Обработка результатов и расчет погрешностей в практикуме по физической химии

Группа	Учебная литература
Область науки	Естественные науки
Название на русском языке	Обработка результатов и расчет погрешностей в практикуме по физической химии
Авторы на русском языке	Вишняков А.В., Кизим Н.Ф.
Название на английском языке	Results processing and error calculation in a workshop on physical chemistry
Авторы на английском языке	Vishnyakov A.V., Kizim N.F.
Вид издания на русском языке	Учебное пособие
Издательство на русском языке	Тула: Аквариус, 2019. – 128 с. с ил.

Резюме

Умения обрабатывать результаты опытов и вычислять погрешности экспериментов являются обязательными требованиями в перечне квалификационных характеристик выпускника ВУЗа. Для химиков и химиков-технологов знать о погрешностях в величинах теплоемкости, энтальпии, энергии Гиббса, а также о доверительных интервалах в значениях констант равновесия и констант скорости реакции также важно, как для инженеров-механиков – о допусках и посадках.

В учебном пособии, содержащем 7 разделов, основной акцент сделан на описание практических приемов обработки прямых и косвенных измерений, которые иллюстрируются примерами расчета абсолютных и относительных ошибок, а также доверительных интервалов для величин, измеренных в экспериментах с малыми выборками. Описано применение Q-, tαn-, σ- критериев для удаления промахов, нахождения точности выполненных измерений, оценки надежности. Рассмотрено применение линейной аппроксимации для косвенного определения физических величин.

Раздел 1. Погрешности прямых измерений. Измерения считаются прямыми, если данная величина измеряется непосредственно, и косвенными, в случае которых искомая величина вычисляется по аналитическому уравнению, связывающими ее с другими параметрами, измеряемыми непосредственно. Для характеристики погрешности измерений используют понятия абсолютной и относительной погрешности. Абсолютная погрешность характеризует точность опыта. Относительная погрешность связана с абсолютной погрешностью и позволяет сравнивать точность определения величин разной размерности. Погрешность прямых измерений зависит от числа параллельных опытов и характеризуется величинами средней арифметической и средней квадратичной ошибками.

При малых выборках величина случайной ошибки увеличивается и точность определений задается границами доверительного интервала, которые вычисляются через стандартное отклонение и критерий Стьюдента. Грубые ошибки измерений могут быть идентифицированы по Q-критерию, а также по среднему квадратичному отклонению.

Раздел 2. Характеристика цифр при записи приближенного числа. В каждом приближенном числе, характеризующим измеренную величину или параметр, имеются цифры значащие, незначащие, верные и сомнительные.

Раздел 3. Величины абсолютной и относительной погрешности приборов, используемых в практикуме по физической химии. Это важная информация, поскольку при использовании приборов с невысокой точности часто сталкиваются с ситуацией, когда в серии параллельных измерений получают одинаковое значение.

Раздел 4. Расчет погрешностей прямых измерений в простейших алгебраических операциях с величинами одинаковой размерности. При операциях сложения и вычитания абсолютные и относительные ошибки складываются. При умножении числа на постоянную величину абсолютная погрешность произведения кратно изменяется. При возведении приближенного числа в степень n абсолютная ошибка возрастает в nAn-1 раз. При извлечении корня степени n абсолютная ошибка уменьшается в раз.

Раздел 5. Правила нахождения числа значащих цифр при выполнении простых алгебраических действий с приближенными числами одинаковой размерности. Действие верной цифры на верную дает верную цифру. Сочетание верной и сомнительной дает сомнительную цифру. Действие сомнительной на сомнительную приводит к неверной цифре. При операциях сложения/вычитания разряд сомнительной цифры суммы совпадает со старшим из разрядов сомнительных цифр всех слагаемых. При умножении/делении результат содержит столько значащих цифр, сколько их содержится в участнике действия с наименьшим числом значащих цифр.

Раздел 6. Предельная относительная погрешность величин, функционально связанных с непосредственно определяемыми параметрами. Решение данной задачи осуществляется посредством логарифмирования уравнения, выражающего функциональную с вязь между непосредственно определяемыми параметрами, с последующим дифференцированием логарифмической формы по каждому из параметров и нахождением суммы полученных слагаемых.

Раздел 7. Определение физических величин по линеаризованным зависимостям свойства от параметра.

Этот метод достаточно широко используется в практикуме по физической химии для косвенного определения физических величин, которые связывают непосредственно измеряемые параметры.

В книге 30 примеров, 44 рисунка, приложения.

Расчеты выполнены в трех вариантах: с использованием калькулятора, т.е. с расчетом всех вспомогательных величин, в полуавтоматическом – с использованием среды Excel как калькулятора и в автоматическом варианте с использованием возможностей табличного процессора Excel. Выбор среды Excel обусловлен ее доступностью, и наибольшей известностью большинству студентов.

Гриф: Рекомендовано федеральным учебно-методическим объединением по укрупненной группе специальностей и направлений подготовки 18.00.00 Химическая технология в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 18.03.01 Химическая технология.

Издание "Обработка результатов и расчет погрешностей в практикуме по физической химии" (Вишняков А.В., Кизим Н.Ф.) отмечено наградой
МЕДАЛЬ «ЗА ВЕРНОСТЬ ТРАДИЦИЯМ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ» С УДОСТОВЕРЕНИЕМ

Оформление наградных документов и заказ каталога