Объем жидкости

Масса.

Вопрос 2. Источники неопределенности измерений

При использовании модельного подхода для оценки неопределенности измерений вначале необходимо выявить источники неопределенности, ими, как правило, являются параметры, входящие в функциональную зависимость, используемую для вычисления результата из промежуточных величин. Кроме того, могут быть другие параметры, которые в явном виде не входят в выражение, используемое для нахождения значения измеряемой величины, но которые, тем не менее, влияют на результат. Типичными источниками неопределенности при проведении количественных химических измерений являются:

1. Масса;

2. Объем раствора (жидкости);

3. Степень чистоты реактива;

4. Молярная масса;

5. Значение эталонного образца;

6. Градуировочная функция;

7. Эквивалентный объем титранта;

8. Погрешность шкальных приборов;

9. Повторяемость и др.

Более подробное описание каждого из возможных источников и их количественная оценка представлены ниже.

Неопределенность, связанную с нахождением массы анализируемой навески оценивают, исходя из данных о погрешности весов, которые, как правило, приведены в свидетельстве о калибровке весов или документации производителя. Причинно-следственная диаграмма в данном случае имеет вид (рис. 8).

Рис. 8. Источники неопределенности при взвешивании

Пример 1. Необходимо оценить стандартную неопределенность массы навески m =30,2378 г, которую определяли с помощью весов лабораторных 2-го класса точности модели ВЛР-200г-М, предел допускаемой погрешности которых равен Δm =±0,0005 г.

Предполагая прямоугольный закон распределения погрешности весов стандартная неопределенность массы равна:

г

Объем жидкости, находящийся в мерной посуде подвержен влиянию двух основных источников неопределенности: калибровка и влияние температуры (рис. 9).

Рис. 9. Источники неопределенности при измерении объема жидкости

Пример 2. Необходимо рассчитать стандартную неопределенность объема воды, в котором растворяли навеску вещества, при этом использовали мерную колбу исполнения 1, вместимостью 100 мл, 1-го класса точности (1-100-1 ГОСТ 1770-74).

Калибровка. Стандартная неопределенность u(V_k) вычисляется исходя из предположения о треугольном распределении вероятностей отклонений объемов от номинальных вместимостей в интервале, ограниченном пределами допускаемых погрешностей номинальной вместимости посуды, информацию о которых получают из свидетельств о калибровке, стандартов на мерную посуду или других источников. Отклонение объемов от номинальной вместимости лучше аппроксимировать треугольным распределением, чем прямоугольным, так как в реальном процессе ее производства номинальные значения объема более вероятны, чем крайние значения.

В данном случае для колбы 1-100-1 ГОСТ 1770-74 допустимая погрешность равна 0,1 мл, а стандартная неопределенность:

мл

Влияние температуры. По данным производителя мерной стеклянной посуды ее калибруют при температуре 20°С, в то время как температура в лаборатории колеблется в пределах ±t °С (например 20±5°С). Неопределенность, вызванную этим эффектом, можно вычислить исходя из указанного диапазона температур и коэффициента объемного расширения стекла и жидкости. Этот показатель для жидкостей существенно больше, чем для стекла, поэтому учитывают только объемное расширение жидкости. Коэффициент объемного расширения воды и, следовательно, водных растворов равен α=2,1·10^-4 °С^-1. Как правило, для более летучих органических жидкостей коэффициент α имеет большее значение (например, для хлороформа α=1,27·10^-3 °С^-1 (см. приложение В).

Возможные колебания объема а из-за отличия температуры, при которой проводятся испытания от температуры, при которой калибруется мерная посуда определяют по формуле:

мл

Исходя из прямоугольного распределения вероятностей значений объема в указанном интервале, стандартная неопределенность u(V_t) равна:

мл

Эти два вклада суммируют, получая стандартную неопределенность объема u(V):

мл

Дата добавления: 2015-05-26