อุปกรณ์วิทยาศาสตร์พื้นฐาน พร้อมวิธีใช้

1. แบ่งโดยระดับชั้นคุณภาพ  (Class  A/Class B)

เครื่องแก้ววัดปริมาตร (volumetric glassware) สามารถแบ่งได้ตามระดับชั้นคุณภาพ (Class) ได้ 2 ระดับชั้นคุณภาพตามความแม่น (accuracy) คือ Class A และ Class B ซึ่งถูกกำหนดด้วย ค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้  (tolerance)

• Class A :  ใช้สัญลักษณ์  A เป็นเครื่องแก้วที่มีความแม่นสูง มีค่าความคลาดเคลื่อนของปริมาตร (tolerance) ต่ำ เหมาะสำหรับงานทดสอบ งานวิเคราะห์ที่ต้องการความแม่นสูง
• Class B :  ใช้สัญลักษณ์ B เป็นเครื่องแก้วที่มีความแม่นต่ำกว่า Class A มีค่าความคลาดเคลื่อนของปริมาตร (tolerance) เป็น 2 เท่าของเครื่องแก้ว Class A

จากเปรียบเทียบค่าความคลาดเคลื่อน (Tolerance) ของกระบอกตวง (volumetric cylinder, Class A  ตามมาตรฐาน DIN 12681/ISO 6706 จะเห็นได้ว่ากระบอกตวงที่มีความจุมาก (high capacity) จะมีค่าความคลาดเคลื่อนที่สามารถยอมรับได้มากกว่ากระบอกตวงที่มีความจุน้อย (low capacity)

ค่าความคลาดเคลื่อนสูงสุดที่สามารถยอมรับได้ (tolerance limit)

"กระบอกตวง ขนาดปริมาตร 250 mL บรรจุสารละลาย 240 mL มีค่า Tolerance แสดงบนเครื่องแก้ว ±1.0 นั้น หมายความว่า มีค่าความคลาดเคลื่อนที่สามารถยอมรับได้อยู่ในช่วง 239-241 mL"

อย่างไรก็ตาม เครื่องแก้วแต่ละประเภทมีค่าของความคลาดเคลื่อนที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับการเลือกใช้เครื่องแก้วให้เหมาะสมกับงานหรือการทดลอง เช่น หากต้องการตวงน้ำกลั่น 50 mL โดยเลือกใช้กระบอกตวง 50 mL ที่มีค่า tolerance  ±1.0 กับปิเปตวัดปริมาตร (volumetric pipette) ขนาด 50 mL ที่มีค่า tolerance ±0.05  โดยในกรณีนี้ หากการทดสอบมีความจำเป็นต้องใช้ความแม่นสูง ก็ควรเลือกใช้เป็น volumetric pipette เพราะมีค่า tolerance ที่ต่ำ จึงมีความแม่นสูงกว่า แต่หากเป็นการทดลองทั่ว ๆ ไป ที่ไม่ได้ต้องการความแม่นสูงก็สามารถที่จะเลือกใช้เป็นกระบอกตวงแทนได้​

2. แบ่งตามวิธีการสอบเทียบ

•  เครื่องแก้วสำหรับบรรจุ (To Contain) ใช้ตัวย่อ TC หรือ C หรือ In เช่น ขวดกำหนดปริมาตร, ขวดวัดความถ่วงจำเพาะ  เครื่องแก้วชนิดนี้เมื่อใส่ของเหลวเข้าไปจะได้ปริมาตรตามที่ระบุ
• เครื่องแก้วสำหรับถ่ายเท (To Deliver) ใช้ตัวย่อ TD หรือ D หรือ Ex เช่น ปิเปต, บิวเรต, กระบอกตวง เครื่องแก้วชนิดนี้เมื่อใส่ของเหลวเข้าไปจะไม่รู้ปริมาตรที่แน่นอน แต่เมื่อถ่ายออกมาปริมาตรที่ถ่ายออกมาจะได้ปริมาตรตามที่ระบุ

