SYSTEMAATTINEN VIRHE: KUINKA SE LASKETAAN, KEMIASSA, FYSIIKASSA, ESIMERKIT - KEMIA - 2025

Systemaattinen virhe on yksi, joka on osa kokeellinen tai havaintoihin virheitä (mittausvirheet), ja joka vaikuttaa tulosten tarkkuus. Se tunnetaan myös määritettynä virheenä, koska suurimman osan ajasta se voidaan havaita ja eliminoida toistamatta kokeita.

Järjestelmällisen virheen tärkeä ominaisuus on, että sen suhteellinen arvo on vakio; ts. se ei vaihtele näytteen koon tai datan paksuuden mukaan. Jos oletetaan esimerkiksi, että sen suhteellinen arvo on 0,2%, jos mittaukset toistetaan samoissa olosuhteissa, virhe pysyy aina 0,2%, kunnes se korjataan.

Laboratoriossa huono tekniikka tai väärä vaihe missä tahansa menetelmässä johtaa systemaattiseksi virheeksi, joka vaikuttaa tulosten tarkkuuteen. Lähde: Jarmoluk Pixabayn kautta.

Yleensä systemaattinen virhe riippuu välineiden epäasianmukaisesta käsittelystä tai analyytikon tai tutkijan teknisestä virheestä. Se havaitaan helposti, kun kokeellisia arvoja verrataan vakio- tai varmennettuihin arvoihin.

Esimerkkejä tämän tyyppisistä kokeellisista virheistä tapahtuu, kun analyyttisiä vaaka-, lämpö- ja spektrofotometrejä ei ole kalibroitu; tai tapauksissa, joissa sääntöjä, vernierejä, mittasylintereitä tai buretteja ei lueta hyvällä tavalla.

Kuinka laskea systemaattinen virhe?

Systemaattinen virhe vaikuttaa tarkkuuteen, jolloin kokeelliset arvot ovat suurempia tai pienempiä kuin todelliset tulokset. Todellisena tuloksena tai arvona ymmärretään tulos, jonka monet analyytikot ja laboratoriot ovat todenneet tyhjentävästi, osoittaen itsensä vertailustandardiksi.

Siten vertaamalla kokeellista arvoa todelliseen arvoon saadaan ero. Mitä suurempi tämä ero on, sitä suurempi on systemaattisen virheen absoluuttinen arvo.

Oletetaan esimerkiksi, että säiliössä lasketaan 105 kalaa, mutta etukäteen tai muista lähteistä tiedetään, että todellinen lukumäärä on 108. Järjestelmällinen virhe on siis 3 (108-105). Meillä on systemaattinen virhe, jos toistamalla kalastuslaskennan saamme toistuvasti 105 kalaa.

Tärkeämpää kuin tämän virheen absoluuttisen arvon laskeminen on kuitenkin sen suhteellisen arvon määrittäminen:

Suhteellinen virhe = (108-105) ÷ 108

= 0,0277

Että prosentteina ilmaistuna meillä on 2,77%. Toisin sanoen, laskentavirheen paino on 2,77% kalojen todellisesta lukumäärästä. Jos säiliössä on nyt 1 000 kalaa, ja lasketaan ne vetämällä sama systemaattinen virhe, niin kaloja olisi 28 vähemmän kuin odotettiin, eikä 3, kuten pienemmällä säiliöllä tapahtuu.

Vakio ja suhteellisuus

Järjestelmällinen virhe on yleensä vakio, additiivinen ja suhteellinen. Yllä olevassa esimerkissä 2,77%: n virhe pysyy vakiona, kunhan mittaukset toistetaan samoissa olosuhteissa, säiliön koosta riippumatta (koskettaa jo akvaarioa).

Huomaa myös systemaattisen virheen oikeasuhteisuus: mitä suurempi näytteen koko tai tietojen paksuus (tai säiliön tilavuus ja sen kalojen lukumäärä), sitä suurempi systemaattinen virhe. Jos säiliössä on nyt 3 500 kalaa, virhe on 97 kalaa (3 500 x 0,0277); absoluuttinen virhe kasvaa, mutta sen suhteellinen arvo on muuttumaton, vakio.

Jos lukumäärä kaksinkertaistetaan, tällä kertaa 7000: n akvaariolla, virhe on 194 kalaa. Järjestelmällinen virhe on siis vakio ja myös verrannollinen.

Tämä ei tarkoita, että on tarpeen toistaa kalojen lukumäärä: riittää tietää, että määritetty lukumäärä vastaa 97,23% kaikista kaloista (100-2,77%). Sieltä todellinen kalojen lukumäärä voidaan laskea kertomalla kertoimella 100 / 97,23

Esimerkiksi, jos lasketaan 5 200 kalaa, todellinen lukumäärä olisi 5 348 kalaa (5 200 x 100 / 97,23).

