적으로 한번은 들어 보았을 용어들로 되어 있다. 측정 방법의 대한 측정 단위를 포함해서 말이다. 물론, 더 많은 단위들이 있다. 하지만, 그 단위라는 것이 곱하기, 나누기를 포함한 문자 그대로의 단위임을 기억하기를 바란다. 대부분의 학생들이 실수하는 것이 단위를 기술하지 않는다는 것이다. 수학적 개념으로 보면 "기수"만 작성해서 답안지를 제출하는데, 엄밀히 이 부분은 틀린 부분이다. Chapter 1-B를 보면 알겠지만, 기수 이후에 단위를 표현해 주어야 한다. 마치 문장을 작성한 후 서술어 다음에 문장부호 즉, 마침표인지, 느낌표인지 표시하지 않은 느낌과 같다. 이 글을 보는 당신은 다음부터는 철저하게 하였으면 한다. 아는 교수님 한 분은 S대에 계시는데, 학생들이 단위를 표시하지 않으면 점수를 주지 않으신다. 성적 정정기간에 학생들이 찾아와 항의해도 이 교수님은 요지부동이시다. 난, 이 분이 맞다고 본다. 정확함이 없는 것은 과학적 사고에서 많이 벗어나기 때문이다. 이 교수님은 가장 기본에 충실함을 학생들에게 가르치는게 아닌가 한다. 

결론적으로, Chapter 1을 정리하였으니, 다음엔 Chapter 2를 해보겠다. 끝까지 따라가서 공부해 보자. 어렵지 않은 화학의 맥을 잡아보자. 당신을 응원한다.