เครื่องแก้วบางประเภทมีทั้งชนิด To contain และ To deliver เช่น กระบอกตวง ขวดกำหนดปริมาตร หรือเครื่องแก้วบางชิ้น ผู้ผลิตออกแบบให้ใช้งานได้ทั้งชนิด To contain และ To deliver ดังนั้น ผู้ใช้งานต้องสังเกตดูให้แน่ใจก่อนนำไปใช้หากเราเลือกใช้เครื่องแก้วให้เหมาะสมกับหลักการใช้งาน  ก็จะทำให้เราทำงานได้ง่ายและสะดวกมากขึ้น

 หลักสูตรการเรียนรู้ของซายเอนเทียออกแบบให้เด็ก ๆ ได้ฝึกฝนกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ที่จำเป็นในการใช้ชีวิตอย่างครอบคลุม โดยเฉพาะทักษะการใช้เครื่องมือวิทยาศาสตร์ ที่มีความสำคัญต่อการทดลองของเด็ก การที่เด็ก ๆ จะลงมือทำการทดลองได้ ก็ต้องเรียนรู้วิธีการใช้เครื่องมืออย่างเหมาะสม เพื่อให้ได้ผลการทดลองที่ถูกต้องและแม่นยำ
อุปกรณ์วิทยาศาสตร์ที่ใช้สำหรับการทดลองนั้นมีอยู่มากมายหลายประเภท ซึ่งซายเอนเทียได้ปูพื้นฐานความรู้ด้านการใช้เครื่องมือวิทยาศาสตร์หลัก ๆ ที่จำเป็นต่อการทดลองต่าง ๆ เอาไว้ดังนี้ 

การคนสาร
การที่จะทำให้สารละลายเป็นเนื้อเดียวกันได้นั้น เราจะต้องใช้เครื่องมือวิทยาศาสตร์ ซายเอนเทียเรียกว่า “แท่งแก้วคนสาร” เป็นการกวนของแข็งให้ละลายเป็นเนื้อเดียวกันกับสารละลาย หรือเป็นการกวนให้สารละลายผสมเข้ากันเป็นเนื้อเดียวที่สม่ำเสมอ ซึ่งการคนสารนั้นจะต้องระมัดระวังไม่ให้แท่งแก้วกระทบกับด้านข้างและก้นของภาชนะ เพราะจะทำให้ภาชนะทะลุได้ (ในกรณีที่ใช้เป็นหลอดทดลอง) เมื่อใช้แล้วทุกครั้งจะต้องล้างแท่งแก้ว จากนั้นเช็ดให้แห้ง แล้วจึงนำเก็บเข้าที่ ข้อควรระวัง คือ ก่อนทำความสะอาด ต้องไม่ใช้แท่งแก้วไปคนสารต่างชนิดในภาชนะที่ต่างกัน 

การใช้ชุดตะเกียงแอลกอฮอล์
เครื่องมือวิทยาศาสตร์ ที่ซายเอนเทีย แนะนำอีกอย่างคือ ตะเกียงแอลกอฮอล์ ซึ่งก่อนการใช้งาน ต้องตรวจสอบสภาพของตะเกียงว่าพร้อมจะใช้งานได้หรือไม่ เช่น ส่วนที่ยึดไส้ตะเกียงจะต้องไม่ร้าวหรือแตกหัก ปริมาณแอลกอฮอล์ในตะเกียงมีมากน้อยเพียงใด เป็นต้น 

