3. Opracowanie wyników
Na podstawie pomiarów obliczano ciepło topnienia lodu dla każdego pomiaru korzystając z zależności:
Wartość średnia z 10 pomiarów wyniosła:
$$\mathbf{q}_{\mathbf{l}}\mathbf{= 379\ }\left\lbrack \frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{kg}}} \right\rbrack$$
Niepewność wyznaczonego ciepła to suma niepewności pojedynczego pomiaru i niepewności statystycznej. Niepewność pojedynczego pomiaru wyznaczono za pomocą różniczki zupełnej
Gdzie odpowiednie pochodne dane są zależnościami:
Tabela . Wyniki pomiarów oraz obliczenia zestawiono poniżej:
pomiar | temp pocz. [C] | masa k+w [g] | temp konc. [C] | masa całości [g] | masa lodu [g] | masa wody [g] | q lodu [J/kg] | niepewność [J/gC] |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 29,2 | 887,3 | 24,2 | 907,5 | 20,2 | 425,3 | 370 | 34 |
2 | 30,4 | 781,9 | 23,4 | 800,6 | 18,7 | 319,9 | 450 | 30 |
3 | 31,2 | 772,6 | 22,6 | 794,4 | 21,8 | 310,6 | 467 | 28 |
4 | 30 | 740,6 | 20,4 | 770,9 | 30,3 | 278,6 | 323 | 20 |
5 | 30,2 | 784,9 | 21,8 | 810,5 | 25,6 | 322,9 | 393 | 26 |
6 | 31,6 | 695,1 | 21,2 | 716,8 | 21,7 | 233,1 | 438 | 21 |
7 | 29,6 | 691,4 | 20,2 | 716,6 | 25,2 | 229,4 | 320 | 16 |
8 | 30 | 806,1 | 22,2 | 832,2 | 26,1 | 344,1 | 375 | 27 |
9 | 30,6 | 759 | 23,2 | 780,9 | 21,9 | 297 | 365 | 29 |
10 | 30,4 | 721,5 | 24 | 741,6 | 20,1 | 259,5 | 285 | 18 |
Średni niepewność pojedynczego pomiaru wynosi
$$\mathbf{}\mathbf{q}_{\mathbf{sr}}\mathbf{=}\mathbf{24,9}\mathbf{\ }\left\lbrack \frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{kg}}} \right\rbrack$$
Niepewność statystyczna to odchylenie standardowe wartości średniej
$$\mathbf{S}_{\mathbf{q}}\mathbf{= 18,9\ }\left\lbrack \frac{\mathbf{J}}{\mathbf{\text{kg}}} \right\rbrack$$
Po uwzględnieniu obydwu źródeł niepewności i zaokrągleniu otrzymujemy
$$\mathbf{q}_{\mathbf{l}}\mathbf{= 379\ \pm}\mathbf{44}\left\lbrack \frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{kg}}} \right\rbrack$$
Wynik odbiega od wartości tablicowej, jednak w bardzo małym stopniu. Przyczyną tego faktu mogą być błędy wynikające w przeprowadzenia doświadczenia i zbyt małej liczby prób.