Systemaattinen virhe kemiassa

Kemiassa systemaattiset virheet johtuvat yleensä huonoista punnituksista, jotka johtuvat kalibroimattomasta tasapainosta, tai lasimateriaalien tilavuuksien huonosta lukemasta. Vaikka ne eivät ehkä näytä siltä, ​​ne vaikuttavat tulosten tarkkuuteen, koska mitä enemmän niitä on, sitä enemmän niiden kielteiset vaikutukset kasvavat.

Esimerkiksi, jos vaakaa ei ole kalibroitu hyvin ja tietyssä analyysissä on tarpeen suorittaa useita punnituksia, lopullinen tulos on entistä kauempana odotetusta; se on epätarkempi. Sama tapahtuu, jos analyysi mittaa jatkuvasti tilavuuksia buretilla, jonka lukema on väärä.

Vaaka- ja lasimateriaalien lisäksi kemikot voivat tehdä virheitä myös lämpömittarien ja pH-mittarien käsittelemisessä, sekoituksen nopeudessa, reaktion tapahtumiseen tarvittavassa ajassa, spektrofotometrit, olettaen, että näytteessä tai reagenssissa on korkea puhtaus jne.

Muita systemaattisia kemiallisia virheitä voivat olla, kun reagenssien lisäysjärjestystä muutetaan, reaktioseos kuumennetaan lämpötilaan, joka on korkeampi kuin menetelmän suosittelema, tai synteesituotetta ei kiteytetä uudelleen oikein.

Systemaattinen virhe fysiikassa

Fysiikan laboratorioissa systemaattiset virheet ovat vielä teknisempiä: mikä tahansa laite tai työkalu ilman asianmukaista kalibrointia, väärään jännitteeseen, väärään peilien tai osien asetukseen kokeessa, lisäämällä liian paljon hetkeä esineeseen, jonka pitäisi pudota johtuen painovoiman vaikutuksesta muun muassa kokeisiin.

Huomaa, että on olemassa systemaattisia virheitä, jotka johtuvat instrumentiaalisesta epätäydellisyydestä, ja muita, jotka ovat enemmän operatiivista tyyppiä, mikä johtuu kyseessä olevan analyytikon, tutkijan tai henkilön suorittaman virheen virheestä.

Esimerkkejä systemaattisista virheistä

Jäljempänä mainitaan muita esimerkkejä systemaattisista virheistä, joita ei välttämättä tarvitse esiintyä laboratoriossa tai tieteen alalla:

-Aseta pullat uunin alaosaan, paista niitä enemmän kuin on toivottavaa

-Olo asento istuessasi

- Sulje mokkasäiliö vain voimattomuuden takia

-Älä puhdista kahvinkeittimien höyrystimiä heti maidon muovaamisen tai kuumentamisen jälkeen

-Käytä erikokoisia kuppeja, kun seuraat tai haluat toistaa tietyn reseptin

-Haluatko antaa auringonsäteilyä varjoisina päivinä

- Suorita leukaluukut tankoissa olkapäät korotettuina kohti

- Soita useita kappaleita kitaralla virittämättä ensin sen jousia

-Fry fritters kanssa riittävästi öljymäärää kattilassa

- Suorita seuraavat tilavuustitrausukset standardoimatta titranttiliuosta uudelleen

Viitteet

1. Day, R., ja Underwood, A. (1986). Määrällinen analyyttinen kemia. (Viides painos). PEARSON Prentice Hall.
2. Helmenstine, tohtori Anne Marie (11. helmikuuta 2020). Satunnainen virhe vs. Systemaattinen virhe. Palautettu osoitteesta: gondo.com
3. Bodner-tutkimusverkko. (SF). Virheitä. Palautettu: chemed.chem.purdue.edu
4. Elsevier BV (2020). Systemaattinen virhe. ScienceDirect. Palautettu osoitteesta: sciencedirect.com
5. Sepúlveda, E. (2016). Järjestelmälliset virheet. Palautettu fysiikasta verkossa: fisicaenlinea.com
6. María Irma García Ordaz. (SF). Mittausvirheongelmat. Hidalgon osavaltion autonominen yliopisto. Palautettu osoitteesta: uaeh.edu.mx
7. Wikipedia. (2020). Havaintovirhe. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
8. John Spacey. (2018, 18. heinäkuuta). 7 tyypillistä systemaattista virhettä. Palautettu osoitteesta: simplicable.com