3.研究過程及方法
3.1 研究方法yˆ (一)繪圖
利用圖形將數據具體化,所以分別將各組數據,繪製成折線圖,
(二)簡單線性迴歸
利用電腦繪出的圖,一些基本的簡單線性迴歸的理論(見附錄 6.2),一一的去分析、探 討及對照。求出斜率及
R
2值,然後再依他們相對的差異去作比較。4.分析結果
4.1.1(原始圖) 實驗 A
0 5 10 15 20 25 30 35
0 100 200 300 400 500 600
A1 A2 A3 A4 A5
圖 4.1.1 實驗 A 的原始資料之 XY 散佈圖
(圖 4.1.1)是實驗 A 的原始資料之 XY 散佈圖,因為大致上看起來有點像對數的圖形,
所以我們就先把溫度取 Log 後,再一一剪掉初始溫度的對數值,繪成另一個比較趨近於線性 的圖形,即(圖 4.1.2)。
-0.9
外,都非常靠近零點九多;反而是參考書的溫度數值看起來比較大,但
R
2反而不是太理想。應該是它的原始資料中的溫度下降量太過接近、過於理想化,而導致取完對數(Log)之後的數 值差距更小,更易因數值些許的誤差而造成實驗的不理想之情形。而其中藍色數線(A1)的
R
2 最為接近 1,而其起始溫度為最接近室溫的一組,還有溫度的下降速度也相對比較適中,所 以由此可推論出實驗的準確度應該與其開始之起始溫度(即截距)和溫度的下降速度有關。即離室溫越遠,誤差斜率會越大。因為每一組的冷浴溫度都不同(是由加入的冰和食鹽的比 例來決定的),所以才會造成每一組的溫度下降速度都不相同,也因此而增加了很多事後無法 避免變因。其中 A4 和 A5 兩個的斜率很接近,而且 A4 的溫度下降量也極像 A5 的數據,所以 由此可推測很可能 A4 這組同學是抄襲另一本參考書內的數據,才會也控制的這麼接近。
4.1.3 起始溫度的影響
而如果取第 1 組同學(A2)和第 2 組同學(A3)的兩組數據(取完 Log 以後)來比較,
當我們將它們的起始溫度的數據範圍固定在一個相同的區間中,它做出來的結果就會像上面 那個(圖 4.1.2)一樣,呈現兩條幾乎平行的線性圖形,也因此可以確定的說,起始溫度(截 距)對實驗的影響扮演了一個非常重要的角色。
-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0
0 200 400 600
A3 A2
圖 4.1.2 相同起始溫度的比較圖
表 4.1.3. A2, A3 相同起始溫度的迴歸直線方程式
表 4.2.1 實驗 B 之溫度(對數值)對時間之迴歸直線方程式
y = -0.0006x - 0.0069 R2 = 0.9784
y = -0.0009x - 0.0538 R2 = 0.9548
y = -0.0015x - 0.0105 R2 = 0.9855 y = -0.0002x - 0.0118
R2 = 0.9235 y = -0.0001x - 0.0245
R2 = 0.7866
y = -0.002x + 0.0706
R2 = 0.9543 y = -0.0018x + 0.101
R2 = 0.9726
y = -0.0011x - 0.1522 R2 = 0.9105
y = -0.0006x - 0.0178 R2 = 0.9261
-1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2
0 200 400 600 800 1000
A1 A2 A3 A4 A5 B1 B2 B3 B4
圖 4.3.1 實驗 A 和實驗 B 的比較圖
4.4 A 和 B 實驗的斜率
(表 4.4.1)和(表 4.4.2)分別是實驗 A(不包含參考書的數據)和實驗 B 中每一 個數據取完 Log 值之後所得之斜率,因為溫度是隨時間而降的,所以斜率皆為負值。而(圖 4.4.3)則是它們的折線圖,的確可看出 B 的斜率小於 A 的斜率-即加了"萘"以後斜率會變 小。而其中以第二和第三組的差距最小。還有我們尚未查出麼原因使得 A1 的斜率相差這麼 大,也許是實驗誤差加上人為疏失吧。
表 4.4.1 實驗 A 之迴歸直線斜率
實驗組別 A1 A2 A3 A4
斜率 -0.0006 -0.0009 -0.0015 -0.0002
表 4.4.2 實驗 A 之迴歸直線斜率
實驗組別 B1 B2 B3 B4
斜率 -0.002 -0.0011 -0.0018 -0.0006