SISTEMATIČNA NAPAKA: KAKO JO IZRAČUNATI, V KEMIJI, V FIZIKI, PRIMERI - KEMIJA - 2025

Sistematična napaka je tista, ki je del preizkusov ali opazovanj napake (napake pri merjenju), in ki vpliva na točnost rezultatov. Znana je tudi kot ugotovljena napaka, saj jo je večino časa mogoče odkriti in odpraviti brez ponavljanja poskusov.

Pomembna značilnost sistematične napake je, da je njena relativna vrednost konstantna; to pomeni, da se ne razlikuje glede na velikost vzorca ali debelino podatkov. Na primer, če predpostavimo, da je njegova relativna vrednost 0,2%, če se meritve ponovijo pod enakimi pogoji, bo napaka vedno ostala 0,2%, dokler je ne popravimo.

V laboratoriju slaba tehnika ali napačen korak katere koli metode postane sistematična napaka, ki vpliva na natančnost rezultatov. Vir: Jarmoluk prek Pixabaja.

Na splošno so sistematične napake podvržene neustreznemu ravnanju z instrumenti ali tehnični okvari analitika ali znanstvenika. Lahko je zaznati, če se eksperimentalne vrednosti primerjajo s standardno ali potrjeno vrednostjo.

Primeri te vrste eksperimentalne napake se pojavijo, kadar analitične tehtnice, termometri in spektrofotometri niso umerjene; ali v primerih, ko se ne upošteva pravilnega branja pravil, vernierjev, graduiranih jeklenk ali biretk.

Kako izračunati sistematično napako?

Sistematična napaka vpliva na natančnost, zaradi česar so eksperimentalne vrednosti višje ali nižje od dejanskih rezultatov. Pravi rezultat ali vrednost se šteje za tisto, ki so jo številni analitiki in laboratoriji izčrpno preverili in se uveljavila kot standard primerjave.

Tako primerjamo eksperimentalno vrednost z resnično, dobimo razliko. Večja kot je razlika, večja je absolutna vrednost sistematične napake.

Recimo, da se v rezervoarju šteje 105 rib, vendar je vnaprej ali iz drugih virov znano, da je resnično število 108. Sistematična napaka je torej 3 (108–105). Soočeni smo s sistematično napako, če s ponovitvijo števila rib dobimo 105 rib vedno znova.

Vendar pa je pomembnejše od izračuna absolutne vrednosti te napake določiti njeno relativno vrednost:

Relativna napaka = (108-105) ÷ 108

= 0,0277

Če izrazimo kot odstotek, imamo 2,77%. To pomeni, da ima napaka štetja 2,77% teže dejanskega števila rib. Če ima rezervoar 1.000 rib in jih šteje, da vlečejo enako sistematično napako, bi bilo 28 rib manj, kot je bilo pričakovano, in ne 3, kot se zgodi z manjšim rezervoarjem.

Stalnost in sorazmernost

Sistematična napaka je običajno konstantna, aditivna in sorazmerna. V zgornjem primeru bo 2,77-odstotna napaka ostala konstantna, dokler se meritve ponavljajo pod enakimi pogoji, ne glede na velikost rezervoarja za ribe (ki se že dotakne akvarija).

Upoštevajte tudi sorazmernost sistematične napake: večja je velikost vzorca ali debelina podatkov (ali prostornina rezervoarja in število njegovih rib), večja je sistematična napaka. Če ima zdaj 3500 rib, bo napaka 97 rib (3.500 x 0.0277); absolutna napaka se poveča, vendar je njena relativna vrednost neprekinjena, konstantna.

Če se število podvoji, tokrat s 7000 rezervoarjem za ribe, potem bo napaka 194 rib. Sistematična napaka je zato stalna in tudi sorazmerna.

To ne pomeni, da je treba število rib ponoviti: dovolj bo vedeti, da določeno število ustreza 97,23% celotne ribe (100-2,77%). Od tod je mogoče resnično število rib izračunati z množenjem s faktorjem 100 / 97,23

Če bi na primer šteli 5.200 rib, bi bilo dejansko število 5.348 rib (5.200 x 100 / 97,23).

