EROARE SISTEMATICĂ: CUM SĂ O CALCULĂM, ÎN CHIMIE, ÎN FIZICĂ, EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Eroarea sistematică este una care face parte din experimentale sau erori de observatie (erori de măsurare), și care afectează acuratețea rezultatelor. Este cunoscută și ca o eroare determinată, deoarece de cele mai multe ori poate fi detectată și eliminată fără a repeta experimentele.

O caracteristică importantă a erorii sistematice este că valoarea sa relativă este constantă; adică nu variază cu dimensiunea eșantionului sau cu grosimea datelor. De exemplu, presupunând că valoarea sa relativă este de 0,2%, dacă măsurătorile se repetă în aceleași condiții, eroarea va rămâne întotdeauna 0,2% până la corectarea acesteia.

În laborator, o tehnică greșită sau o etapă greșită în orice metodă ajunge să devină o eroare sistematică care afectează acuratețea rezultatelor. Sursa: Jarmoluk prin Pixabay.

În general, eroarea sistematică este supusă manipulării necorespunzătoare a instrumentelor sau a eșecului tehnic de către analist sau om de știință. Este detectat cu ușurință atunci când valorile experimentale sunt comparate cu o valoare standard sau certificată.

Exemple de acest tip de eroare experimentală apar atunci când bilanțurile analitice, termometrele și spectrofotometrele nu sunt calibrate; sau în cazurile în care o bună citire a regulilor, a vernierilor, a cilindrilor sau a birourilor absolvite nu este efectuată.

Cum se calculează eroarea sistematică?

Eroarea sistematică afectează precizia, determinând valorile experimentale mai mari sau mai mici decât rezultatele reale. Un rezultat sau o valoare reală se înțelege a fi una care a fost verificată exhaustiv de mulți analiști și laboratoare, stabilindu-se ca un standard de comparație.

Astfel, comparând valoarea experimentală cu cea reală, se obține o diferență. Cu cât această diferență este mai mare, cu atât valoarea absolută a erorii sistematice este mai mare.

De exemplu, să presupunem că 105 pești sunt numărați într-un rezervor, dar se știe dinainte sau din alte surse că numărul adevărat este 108. Eroarea sistematică este deci 3 (108-105). Ne confruntăm cu o eroare sistematică dacă prin repetarea numărului de pești obținem 105 pești de mai multe ori.

Cu toate acestea, mai important decât calcularea valorii absolute a acestei erori este de a determina valoarea sa relativă:

Eroare relativă = (108-105) ÷ 108

= 0,0277

Că atunci când suntem exprimați în procente, avem 2,77%. Adică, eroarea numărătorilor are o pondere de 2,77% la numărul real de pești. Dacă acum rezervorul are 1.000 de pești și se trece la contorizarea acestora trăgând aceeași eroare sistematică, atunci ar exista 28 de pești mai puțini decât se așteptau și nu 3 cum se întâmplă cu rezervorul mai mic.

Constanța și proporționalitatea

Eroarea sistematică este de obicei constantă, aditivă și proporțională. În exemplul de mai sus, eroarea de 2,77% va rămâne constantă, atât timp cât măsurătorile se vor repeta în aceleași condiții, indiferent de dimensiunea rezervorului de pește (atingând deja un acvariu).

De asemenea, rețineți proporționalitatea erorii sistematice: cu cât este mai mare dimensiunea eșantionului sau grosimea datelor (sau volumul rezervorului și numărul peștilor acestuia), cu atât este mai mare eroarea sistematică. Dacă rezervorul are acum 3.500 de pești, eroarea va fi de 97 de pești (3.500 x 0.0277); eroarea absolută crește, dar valoarea sa relativă este invariabilă, constantă.

Dacă numărul este dublat, de data aceasta cu un rezervor de pește 7.000, atunci eroarea va fi de 194 pești. Prin urmare, eroarea sistematică este constantă și, de asemenea, proporțională.