ข้อควรระวังในการใช้ตะเกียงแอลกอฮอล์
1. ควรปรับไส้ตะเกียงให้มีระดับที่พอเหมาะ เพื่อที่ว่าเมื่อจุดไฟแล้ว เปลวไฟจะได้ไม่ต่ำหรือสูงเกินไป
2. ควรเติมแอลกอฮอล์ในปริมาณครึ่งหนึ่งของตะเกียง โดยใช้กรวยในการกรอก และควรใช้ด้วยความระมัดระวัง อย่าให้หกเพราะว่าเมื่อจุดตะเกียงแล้ว อาจทำให้ไฟไหม้ลุกลามได้
3. การจุดตะเกียงควรใช้อุปกรณ์สำหรับจุดไฟ เช่น ที่จุดเตาแก๊ส ไม้ขีดไฟ ไฟแช็ค เทียน เป็นต้น และห้ามนำตะเกียงไปจุดต่อกัน หรือถือเดินไปเดินมา เพราะอาจจะทำให้แอลกอฮอล์หกและเกิดการติดไฟ ซึ่งเป็นอันตรายมาก
4. เมื่อใช้ตะเกียงแอลกอฮอล์เสร็จแล้ว จะต้องดับไฟในทันที โดยใช้ฝาครอบปิด ห้ามใช้ปากเป่าให้ดับ และจะต้องไม่สัมผัสตะแกรงลวด รวมถึงที่กั้นลมซึ่งอยู่ใกล้เปลวไฟ เพราะอาจจะยังร้อนอยู่ 

การใช้ไม้หนีบหรือที่จับหลอดทดลอง
เครื่องมือวิทยาศาสตร์ ที่ซายเอนเทียนำมาใช้คู่กันกับชุดตะเกียงแอลกอฮอล์นั้นก็คือ ไม้หนีบหรือที่จับหลอดทดลอง ซึ่งการใช้ไม้หนีบหลอดทดลองนั้น จะต้องหนีบในระยะห่างที่ประมาณ 1 ใน 3 ของหลอดทดลอง แต่ถ้าหากหนีบบีกเกอร์จะต้องหนีบในระยะที่ลึกกว่านี้ และขณะที่ถือจะต้องไม่ออกแรงกดไม้หนีบ ในกรณีถ้าใช้ที่ยึดกับขาตั้งเพื่อหนีบหลอดแก้ว จะต้องใช้เศษผ้าหรือกระดาษชำระเพื่อห่อหุ้มหลอดแก้วให้แน่นเสียก่อน เพื่อป้องกันการลื่นหล่นของหลอดแก้วนั่นเอง 

การใช้สอนตักสาร
สำหรับการทดลอง การใช้ช้อนตักสาร เป็นเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่ใช้ตวงสารที่เป็นของแข็ง โดยเป็นการประมาณสาร ควรเลือกขนาดช้อนตักให้เหมาะสม ซึ่งช้อนแต่ละเบอร์จะให้ปริมาณสารที่แตกต่างกัน จะต้องตักสารก่อน แล้วจึงใช้ด้ามช้อนอีกด้ามหนึ่งปาดให้เรียบ โดยไม่ต้องออกแรงกดให้แน่น เราก็จะได้สาร 1 ช้อน ในปริมาณตามเบอร์ช้อนที่เลือกมา ข้อควรระวัง ห้ามใช้ช้อนตักสารในขณะที่สารยังร้อนอยู่ อาจก่อให้เกิดอันตรายได้ 

การให้ความร้อนแก่ของเหลว 
การให้ความร้อนแก่ของเหลวนั้น ซายเอนเทียจะใช้เครื่องมือวิทยาศาสตร์ สำหรับบรรจุของเหลวเพื่อนำไปตั้งไฟ ซึ่งโดยทั่วไปเราจะแบ่งสมบัติของของเหลวออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้
1. ของเหลวชนิดไวไฟที่มีจุดเดือดต่ำ ส่วนมากจะบรรจุในภาชนะที่มีปากแคบและทรงสูง เช่น หลอดทดลองหรือขวดรูปชมพู่ ไม่ควรใส่ในบีกเกอร์ขณะให้ความร้อน และห้ามใช้เปลวไฟให้ความร้อนโดยตรง ซึ่งวิธีการให้ความร้อนที่ถูกต้องนั้น คือ ให้อุ่นในภาชนะที่ใส่น้ำ แล้วต้มให้เดือดด้วยไออ่อน ๆ โดยระวังอย่าให้ของเหลวเดือดล้นออกมาหรือกระเด็นไปถูกเปลวไฟ เพราะอาจจะติดไฟและเกิดอันตรายได้ สำหรับการให้ความร้อนแก่ของเหลวชนิดไวไฟ ควรต้องทำในสถานที่ที่อากาศถ่ายเทสะดวก เนื่องจากหากเราทำในที่ที่อากาศถ่ายเทไม่ดี ของเหลวเมื่อได้รับความร้อนจะสะสมเป็นไอ ซึ่งถ้ามีปริมาณรวมกันมาก ๆ สามารถระเบิดและติดไฟได้
  

