Количественная характеристика материала. Мера образцов

Состояние количественной характеристики можно выразить в процентах либо частным от деления количественных состояний, например частным от деления массы на объем. Количественная характеристика определяется и измеряется абсолютным методом. Мерой образца является количественная характеристика материала, например плотность, мольная концентрация, модуль упругости, температура. Мера охватывает каждый вид компонента материала образца. Эта мера имеет такие же свойства, как и меры физических величин. Мера образца материала жестко ограничена балансом компонентов

, (2.67)

где q_i обозначает долю i -гo компонента материала.

Неточность меры можно моделировать с помощью нестационарного случайного процесса:

, (2.68)

где g, h — функции аргументов, таких как размеры образца, время, температура и т. д., { } — стационарный случайный процесс, описывающий погрешность меры образца по выбранным координатам, например координатам поверхности либо объема.

Случайный процесс { } описывает неоднородность материала, а функции g, h — изменения неоднородности и меры образца. В результате диффузии, растворения материалов, окисления и т. д. погрешность меры образца во времени Тизменяется.

Особенностью образцов материалов является малая, обычно игнорируемая доля случайной погрешности, выраженной составляющей g { }. Значение этой погрешности не всегда однозначно определено, так как при воспроизведении состояния образца активна определенная часть его поверхности или объема, а мера определяется средним значением в активной области.

Систематическая погрешность h содержит две составляющие: а) недостоверность номинальной меры образца (неизвестная по величине систематическая по природе ошибка); б) нестабильность, обусловленную старением образца.

Способы определения меры образца и ее неточности различаются в зависимости от рода образца и технологии его изготовления. Рассмотрим наиболее типичные примеры.

Образцовые газы

Образцовые газы, как образцы физических свойств, составляются посредством измерения: а) объема при постоянном давлении; б) давления при постоянном объеме; в) расхода компонент А, В, С,...смеси и ее состава.

Компоненты смеси должны быть газами с известным химическим составом. Мерой образца являются объемные доли компонент в смеси, выраженные в процентах. Мера определяется в непосредственно измеряемых величинах: X_A=(V_A/V)*100, % A, (2.69а)

либо

X_A=(P_A/P)*100, (2.69б)

либо

и т. д., (2.69в)

причем

V_A+V_B+Vc+ … =V, (2.70a)

P_A+P_B+P_C+ … = Р. (2.70б)

Недостоверность меры образца определяется аналогично случаю косвенного измерения, погрешностями непосредственно измеренных величин, определяющих меру образца. При этом недостоверности непосредственно измеряемых величин известны. Источниками недостоверности меры являются: а) недостоверность непосредственно измеряемых величин; б) загрязнение компонентных газов; в) изменения температуры при измерении компонент; г) отклонения от известных законов при высоких давлениях;
д) плохое перемешивание газов и расслоение смеси, если компоненты существенно различаются плотностью, е) конденсация газов и т. п.

Во многих случаях определение меры образца косвенным методом обеспечивает большую точность, чем непосредственное измерение состава аналитическими методами.

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).