analogRead чудит

Это нормально, если замерять так, как Вы это делаете.

Это возможно, но 10мВ всего лишь в два с половиной раза больше паспортной погрешности АЦП (4.3мВ при INTERNAL), поэтому, чтобы получить такой результат, мерить нужно правильно, а не как попало.

Совсем правильно на Уно Вы не измерите уже хотя бы потому, что у неё схема питания неправильно собрана. Но Ваши 10мВ, может и можно получить, если всё остальное сделаете по уму:

  1. хорошее, чистое питание (осциллограф-то есть, посмотреть что там)? А тот один деятель жаловался на АЦП, а у самого питание на 600 мВ. скакало.
  2. конденсатор на ноге AREF
  3. на время измерения погружать МК в сон.
  4. И, да, уточнить сколько там на самом деле, а то 1.1 может оказаться и 1.0, и 1.2

Кстати в той теме, что я сослался выше, я всё это уже писал. Если бы Вы не поленились воспользоваться поиском, мне не пришлось бы писать то же самое ещё раз.