SYSTEMATISK FEIL: HVORDAN BEREGNE DET, I KJEMI, I FYSIKK, EKSEMPLER - KJEMI - 2024

Den systematiske feilen er en del av eksperimentelle eller observasjonsfeil (målefeil), og som påvirker nøyaktigheten til resultatene. Det er også kjent som en bestemt feil, siden det meste av tiden kan oppdages og elimineres uten å gjenta eksperimentene.

Et viktig kjennetegn ved systematisk feil er at den relative verdien er konstant; det vil si at den ikke varierer med størrelsen på prøven eller tykkelsen på dataene. Forutsatt at for eksempel at den relative verdien er 0,2%, hvis målingene gjentas under de samme forholdene, vil feilen alltid forbli 0,2% til den er korrigert.

På laboratoriet ender en dårlig teknikk eller et feil trinn i en hvilken som helst metode opp til å bli en systematisk feil som påvirker nøyaktigheten av resultatene. Kilde: Jarmoluk via Pixabay.

Generelt er systematiske feil utsatt for upassende håndtering av instrumentene, eller teknisk feil fra analytikeren eller forskeren. Det blir lett oppdaget når eksperimentelle verdier blir sammenlignet med en standard eller sertifisert verdi.

Eksempler på denne typen eksperimentelle feil oppstår når analytiske balanser, termometre og spektrofotometre ikke er kalibrert. eller i tilfeller hvor god lesing av reglene ikke blir utført, verniers, graderte sylindre eller buretter.

Hvordan beregne den systematiske feilen?

Systematisk feil påvirker nøyaktigheten, noe som fører til at eksperimentelle verdier er høyere eller lavere enn de faktiske resultatene. Et reelt resultat eller verdi forstås som et som er uttømmende bekreftet av mange analytikere og laboratorier, og etablerer seg som en standard for sammenligning.

Sammenlignes den eksperimentelle verdien med den virkelige, oppnås en forskjell. Jo større denne forskjellen, desto større er den absolutte verdien av den systematiske feilen.

Anta for eksempel at 105 fisk telles i en tank, men det er kjent på forhånd eller fra andre kilder at det sanne tallet er 108. Den systematiske feilen er derfor 3 (108-105). Vi blir stilt overfor en systematisk feil hvis vi ved å gjenta fisketallet får 105 fisk om og om igjen.

Imidlertid viktigere enn å beregne den absolutte verdien av denne feilen er å bestemme dens relative verdi:

Relativ feil = (108-105) ÷ 108

= 0,0277

At vi uttrykt i prosent, har 2,77%. Det vil si at telenes feil har en vekt på 2,77% på det sanne antallet fisk. Hvis tanken nå har 1000 fisk, og den fortsetter å telle dem som drar den samme systematiske feilen, ville det være 28 mindre fisk enn forventet, og ikke 3 som skjer med den mindre tanken.

Konstanse og proporsjonalitet

Den systematiske feilen er vanligvis konstant, additiv og proporsjonal. I eksemplet over vil feilen på 2,77% forbli konstant så lenge målingene blir gjentatt under de samme forhold, uavhengig av størrelsen på fisketanken (allerede berører et akvarium).

Legg også merke til proporsjonaliteten til den systematiske feilen: jo større prøvestørrelse eller tykkelse på dataene (eller volumet på tanken og antall fisk), jo større er den systematiske feilen. Hvis tanken nå har 3.500 fisk, vil feilen være 97 fisk (3.500 x 0.0277); den absolutte feilen øker, men den relative verdien er ufravikelig, konstant.

Hvis antallet er doblet, denne gangen med en 7000 fisketank, vil feilen være 194 fisk. Den systematiske feilen er derfor konstant og også proporsjonal.

Dette betyr ikke at det er nødvendig å gjenta antallet fisker: det vil være nok å vite at det bestemte antallet tilsvarer 97,23% av den totale fisken (100-2,77%). Derfra kan det sanne antall fisk beregnes ved å multiplisere med faktoren 100 / 97,23

For eksempel, hvis 5.200 fisk ble talt, ville det faktiske antallet være 5.348 fisk (5.200 x 100 / 97.23).

