SYSTEMATISKA FEL: HUR MAN BERÄKNAR DET, I KEMI, I FYSIK, EXEMPEL - KEMI - 2026

Det systematiska felet är ett som ingår i experimentella eller observationsfel (mätfel) och som påverkar resultatens noggrannhet. Det är också känt som ett bestämt fel, eftersom det mesta av tiden kan detekteras och elimineras utan att upprepa experimenten.

En viktig egenskap hos systematiska fel är att dess relativa värde är konstant; det vill säga, det varierar inte med provets storlek eller datatjockleken. Om man till exempel antar att dess relativa värde är 0,2%, om mätningarna upprepas under samma förhållanden, kommer felet alltid att förbli 0,2% tills det har korrigerats.

På laboratoriet blir en dålig teknik eller ett fel steg i vilken metod som helst ett systematiskt fel som påverkar resultatens noggrannhet. Källa: Jarmoluk via Pixabay.

I allmänhet är systematiska fel föremål för olämplig hantering av instrumenten eller av teknisk fel av analytiker eller forskare. Det upptäcks lätt när experimentvärden jämförs med ett standard- eller certifierat värde.

Exempel på denna typ av experimentfel uppstår när analytiska balanser, termometrar och spektrofotometrar inte är kalibrerade; eller i fall där en god läsning av reglerna, verniers, graderade cylindrar eller buretter inte genomförs.

Hur beräknar jag det systematiska felet?

Systematiska fel påverkar noggrannheten, vilket gör att experimentvärdena är högre eller lägre än de faktiska resultaten. Ett verkligt resultat eller värde förstås vara ett som har uttömmats uttömmande av många analytiker och laboratorier och etablerat sig som en jämförelsestandard.

Således jämförs det experimentella värdet med det verkliga, en skillnad. Ju större denna skillnad, desto större är det absoluta värdet på det systematiska felet.

Antag till exempel att 105 fiskar räknas i en tank, men det är känt i förväg eller från andra källor att det sanna antalet är 108. Det systematiska felet är därför 3 (108-105). Vi står inför ett systematiskt fel om vi genom att upprepa fiskantalet får 105 fisk om och om igen.

Men viktigare än att beräkna det absoluta värdet på detta fel är att bestämma det relativa värdet:

Relativt fel = (108-105) ÷ 108

= 0,0277

När vi uttryckte i procent har vi 2,77%. Det vill säga, räknarnas fel har en vikt på 2,77% på det verkliga antalet fiskar. Om tanken nu har 1 000 fiskar, och den fortsätter att räkna dem dra samma systematiska fel, skulle det finnas 28 mindre fisk än väntat, och inte 3 som händer med den mindre tanken.

Konstans och proportionalitet

Det systematiska felet är vanligtvis konstant, additivt och proportionellt. I exemplet ovan kommer felet på 2,77% att förbli konstant så länge mätningarna upprepas under samma förhållanden, oavsett storleken på fiskbehållaren (redan vidrör ett akvarium).

Observera också det systematiska felets proportionalitet: ju större provstorleken eller tjockleken på data (eller tankens volym och antalet fiskar), desto större är det systematiska felet. Om tanken nu har 3 500 fiskar kommer felet att vara 97 fisk (3 500 x 0,0277); det absoluta felet ökar, men det relativa värdet är oändligt, konstant.

Om antalet fördubblas, denna gång med en 7.000 fiskbehållare, kommer felet att vara 194 fiskar. Det systematiska felet är därför konstant och också proportionellt.

Detta betyder inte att det är nödvändigt att upprepa räkningen av fisken: det räcker med att veta att det bestämda antalet motsvarar 97,23% av den totala fisken (100-2,77%). Därifrån kan det verkliga antalet fiskar beräknas genom att multiplicera med faktorn 100 / 97,23

Om till exempel 5 200 fisk räknades skulle det faktiska antalet vara 5 348 fisk (5 200 x 100 / 97,23).

Systematiska fel i kemi

Inom kemi orsakas systematiska fel vanligtvis av dåliga vägningar på grund av en okalibrerad balans eller av en dålig avläsning av volymer i glasmaterial. Även om de kanske inte ser ut som det påverkar de resultatens noggrannhet, eftersom ju mer det är, desto mer blir deras negativa effekter.

Till exempel, om balansen inte är väl kalibrerad, och i en viss analys är det nödvändigt att utföra flera vägningar, kommer det slutliga resultatet att vara längre och längre bort från vad som förväntas; det kommer att vara mer felaktigt. Detsamma händer om analysen hela tiden mäter volymer med en buret vars avläsning är felaktig.

Förutom balans och glasmaterial kan kemister också göra fel vid hantering av termometrar och pH-mätare, i omrörningshastigheten, under den tid som krävs för att en reaktion ska äga rum, i kalibreringen av spektrofotometrar, när man antar en hög renhet i ett prov eller reagens, etc.

Andra systematiska fel i kemi kan vara när den ordning i vilken reagensen tillsätts ändras, blandningen av en reaktion upphettas till en temperatur högre än den som rekommenderas av metoden, eller produkten av en syntes inte omkristalliseras korrekt.

Systematiska fel i fysiken

I fysiklaboratorier är systematiska fel ännu mer tekniska: all utrustning eller verktyg utan korrekt kalibrering, fel spänning applicerad, fel arrangemang av speglar eller delar i ett experiment, vilket lägger för mycket ögonblick till ett objekt som borde falla på grund av gravitationseffekten, bland andra experiment.

Observera att det finns systematiska fel som härstammar från en instrumentell brist och andra som är mer av den operativa typen, produkten av ett misstag från analytiker, forskare eller individ i fråga som utför en åtgärd.

Exempel på systematiska fel

Andra exempel på systematiska fel kommer att nämnas nedan, som inte nödvändigtvis behöver förekomma inom ett laboratorium eller inom det vetenskapliga området:

- Placera bullarna i ugns nedre del och rostade dem mer än önskvärt

-Dålig hållning när man sitter

-Segla mockapotten bara på grund av brist på styrka

-Rengör inte ångkokare från kaffemaskiner precis efter texturering eller uppvärmning av mjölken

-Använd koppar i olika storlekar när du följer eller vill upprepa ett visst recept

-Vill dosera solstrålning på skuggiga dagar

-Utför chin-ups på staplarna med axlarna upp mot öronen

-Spela flera låtar på en gitarr utan att först ställa in strängarna

-Frit fritters med otillräcklig volym olja i en kittel

-Utföra efterföljande volymetriska titreringar utan att standardisera titreringslösningen igen

referenser

1. Day, R., & Underwood, A. (1986). Kvantitativ analytisk kemi. (Femte upplagan). PEARSON Prentice Hall.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 februari 2020). Slumpmässigt fel vs. Systematiska fel. Återställd från: thoughtco.com
3. Bodner Research Web. (Sf). Fel. Återställdes från: chemed.chem.purdue.edu
4. Elsevier BV (2020). Systematiska fel. Science. Återställd från: sciencedirect.com
5. Sepúlveda, E. (2016). Systematiska fel. Återställd från fysik online: fisicaenlinea.com
6. María Irma García Ordaz. (Sf). Mätfelproblem. Autonoma universitetet i delstaten Hidalgo. Återställd från: uaeh.edu.mx
7. Wikipedia. (2020). Observationsfel. Återställd från: en.wikipedia.org
8. John Spacey. (2018, 18 juli). 7 typer av systematiska fel. Återställs från: simplicable.com