Sistematična napaka v kemiji

V kemiji sistematične napake ponavadi povzročijo slabe tehtanje zaradi ne kalibriranega ravnotežja ali zaradi slabega odčitavanja količin v steklenih materialih. Čeprav se morda ne zdijo všeč, vplivajo na natančnost rezultatov, ker več ko jih je, več se negativnih učinkov sešteje.

Na primer, če tehtnica ni dobro umerjena in je v določeni analizi treba opraviti več tehtanj, potem bo končni rezultat vse bolj in bolj oddaljen od pričakovanega; bo bolj netočno. Enako se zgodi, če analiza nenehno meri glasnost z biretom, katerega branje je napačno.

Kemiki lahko poleg tehtnic in steklenih materialov delajo napake tudi pri rokovanju s termometri in pH metri, pri hitrosti mešanja, v času, potrebnem za reakcijo, pri umerjanju spektrofotometri za domnevo visoke čistosti v vzorcu ali reagentu itd.

Druge sistematične napake v kemiji so lahko, če spremenimo vrstni red dodajanja reagentov, zmes reakcije segrevamo na temperaturo, višjo od temperature, ki jo priporoča metoda, ali če produkt sinteze ni pravilno prekristaliziran.

Sistematična napaka v fiziki

V fizikalnih laboratorijih so sistematične napake še bolj tehnične: vsaka oprema ali orodje brez ustrezne kalibracije, napačna napetost, napačna razporeditev ogledal ali delov v poskusu in dodajo preveč trenutka predmetu, ki bi moral pasti zaradi učinka gravitacije med drugimi poskusi.

Upoštevajte, da obstajajo sistematične napake, ki izvirajo iz instrumentalne nepopolnosti, in druge, ki so bolj operativnega tipa, rezultat napake s strani zadevnega analitika, znanstvenika ali posameznika, ki izvaja neko dejanje.

Primeri sistematične napake

Spodaj bodo navedeni drugi primeri sistematičnih napak, za katere ni nujno, da se pojavljajo v laboratoriju ali na znanstvenem področju:

-Bečke postavite v spodnji del pečice, da jih opečete več, kot je zaželeno

- Slaba drža, ko sedite

-Podrobite mocha lonček samo zaradi pomanjkanja trdnosti

-Parilniki kavnih aparatov ne čistite takoj po teksturiranju ali segrevanju mleka

-Koristite sled ali želite ponoviti določen recept, uporabite skodelice različnih velikosti

-Želimo odmerjati sončno sevanje v senčnih dneh

- Izvedite brado na palicah z rameni, dvignjenimi proti ušesom

-Privedite več pesmi na kitari, ne da bi najprej napeli njene strune

-Fry fritters z nezadostno količino olja v kotlu

- Izvedite naknadne volumetrične titracije brez ponovne standardizacije titracijske raztopine

Reference

1. Day, R., & Underwood, A. (1986). Kvantitativna analitična kemija. (Peta ed.). Dvorana PEARSON Prentice.
2. Helmenstine, Anne Marie, dr. (11. februar 2020). Naključna napaka vs. Sistematična napaka Pridobljeno: misel.com
3. Bodner Research Web. (sf). Napake. Pridobljeno: chemed.chem.purdue.edu
4. Elsevier BV (2020). Sistematična napaka ScienceDirect. Pridobljeno: sciencedirect.com
5. Sepúlveda, E. (2016). Sistematične napake Pridobljeno iz fizike na spletu: fisicaenlinea.com
6. María Irma García Ordaz. (sf). Težave z napako pri merjenju. Avtonomna univerza države Hidalgo. Pridobljeno: uaeh.edu.mx
7. Wikipedija. (2020). Napaka pri opazovanju. Pridobljeno: en.wikipedia.org
8. John Spacey. (2018, 18. julij). 7 vrst sistematičnih napak. Pridobljeno: simpible.com