SYSTEMATISK FEJL: HVORDAN MAN BEREGNER DET I KEMI, FYSIK, EKSEMPLER - KEMI - 2025

Den systematiske fejl er en, der er en del af eksperimentelle eller observationsfejl (målefejl), og som påvirker nøjagtigheden af ​​resultaterne. Det er også kendt som en bestemt fejl, da det meste af tiden kan detekteres og fjernes uden at gentage eksperimenterne.

En vigtig egenskab ved systematisk fejl er, at dens relative værdi er konstant; det vil sige, det varierer ikke med prøvestørrelsen eller tykkelsen af ​​dataene. Hvis man for eksempel antager, at dens relative værdi er 0,2%, hvis målingerne gentages under de samme betingelser, forbliver fejlen altid 0,2%, indtil den er korrigeret.

I laboratoriet ender en dårlig teknik eller et forkert trin i en hvilken som helst metode med at blive en systematisk fejl, der påvirker nøjagtigheden af ​​resultaterne. Kilde: Jarmoluk via Pixabay.

Generelt er systematisk fejl underlagt upassende håndtering af instrumenterne eller teknisk svigt fra analytikeren eller forskeren. Det registreres let, når eksperimentelle værdier sammenlignes med en standard eller certificeret værdi.

Eksempler på denne type eksperimentel fejl opstår, når analytiske balancer, termometre og spektrofotometre ikke er kalibreret; eller i tilfælde, hvor en god læsning af reglerne, verniers, graderede cylindre eller burettes ikke udføres.

Hvordan beregnes den systematiske fejl?

Systematisk fejl påvirker nøjagtigheden, hvilket får eksperimentelle værdier til at være højere eller lavere end de faktiske resultater. Et reelt resultat eller værdi forstås som et resultat, der er udtømmende verificeret af mange analytikere og laboratorier og etablerer sig som en sammenligningsstandard.

Når man sammenligner den eksperimentelle værdi med den reelle, opnås der en forskel. Jo større denne forskel er, jo større er den absolutte værdi af den systematiske fejl.

Antag f.eks. At 105 fisk tælles i en tank, men det vides på forhånd eller fra andre kilder, at det rigtige antal er 108. Den systematiske fejl er derfor 3 (108-105). Vi står over for en systematisk fejl, hvis vi ved at gentage fisketallet opnår 105 fisk igen og igen.

Vigtigere end beregning af den absolutte værdi af denne fejl er imidlertid at bestemme dens relative værdi:

Relativ fejl = (108-105) ÷ 108

= 0,0277

Når vi udtrykt i procent, har vi 2,77%. Det vil sige, at tællingen har en vægt på 2,77% på det rigtige antal fisk. Hvis tanken nu har 1.000 fisk, og den fortsætter med at tælle dem, der trækker den samme systematiske fejl, ville der være 28 mindre fisk end forventet, og ikke 3, som sker med den mindre tank.

Konstance og proportionalitet

Den systematiske fejl er normalt konstant, additiv og proportional. I eksemplet ovenfor forbliver fejlen på 2,77% konstant, så længe målingerne gentages under de samme forhold, uanset størrelsen på fisketanken (allerede i berøring med et akvarium).

Bemærk også proportionaliteten af ​​den systematiske fejl: jo større prøvestørrelse eller tykkelse af dataene (eller tankens volumen og antallet af dens fisk), jo større er den systematiske fejl. Hvis tanken nu har 3.500 fisk, vil fejlen være 97 fisk (3.500 x 0.0277); den absolutte fejl stiger, men dens relative værdi er ufravigelig, konstant.

Hvis antallet fordobles, denne gang med en 7.000 fisketank, vil fejlen være 194 fisk. Den systematiske fejl er derfor konstant og også proportional.