1. ของเหลวชนิดไม่ไวไฟ ใช้บรรจุในภาชนะได้หลายประเภทตามวัตถุประสงค์และปริมาณของสาร เช่น ชามกระเบื้อง หลอดทดลอง บีกเกอร์ ซึ่งการให้ความร้อนในชามกระเบื้องนั้นอันตรายกว่าการให้ความร้อนในบีกเกอร์ จึงไม่ควรใส่ของเหลวในปริมาณที่มากเกินไป ควรคนตลอดเวลาเพื่อป้องกันการเดือดและการกระเด็น และควรต้องระวังไม่ให้สารเดือดแรงจนเกินไปอีกด้วย 

เทคนิคการใช้เครื่องมือวัด
ทักษะการใช้เครื่องมือวิทยาศาสตร์ นอกจากซายเอนเทียจะใช้อุปกรณ์เพื่อการทดลองกับสารต่าง ๆ แล้วนั้น อีกหนึ่งทักษะที่มีความสำคัญไม่แพ้กัน นั่นคือ ทักษะการใช้เครื่องมือวัดสิ่งต่าง ๆ ได้อย่างแม่นยำ เพื่อใช้ในการคำนวณ วิเคราะห์และแปรผลได้ถูกต้อง 

การวัดอุณหภูมิ
เทอร์โมมิเตอร์เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิ โดยสามารถใช้วัดทั้งอุณหภูมิของแข็งและของเหลว โดยเทอร์โมมิเตอร์ทั่ว ๆ ไป ของเหลวภายในที่บรรจุ คือ แอลกอฮอล์ จะอ่านค่าอุณหภูมิต่ำสุดอยู่ที่ -10°C และสูงสุดอยู่ที่ 110°C โดยใช้การอ่านค่าที่ตำแหน่งโค้งต่ำสุดของแอลกอฮอล์ อ่านได้ที่ 23.5°C ส่วนเทอร์โมมิเตอร์ที่ใช้วัดอุณหภูมิของร่างกายนั้น ภายในจะบรรจุของเหลวอย่างปรอท เมื่อของเหลวภายในหลอดแก้วได้รับความร้อนจะเกิดการขยายตัวจากกระเปราะขึ้นไปตามหลอดแก้ว และเมื่ออุณหภูมิรอบนอกลดลง ของเหลวก็จะหดตัวและลดระดับลงตามลำดับ ซึ่งจะอ่านค่าได้ 35 – 42°C โดยใช้การอ่านค่าที่ตำแหน่งโค้งบนสุดของปรอทอ่านได้ 37.6°C ซึ่งจะสูงกว่าอุณหภูมิร่างกายเล็กน้อย
ข้อควรระวังในการใช้เทอร์โมมิเตอร์
1. ไม่ควรใช้เทอร์โมมิเตอร์วัดไข้มาวัดอุณหภูมิในบีกเกอร์
2. ห้ามใช้เทอร์โมมิเตอร์คนสารละลายแทนแท่งแก้วคน
3. ห้ามไม่ให้กระเปราะของเทอร์โมมิเตอร์กระทบสิ่งใด เพราะอาจจะแตกได้
4. หลังการใช้งาน ควรทำความสะอาดและเก็บใส่ในหลอดบรรจุเทอร์โมมิเตอร์เสมอ  