Systematisk feil i kjemi

I kjemi er systematiske feil vanligvis forårsaket av dårlige veier på grunn av en ukalibrert balanse, eller av dårlig lesing av volum i glassmaterialer. Selv om de kanskje ikke ser ut som det, påvirker de nøyaktigheten av resultatene, fordi jo mer det er, jo mer blir de negative effektene til.

For eksempel, hvis balansen ikke er godt kalibrert, og i en viss analyse er det nødvendig å utføre flere veiinger, vil det endelige resultatet være lenger og lenger unna det som forventes; det vil være mer unøyaktig. Det samme skjer hvis analysen kontinuerlig måler volumer med en buret hvis avlesning er feil.

Bortsett fra balansen og glassmaterialene, kan kjemikere også gjøre feil ved håndtering av termometre og pH-målere, i omrøringshastigheten, i den tiden det kreves for en reaksjon å finne sted, i kalibreringen av spektrofotometre, når man antar høy renhet i en prøve eller reagens, etc.

Andre systematiske feil i kjemi kan være når rekkefølgen reagensene tilsettes blir endret, blandingen av en reaksjon blir oppvarmet til en temperatur som er høyere enn den som er anbefalt av metoden, eller produktet av en syntese ikke rekrystalliseres riktig.

Systematisk feil i fysikk

I fysikklaboratorier er systematiske feil enda mer tekniske: noe utstyr eller verktøy uten riktig kalibrering, feil spenning påført, feil plassering av speil eller deler i et eksperiment, og legger for mye øyeblikk til et objekt som skal falle på grunn av tyngdekraften, blant andre eksperimenter.

Legg merke til at det er systematiske feil som stammer fra en instrumentell ufullkommenhet, og andre som er mer av den operasjonelle typen, produktet av en feil fra analytikeren, forskeren eller personen det gjelder som utfører en handling.

Eksempler på systematisk feil

Andre eksempler på systematiske feil vil bli nevnt nedenfor, som ikke nødvendigvis trenger å forekomme i et laboratorium eller i det vitenskapelige feltet:

-Sett bollene i den nedre delen av ovnen, og rist dem mer enn ønskelig

-Dårlig holdning når du sitter

-Sett mokka potten bare på grunn av mangel på styrke

-Rengjør ikke steamers på kaffemaskiner rett etter teksturering eller oppvarming av melken

-Bruk kopper i forskjellige størrelser når du følger eller vil gjenta en viss oppskrift

-Vil å dosere solstråling på skyggefulle dager

-Utfør chin-ups på stolpene med skuldrene løftet mot ørene

-Spill flere sanger på en gitar uten først å stille inn strengene

-Fry fritters med utilstrekkelig volum olje i en kittel

-Før ut påfølgende volumetriske titrasjoner uten å standardisere titreringsløsningen igjen

referanser

1. Day, R., & Underwood, A. (1986). Kvantitativ analytisk kjemi. (Femte utg.). PEARSON Prentice Hall.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11. februar 2020). Tilfeldig feil vs. Systematisk feil. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
3. Bodner Research Web. (SF). Feil. Gjenopprettet fra: chemed.chem.purdue.edu
4. Elsevier BV (2020). Systematisk feil. Science. Gjenopprettet fra: sciencedirect.com
5. Sepúlveda, E. (2016). Systematiske feil. Gjenopprettet fra Physics Online: fisicaenlinea.com
6. María Irma García Ordaz. (SF). Problemer med målefeil. Det autonome universitetet i staten Hidalgo. Gjenopprettet fra: uaeh.edu.mx
7. Wikipedia. (2020). Observasjonsfeil. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
8. John Spacey. (2018, 18. juli). 7 typer systematisk feil. Gjenopprettet fra: simplicable.com