SISTEMĀTISKA KĻŪDA: KĀ TO APRĒĶINĀT, ĶĪMIJĀ, FIZIKĀ, PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Sistemātiska kļūda ir viens, kas ir daļa no eksperimentālos vai novērojumu kļūdām (mērījumu kļūdām), un tas ietekmē rezultātu precizitāti. To sauc arī par noteiktu kļūdu, jo lielāko daļu laika to var atklāt un novērst, neatkārtojot eksperimentus.

Svarīga sistemātiskas kļūdas īpašība ir tā, ka tās relatīvā vērtība ir nemainīga; tas ir, tas nemainās atkarībā no parauga lieluma vai datu biezuma. Piemēram, pieņemot, ka tā relatīvā vērtība ir 0,2%, ja mērījumus atkārto tādos pašos apstākļos, kļūda vienmēr paliks 0,2%, līdz tā tiks izlabota.

Laboratorijā slikta tehnika vai nepareizs jebkuras metodes solis galu galā kļūst par sistemātisku kļūdu, kas ietekmē rezultātu precizitāti. Avots: Jarmoluk caur Pixabay.

Parasti sistemātiskas kļūdas ir saistītas ar neatbilstošu instrumentu apstrādi vai analītiķa vai zinātnieka tehniskām kļūmēm. To ir viegli noteikt, salīdzinot eksperimentālās vērtības ar standarta vai sertificētām vērtībām.

Šāda veida eksperimentālo kļūdu piemēri rodas, ja nav kalibrēti analītiskie svari, termometri un spektrofotometri; vai gadījumos, kad netiek labi lasīti noteikumi, vernieri, graduētie baloni vai biretes.

Kā aprēķināt sistemātisko kļūdu?

Sistemātiska kļūda ietekmē precizitāti, izraisot eksperimentālo vērtību augstāku vai zemāku par faktiskajiem rezultātiem. Par reālu rezultātu vai vērtību saprot tādu, kuru ir daudz pārbaudījuši daudzi analītiķi un laboratorijas, un tas ir kļuvis par salīdzināšanas standartu.

Tādējādi, salīdzinot eksperimentālo vērtību ar reālo, iegūst starpību. Jo lielāka šī atšķirība, jo lielāka ir sistemātiskās kļūdas absolūtā vērtība.

Piemēram, pieņemsim, ka tvertnē tiek ieskaitītas 105 zivis, bet jau iepriekš vai no citiem avotiem ir zināms, ka patiesais skaitlis ir 108. Tāpēc sistemātiskā kļūda ir 3 (108–105). Mēs saskaramies ar sistemātisku kļūdu, ja, atkārtojot zivju skaitu, mēs atkal un atkal iegūstam 105 zivis.

Tomēr svarīgāk nekā aprēķināt šīs kļūdas absolūto vērtību ir noteikt tās relatīvo vērtību:

Relatīvā kļūda = (108-105) ÷ 108

= 0,0277

Tas, izsakot procentos, mums ir 2,77%. Tas ir, skaitīšanas kļūdai ir 2,77% no svara patiesajam zivju skaitam. Ja tvertnē tagad ir 1000 zivju un tās tiek skaitītas, velkot to pašu sistemātisko kļūdu, tad būtu par 28 zivīm mazāk, nekā gaidīts, nevis par 3, kā tas notiek ar mazāku tvertni.

Noturība un proporcionalitāte

Sistemātiskā kļūda parasti ir nemainīga, piedevīga un proporcionāla. Iepriekš minētajā piemērā 2,77% kļūda paliks nemainīga, kamēr mērījumus atkārtos vienādos apstākļos neatkarīgi no zivju tvertnes lieluma (jau pieskaroties akvārijam).

Ņemiet vērā arī sistemātiskās kļūdas samērīgumu: jo lielāks ir parauga lielums vai datu biezums (vai tvertnes tilpums un tā zivju skaits), jo lielāka ir sistemātiskā kļūda. Ja tvertnē tagad ir 3500 zivju, kļūda būs 97 zivis (3500 x 0,0277); absolūtā kļūda palielinās, bet tās relatīvā vērtība ir nemainīga, nemainīga.

Ja skaits tiek dubultots, šoreiz ar 7000 zivju tvertni, tad kļūda būs 194 zivis. Tāpēc sistemātiskā kļūda ir nemainīga un arī proporcionāla.

Tas nenozīmē, ka ir nepieciešams atkārtot zivju skaitīšanu: pietiks zināt, ka noteiktais skaits atbilst 97,23% no visām zivīm (100–2,77%). Pēc tam patieso zivju skaitu var aprēķināt, reizinot ar koeficientu 100 / 97,23

Piemēram, ja tiktu ieskaitītas 5200 zivis, tad faktiskais skaits būtu 5 348 zivis (5 200 x 100 / 97,23).