การวัดความยาว
ซายเอนเทียใช้เครื่องมือวิทยาศาสตร์ สำหรับการวัด ได้แก่ 
1. การใช้ไม้บรรทัดวัด โดยให้สเกลของหน่วยวัดสัมผัสกับสิ่งที่จะวัด เพื่อการอ่านค่าได้อย่างถูกต้อง
2. การใช้คาลิปเปอร์ เป็นเครื่องมือวัดที่มีความแม่นยำสูง ข้อมูลที่ได้รับระหว่างการวัดจะมีความแม่นยำในช่วง 0.1-0.01 มม. ซึ่งจะใช้สำหรับวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของวัตถุทรงกระบอก โดยวิธีการวัด ให้สอดก้ามเล็กด้านเข้าไปยังบีกเกอร์ที่จะวัด และคลายก้ามหนีบออกจนกว่าจะไม่มีช่องว่างเหลือระหว่างก้ามหนีบกับบีกเกอร์ ซึ่งก่อนใช้คาลิปเปอร์วัดนั้น จะต้องทำความสะอาดพื้นผิวของตัวคาลิปเปอร์เสียก่อน และขณะที่ใช้งานจะต้องใช้ความระมัดระวังมาก ๆ เนื่องฐานของคาลิปเปอร์มีขอบที่คม 

การชั่งมวล
สิ่งของต่าง ๆ รอบตัวเรา ทุกอย่างล้วนมีมวล เพราะฉะนั้นการเรียนรู้เพื่อชั่งมวลของวัตถุจึงเป็นเรื่องจำเป็น โดยทั่วไปจะมีเครื่องมืออยู่หลายแบบ เช่น เครื่องชั่งสามแขน (Triple-beam balance) เครื่องชั่งระบบแมคคานิกส์ ฯลฯ ซึ่งเครื่องมือวิทยาศาสตร์ ซายเอนเทีย ที่จะนำมาใช้คือ เครื่องชั่งชนิดสองจาน ซึ่งวิธีการใช้ทำได้ดังนี้
1. เริ่มจากนำวัตถุมาวางบนจานฝั่งซ้าย จากนั้นจึงใส่ก้อนมวลที่จานฝั่งขวา
2. ปรับระดับแขนของเครื่องชั่งให้สมดุลและอยู่ในระดับเดียวกัน โดยเข็มของเครื่องชั่งจะต้องอยู่ที่ตำแหน่งศูนย์หรือกึ่งกลาง หากเข็มไม่อยู่ในตำแหน่งดังกล่าว แสดงว่า แขนทั้งสองไม่สมดุล จะต้องปรับตำแหน่งของน็อตใต้จาน
3. อ่านค่ามวลของวัตถุ ทำได้โดยอ่านจากผลรวมของก้อนมวลที่ใส่ลงไป 

 การที่เด็กได้มีโอกาสใช้อุปกรณ์และเครื่องมือวิทยาศาสตร์หลาย ๆ ชนิด ตั้งแต่เด็ก ๆ จะทำให้เกิดความคุ้นเคยและสามารถใช้งานได้ตามจุดประสงค์ ซึ่งจะก่อให้เกิดประโยชน์ในภายภาคหน้า ในเวลาที่ต้องใช้งานจริง นอกจากจะสามารถใช้งานได้อย่างถูกต้อง แม่นยำและเต็มประสิทธิภาพแล้ว ยังได้เรียนรู้และตระหนักถึงความปลอดภัยในการใช้งานอีกด้วย
  

อุปกรณ์วิทยาศาสตร์พื้นฐานมีอะไรบ้าง

อุปกรณ์วิทยาศาสตร์มีประโยชน์อย่างไร

บีกเกอร์ใช้ยังไง

อุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์มีกี่ประเภทมีอะไรบ้าง