1 - 5  질량의 정밀 측정 방법

   질량의 정밀 측정 방법에는 이중 치환법과 이중 전위법이 있는데, 이중 치환법은 수동 맞저울과
   반지시 맞저울 모두에 적용할 수 있고, 이중 전위법은 수동 맞저울에만 적용되는 방법이다.
(1)  이중 치환법(double substitution method)
   이 방법은 정밀 측정에서 가장 많이 쓰이고 있으며, 보르다 방법(Borda method)이라고도 한다.
     특히 반지시 맞저울은 이 방법의 원리를 이용하여 개발된 것이다.
     <수동 맞저울의 경우>
   ①  저울을 휴식시킨 상태에서 표준 분동 S를 저울의 왼쪽 접시에 놓고, 이에 상당하는
          임의의 보조 분동을 오른쪽 접시에 놓는다. 저울을 동작시켜서 정지점O₁을 읽고,
          저울을 다시 휴식시킨다.
   ②  위의 상태에서, S를 왼쪽 접시에서 내리고, 피측정 물체 T를 대신 올려 놓으며, 저울을
          동작시켜 정지점O₂를 읽어서 기록한다.
   ③  위의 상태에서 왼쪽 접시에 감도 분동 △를 보탠 후 저울을 동작시켜 정지점O₃를
          읽고 기록한다.
   ④  ③의 상태에서 왼쪽 접시에서 T를 내려 놓고, S를 다시 올려 놓아 정지점 O₄를 기록한
          후 저울을 휴식시켜 둔다. (그림 1-3)
   위의 4단계로 정지점 O₁O₂O₃O₄을 구하였고, 이 정지점을 이용하여 저울의 감도를
     구하면 다음과 같다.

그림 1-3  수동 맞저울에 의한 이중 치환법

(2)  이중 전위법(double transposition method)
   이 방법은 가우스(Gauss) 방법이라고도 하며, 수동 맞저울과 같은 구조에만 적용되는 방법이다.
   ①  저울을 휴식시킨 상태에서 왼쪽 접시에 표준 분동 S, 그리고 오른쪽 접시에 피측정물
          T를 올려 놓고 저울을 동작시켜 정지점 O₁읽고, 다시 저울을 휴식시킨다.
   ②  S와T의 위치를 서로 바꾸어 놓고 저울을 동작시켜 정지점 O₂를 읽고, 저울을 휴식시킨다.

 

(a)

(b)

(c)

(d)

그림 1-4  이중 전위법에 의한 질량의 정밀 측정법

   ③  위의 상태에서 감도 분동 △를 T(왼쪽)에 더하여 저울을 작용시켜 정지점 O₃를 읽고,
          저울을 휴식시킨다.
   ④  위의 상태에서 △는 그대로 두고, S와 T만을 서로 위치를 바꾸어 저울을 동작시켜서
          정지점 O₄를 읽은 다음. 저울을 휴식시킨다.
   이러한 4단계를 거쳐서 구한 정지점 O₁, O₂, O₃, O₄와 S, T, △를 이용하여 계산한다.
     저울의 한 눈금에 상당하는 감도 K는
          K = △/O₃- O₂
     S와 T의 질량 차이 X는
          X = K(O₁- O₂/2 + O₄- O₃/2) ×½
             = △/O₃- O₂ (O₁- O₂) + (O₄- O₃)/4
   이 같은 4단계를 거쳐서 계산할 때, 이를 이중 전위법이라 하고, 단계4를 생략할 때 이를
     단일 전위법(single transposition method)이라 한다. 이 때에 K는 이중 전위법에서 같고,
     질량 차이 X는 다음과 같다.
          X = △/O₃- O₂ . O₁- O₂/2
   이러한 두 가지 방법에 있어서 표준 분동 S와 피측정물 T의 질량은 그 차이가 근소한 값이
     되도록 한 후에 측정을 실시해야 한다.