2.3.5. Образец электролита

Чаще всего образцом слабого электролита служит водный раствор хлористого калия. В отмеренный объем дистиллированной воды добавляется взвешенная масса КСl. Меру образца определяют по формуле

X= c= m/V, мг КС1/1Н₂0. (2.71)

Недостоверность меры образца обусловливают следующие неопределенности:

а) недостоверность результатов непосредственного измерения массы и объема, поскольку уравнение, определяющее меру (2.71), имеет форму частного от деления, следовательно, относительные погрешности складываются: (2.72)

б) недостоверность чистоты компонент,

в) нестабильность химического состава, вызванная растворением материала сосуда и газов из атмосферы (главным образом СO₂).

2.3.6. Определение меры образца на основании пробы.

Некоторые образцы получаются путем выплавки металла или сплава, число проб из одной плавки достигает N. Мера образца устанавливается на основе исследования n<<N проб. Выходной материал отличается некоторой неоднородностью состава и свойств в пространстве, обычно определяемом геометрическими координатами. Неоднородность описывается моделью (2.69), т. е. представляет собой многомерный нестационарный случайный процесс, а точность определяется столькими процессами, сколько свойств характеризует образец. Так, например, в случае сплава меру образца определяют m составляющих элементов и их концентрации, а пробы характеризуют m трехмерных процессов, причем эти процессы по природе коррелированны:

; j=1,2,…,m, (2.73)

Стационарный процесс {_j} описывает флуктуацию концентрации, например, вследствие плохого перемешивания составляющих, а функция h — различные расслоения в результате седиментации, выделения газа и т. д. перед затвердеванием сплава. Одна проба реализует процесс q_i геометрические размеры пробы ограничивают возможности наблюдения за процессом {_j}. Число реализаций зависит от предполагаемого характера функции h_i.

Мерой образца является среднее значение мер проб, скорректированное на величину интерполированного значения систематической неоднородности . Мерой недостоверности служит сумма составляющей , недостоверности расчета функции и погрешности измерения состояний характеристики , т. е.

. (2.74)

При суммировании этих процессов граница недостоверности определяется как доверительный интервал при заданном дове­рительном уровне. Эта систематическая по природе, неизвестная по величине недостоверность характеризует образец материала, являющийся единичной реализацией процесса . Расчет ожидаемого значения недостоверности, а также дисперсии проводится по формулам типа (2.19), (2.20).

Для уменьшения недостоверности меры пригодны следующие формы использования образцов, получаемых этим методом.

1. Выбор n образцов из одной партии и принятие в качестве результата средней для этих образцов величины. Соответственно в пропорции n уменьшается недостоверность меры, вносимая первым и вторым членами, а также часть третьего члена правой части формулы (2.74). Однако член h_q не уменьшается. Средние значения первого и второго членов равны нулю, а .

2. Член h_q может быть уменьшен посредством использования m образцов, мера которых определена с помощью m составов измерительной аппаратуры, для которой . Здесь имеется аналогия с эталонами, представленными в предыдущей главе в качестве примеров (разд. 2.2.2—2.2.6).

Образцы материалов играют в метрологии большую роль. Они не только упрощают измерения, но и нередко являются источниками стабильных, точно определенных состояний физических величин. Такие состояния часто определяются с использованием чистого материала (например, воды, чистых металлов) для воспроизведения температурных констант и т. д. Поэтому образцы материалов можно рассматривать как псевдоэталоны некоторых физических величин, т. е. псевдоэталоны меры.