Sistemātiska kļūda ķīmijā

Ķīmijā sistemātiskas kļūdas parasti izraisa slikta svēršana nekalibrēta līdzsvara dēļ vai slikta stikla materiālu tilpuma nolasīšana. Lai arī tie var nelikties, tie ietekmē rezultātu precizitāti, jo, jo vairāk to ir, jo vairāk to negatīvā ietekme saskaita.

Piemēram, ja svari nav pareizi kalibrēti un noteiktā analīzē ir jāveic vairāki svērumi, tad gala rezultāts būs arvien tālāk un tālāk no tā, kas paredzēts; tas būs neprecīzāk. Tas pats notiek, ja analīzē pastāvīgi mēra apjomus ar buretu, kura nolasījums ir nepareizs.

Papildus svariem un stikla materiāliem ķīmiķi var arī pieļaut kļūdas, apstrādājot termometrus un pH mērītājus, maisīšanas ātrumā, laikā, kas vajadzīgs reakcijai, un kalibrējot spektrofotometri, pieņemot, ka paraugā vai reaģentā ir augsta tīrība utt.

Citas sistemātiskas kļūdas ķīmijā var būt, mainot reaģentu pievienošanas secību, reakcijas maisījumu uzkarsējot līdz temperatūrai, kas ir augstāka par metodi, kas ieteikta ar metodi, vai sintēzes produkts netiek pārkristalizēts pareizi.

Sistemātiska kļūda fizikā

Fizikas laboratorijās sistemātiskas kļūdas ir vēl tehniskākas: jebkura iekārta vai rīks bez pienācīgas kalibrēšanas, nepareizs spriegums, nepareizs spoguļu vai detaļu izvietojums eksperimentā, objektam pievienojot pārāk daudz brīža, kam vajadzētu nokrist sakarā ar gravitācijas iedarbību, starp citiem eksperimentiem.

Ņemiet vērā, ka pastāv sistemātiskas kļūdas, kuru cēlonis ir instrumentāla nepilnība, un citas, kuras vairāk ir saistītas ar operāciju, kas ir kļūdas rezultāts analītiķim, zinātniekam vai indivīdam, kurš veic darbību.

Sistemātiskas kļūdas piemēri

Turpmāk tiks minēti citi sistemātisku kļūdu piemēri, kuriem nav obligāti jānotiek laboratorijā vai zinātnes jomā:

-Ielieciet maizītes cepeškrāsns apakšējā daļā, tos grauzdējot vairāk, nekā ir vēlams

-Telpa poza sēžot

-Noņemiet mokas podu tikai izturības trūkuma dēļ

-Neattīriet kafijas automātu tvaicētājus tūlīt pēc piena veidošanas vai uzsildīšanas

-Izmantojiet vai vēlaties atkārtot noteiktu recepti, izmantojiet dažāda lieluma tases

-Gribas dozēt saules starojumu ēnainās dienās

-Izpildiet zoda augšdaļu uz stieņiem ar pleciem paceltu pret ausīm

- Atskaņojiet vairākas dziesmas ar ģitāru, vispirms nenoskaņojot tās stīgas

-Fitē fritētājus ar nepietiekamu eļļas daudzumu katlā

- Veiciet nākamo tilpuma titrēšanu, vēlreiz standartizējot titranta šķīdumu

Atsauces

1. Day, R., & Underwood, A. (1986). Kvantitatīvā analītiskā ķīmija. (Piektais izd.). PEARSON Prentice zāle.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2020. gada 11. februāris). Nejauša kļūda Sistemātiska kļūda. Atgūts no: domaco.com
3. Bodnera pētījumu tīmeklis. (sf). Kļūdas. Atgūts no: chemed.chem.purdue.edu
4. Elsevier BV (2020). Sistemātiska kļūda. ScienceDirect. Atgūts no: sciencedirect.com
5. Sepúlveda, E. (2016). Sistemātiskas kļūdas. Atgūts no fizikas tiešsaistē: fisicaenlinea.com
6. María Irma García Ordaz. (sf). Mērījumu kļūdu problēmas. Hidalgo štata autonomā universitāte. Atgūts no: uaeh.edu.mx
7. Wikipedia. (2020). Novērošanas kļūda. Atgūts no: en.wikipedia.org
8. Džons Spaceijs. (2018. gads, 18. jūlijs). 7 sistemātisku kļūdu veidi. Atgūts no: simplicable.com