Tratamento estatístico de dados experimentais

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Do ponto de vista de experimentos relacionados a informações numéricas, ferramentas estatísticas são extremamente utilizadas para se expressar a certeza dos resultados. Adjacente a esta, utilizam-se técnicas como a repetição dos experimentos de modo a avaliar a aleatoriedade ou especificidade do experimento. O comportamento dos valores encontrados carregam consigo erros aleatórios, esses são produzidos devido às variações desconhecidas do experimento. Entretanto, ao tratar estatisticamente os valores conhecidos, pode-se obter informações importantes da característica das medidas encontradas.

Como método bastante conhecido no meio científico, em especial em laboratórios em que se lecionam discplinas relacionadas com a Química, os experimentos sempre estão relacionados à medidas. A medida volumétrica, encontra-se como uma das mais realizadas, utilizando-se para isso vidrarias, na maioria da vezes calibradas, e outros instrumentos de medida como réguas, por exemplo.

Ao se aferir medidas volumétricas é importante que se leve em conta o fato de que erros podem estar associados aos valores encontrados. Desde o operador que realiza a medida, caso esta seja feita por uma pessoa, até o instrumento utilizado para medição, existe a possibilidade de erros estarem associados. Por exemplo, cada operador possui um referencial visual de medida, sendo necessário o uso de somente uma pessoa para aferi-la, de modo a diminuir o erro associado à leitura da medida. A realização do experimento mais de uma vez, demonstra ser uma técnica muito eficaz no sentido de que aliada a cálculos estatísticos proporciona resultados satisfatórios, diminuindo-se possíveis erros do experimento.

Portanto, a medição consiste em um conjunto de operações realizadas com o propósito de se determinar o valor de uma grandeza. Logo, o valor verdadeiro seria equivalente àquele que nenhum erro estivesse associado, entretanto sabe-se que sempre existe a presença de erros ao se realizar medidas. Portanto, o resultado de uma medição é um valor atribuído à grandeza específica submetida ao processo de medição.

Estatisticamente, as ferramentas existentes para se tratar os valores encontrados em um experimento se dão pela aplicação das seguintes formas abaixo.

Desvio de uma medida [pic 2]

Equação (1)[pic 3]

Desvio médio ([pic 4]

Equação (2)[pic 5]

Média aritmética

Equação (3) [pic 6]

Variância de uma medida

Equação (4) [pic 7]

Desvio padrão amostral

Equação (5)[pic 8]

Entretanto, quando o experimento não é realizado diversas vezes para que se apliquem os tratamentos estatísticos acima, estima-se o desvio padrão como sendo a metade da menor divisão de escala do instrument de medida.

3 PARTE EXPERIMENTAL

3.1 Materiais utilizados:

- Bureta (10 mL)

- Tubo de vidro cilíndrico

- Tubo de borracha

- Régua milimetrada (50 cm)

- Béqueres

- Papel milimetrado

- Paquímetro Digital

- Suporte e garras metálicas

3.2 Reagentes:

- Água destilada

3.3 Procedimento experimental

As garras metálicas e suportes, bem como a bureta, tubo de vidro, papel milimetrado, régua e tubo de borracha, encontravam-se montados de acordo com o solicitado na apostila de Laboratório de Físico Química utilizada nessa disciplina, abaixo segue a ilustração referente.

[pic 9]

Figura 1: Garras metálicas, suporte de buretas com bureta, régua milimetrada, papel milimetrado, tubo de vidro e tubo de borracha. Fonte: Apostila de Laboratório de Físico Química - Departamento de Física e Química da PUC Minas. Viana, M.M. Agosto 2015. Página 24.

3.3.1 Experimento 01

Encheu-se a bureta com água destilada. Deixou-se entrar água no tubo de borracha até que o nível de água pudesse ser percebido no tubo de vidro de forma bem visível, possibilitando a leitura na régua milimetrada. Retirou-se as bolhas de ar encontradas na bureta, entretanto obteve-se uma bolha no tubo de borracha, esta pertinente às tentativas de sua retirada, de modo que o experimento teve que seguir com sua presença, caso contrário não se teria tempo suficiente de realizar o experimento.

Completou-se a água na bureta até o ajuste zero desta. Anotou-se o nível da água no tubo, este foi demarcado como o ponto zero.

Escoou-se 0,5 mL de água da bureta para o tubo e anotou-se o novo valor da altura de coluna de água no tubo de vidro. Repetiu-se esse procedimento 9 vezes, até que 5 mL de água fosse utilizado. Preencheu-se os valores obtidos em uma tabela.

3.3.2 Experimento 02

Encoou-se a água do tubo de vidro e encheu-se a bureta. Encheu-se o tubo de água até 30,0 cm acima do ponto inicial na base do tubo de vidro. Anotou-se o volume de água escoado para a bureta. Repetiu-se esse experimento cinco vezes e anotou-se cada valor.

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Experimento 01

No experimento 01, estudou-se a relação do volume de um tubo de vidro e a altura, utilizando-se o tratamento dos dados experimentais. Esse apresentou os resultados descritos na tabela 1, abaixo:

Tabela 1: Volume de água destilada escoada da bureta e altura da coluna de água no tubo.

Volume escoado da bureta / mL

Altura da coluna de água no tubo / cm

0,0 0,2[pic 10]

2,0 0,05[pic 11]

0,5 0,2[pic 12]

4,9 0,05[pic 13]

1,0