Rachunek błędu wykonujemy metodą różniczki zupełnej.
Dla ułatwienia obliczeń przyjmuję Y=Tk-T0, pamiętając, że
oraz X= t - Tk i
;
;
;
;
;
;
.
Teraz pozostaje tylko podstawić dane.
Błąd dla ciała 1: Y=1,5 i X=78,9
i
;
i
;
i
(iloczyn pomijalnie mały);
i
;
i
;
i
;
i
.
Po wstawieniu do wzoru głównego:
0,049 - błąd bezwzględny;
13% - błąd względny.
Błąd dla ciała 2: Y=5,8 i X=76
i
;
i
;
i
(iloczyn pomijalnie mały);
i
;
i
;
i
;
i
.
Po wstawieniu do wzoru głównego:
0,013 - błąd bezwzględny;
4% - błąd względny.
Błąd dla ciała 3: Y=5,7 i X=75,5
i
;
i
;
i
(iloczyn pomijalnie mały);
i
;
i
;
i
;
i
.
Po wstawieniu do wzoru głównego:
0,013 - błąd bezwzględny;
4% - błąd względny.
UWAGA: Wszystkie błędy
!
Wnioski:
Jak widać w powyższych obliczeniach wartość ciepła właściwego dla wszystkich trzech ciał wynosi około 0,35
[J/kgK]. Jednak wartości błędu są różne - szczególnie duży błąd w przypadku ciała 1.
We wszystkich trzech doświadczeniach główną odpowiedzialnością za błąd można obarczyć niedokładność pomiaru temperatury (największy składnik sumy różniczek). Dla ciała 2 i 3 składnik ten wynosił 0,012
a dla ciała 1 aż 0,048
. Dlaczego?
Umieszczenie ciała 1 (bardzo lekkiego w porównaniu z pozostałymi) w kalorymetrze spowodowało mały skok temperatury (zaledwie 1,5
) co przy dokładności mierzenia 0,1
skutkuje dużym błędem wyliczonego ciepła właściwego.
Mimo to, że wielkość błędów sugeruje, iż uzyskany wynik jest dobrym przybliżeniem wartości rzeczywistych należy pamiętać o pewnych założeniach. Po pierwsze uznaliśmy kalorymetr
za układ w którym zachodzi wymiana energii jedynie między ciałem i wodą. Jest to niestety idealizacja - część ciepła „ucieka” do otoczenia. Po drugie temperaturę początkową ciała przyjęliśmy jako tablicową temperaturę wrzenia wody w ogrzewaczu parowym. Mimo wielkich starań czas przenoszenia ciała z ogrzewacza do kalorymetru nie był nieskończenie krótki. Skutkiem tego jest minimalne ochłodzenie ciała.
Wady tej metody wyznaczania ciepła właściwego nie skreślają jej jednak jako dobrej - tym bardziej, że w odpowiednich warunkach osiągane wyniki mogą być dokładniejsze.