Dette betyder ikke, at det er nødvendigt at gentage antallet af fiskene: det vil være tilstrækkeligt at vide, at det bestemte antal svarer til 97,23% af den samlede fisk (100-2,77%). Derfra kan det rigtige antal fisk beregnes ved at multiplicere med faktoren 100 / 97,23

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

Systematisk fejl i kemi

I kemi er systematiske fejl normalt forårsaget af dårlige vejninger på grund af en ukalibreret balance, eller af en dårlig aflæsning af volumener i glasmaterialer. Selvom de muligvis ikke ser ud som det, påvirker de nøjagtigheden af ​​resultaterne, fordi jo mere der er, jo mere er deres negative virkninger.

For eksempel, hvis balancen ikke er godt kalibreret, og det i en bestemt analyse er nødvendigt at udføre flere vejninger, vil det endelige resultat være længere og længere væk fra forventet; det vil være mere unøjagtigt. Det samme sker, hvis analysen konstant måler mængder med en buret, hvis aflæsning er forkert.

Bortset fra balancen og glasmaterialerne kan kemikere også lave fejl i håndteringen af ​​termometre og pH-målere i omrøringshastigheden i den tid, der kræves for en reaktion at finde sted, i kalibreringen af spektrofotometre, når man antager en høj renhed i en prøve eller reagens osv.

Andre systematiske fejl i kemi kan være, når rækkefølgen af ​​reagenserne tilsættes ændres, blandingen af ​​en reaktion opvarmes til en temperatur, der er højere end den, der er anbefalet af metoden, eller produktet af en syntese ikke omkrystalliseres korrekt.

Systematisk fejl i fysik

I fysiklaboratorier er systematiske fejl endnu mere tekniske: ethvert udstyr eller værktøj uden korrekt kalibrering, forkert påført spænding, forkert arrangement af spejle eller dele i et eksperiment, der tilføjer et for meget øjeblik til et objekt, der skulle falde på grund af virkningen af ​​tyngdekraften blandt andre eksperimenter.

Bemærk, at der er systematiske fejl, der stammer fra en instrumentel ufuldkommenhed, og andre, der er mere af den operationelle type, produktet af en fejl fra analytikeren, forskeren eller den pågældende person, der udfører en handling.

Eksempler på systematisk fejl

Andre eksempler på systematiske fejl vil blive nævnt nedenfor, som ikke nødvendigvis skal forekomme i et laboratorium eller inden for det videnskabelige område:

-Sæt boller i den nederste del af ovnen, og rist dem mere end ønskeligt

-Dårlig kropsholdning, når man sidder

- Forsegl mokka potten kun på grund af manglende styrke

-Rengør ikke dampere af kaffemaskiner lige efter teksturering eller opvarmning af mælken

-Brug kopper i forskellige størrelser, når du følger eller ønsker at gentage en bestemt opskrift

-Vil doser solstråling på skyggefulde dage

-Udfør chin-ups på stængerne med skuldrene hævet mod dine ører

-Spil flere sange på en guitar uden først at indstille strengene

-Fry fritters med utilstrækkelig mængde olie i en kedel

- Udfør efterfølgende volumetriske titreringer uden at standardisere titreringsopløsningen igen

Referencer

1. Day, R., & Underwood, A. (1986). Kvantitativ analytisk kemi. (Femte udgave). PEARSON Prentice Hall.
2. Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (11. februar 2020). Tilfældig fejl vs. Systematisk fejl. Gendannes fra: thoughtco.com
3. Bodner Research Web. (Sf). Fejl. Gendannes fra: chemed.chem.purdue.edu
4. Elsevier BV (2020). Systematisk fejl. ScienceDirect. Gendannes fra: sciencedirect.com
5. Sepúlveda, E. (2016). Systematiske fejl. Genoprettet fra fysik online: fisicaenlinea.com
6. María Irma García Ordaz. (Sf). Problemer med målefejl. Det autonome universitet i staten Hidalgo. Gendannes fra: uaeh.edu.mx
7. Wikipedia. (2020). Observationsfejl. Gendannet fra: en.wikipedia.org
8. John Spacey. (2018, 18. juli). 7 typer af systematisk fejl. Gendannes fra: simplicable.com