Aceasta nu înseamnă că este necesară repetarea numărului de pești: va fi suficient să știți că numărul determinat corespunde cu 97,23% din totalul peștilor (100-2,77%). De acolo, numărul adevărat de pești poate fi calculat prin înmulțirea cu factorul 100 / 97.23

De exemplu, dacă s-ar număra 5.200 de pești, numărul real ar fi de 5.348 pești (5.200 x 100 / 97,23).

Eroare sistematică în chimie

În chimie, erorile sistematice sunt de obicei cauzate de cântăriri proaste datorate unui echilibru necalibrat sau de o citire proastă a volumelor din materialele din sticlă. Deși s-ar putea să nu pară, ele afectează acuratețea rezultatelor, pentru că, cu cât există mai multe, cu atât se adaugă efectele lor negative.

De exemplu, dacă bilanțul nu este bine calibrat și într-o anumită analiză este necesar să se efectueze mai multe cântăriri, rezultatul final va fi mai departe și mai departe de ceea ce se așteaptă; va fi mai inexact. Același lucru se întâmplă dacă analiza măsoară constant volumele cu un buret a cărui citire este incorectă.

În afară de materialele de echilibru și de sticlă, chimiștii pot face greșeli în manipularea termometrelor și a pH-metri, în viteza de agitare, în timpul necesar pentru a avea loc o reacție, în calibrarea spectrofotometre, în asumarea unei purități ridicate într-un eșantion sau reactiv etc.

Alte erori sistematice în chimie pot fi atunci când ordinea în care sunt adăugați reactivii este modificată, amestecul unei reacții este încălzit la o temperatură mai mare decât cea recomandată de metodă sau produsul unei sinteze nu este recristalizat corect.

Eroare sistematică în fizică

În laboratoarele de fizică, erorile sistematice sunt și mai tehnice: orice echipament sau instrument fără o calibrare corespunzătoare, o tensiune greșită aplicată, aranjarea greșită a oglinzilor sau pieselor dintr-un experiment, adăugând prea mult moment unui obiect care ar trebui să cadă datorită efectului gravitației, printre alte experimente.

Rețineți că există erori sistematice care provin dintr-o imperfecțiune instrumentală și altele care sunt mai mult de tip operațional, produsul unei erori din partea analistului, omului de știință sau a individului în cauză care efectuează o acțiune.

Exemple de eroare sistematică

Alte exemple de erori sistematice vor fi menționate mai jos, care nu trebuie neapărat să apară în laborator sau în domeniul științific:

-Așezați chiflele în partea inferioară a cuptorului, prăjindu-le mai mult decât este de dorit

-Postură interioară când stai

-Spălați vasul cu mocha numai din lipsa de forță

-Nu curățați aburiul mașinilor de cafea doar după texturizarea sau încălzirea laptelui

-Utilizați căni de diferite dimensiuni atunci când urmați sau doriți să repetați o anumită rețetă

-Vrei să dozezi radiații solare în zilele umbroase

-Execuați bărbie-uri pe bare cu umerii ridicați spre urechi

-Redați mai multe melodii pe o chitară fără să acordați mai întâi corzile

-Se prăjesc prăjeli cu un volum insuficient de ulei într-un cazan

-Performați titrările volumetrice ulterioare fără a standardiza din nou soluția de titrant

Referințe

1. Day, R., & Underwood, A. (1986). Chimie analitică cantitativă. (Ediția a cincea). PEARSON Sala Prentice.
2. Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (11 februarie 2020). Eroare aleatorie vs. Eroare sistematică. Recuperat de la: thinkco.com
3. Web de cercetare Bodner. (Sf). Erori. Recuperat din: chemed.chem.purdue.edu
4. Elsevier BV (2020). Eroare sistematică. ScienceDirect. Recuperat de la: sciencedirect.com
5. Sepúlveda, E. (2016). Erori sistematice. Recuperat de la Physics Online: fisicaenlinea.com
6. María Irma García Ordaz. (Sf). Probleme de eroare de măsurare. Universitatea autonomă din statul Hidalgo. Recuperat din: uaeh.edu.mx
7. Wikipedia. (2020). Eroare de observație. Recuperat de la: en.wikipedia.org
8. John Spacey. (2018, 18 iulie). 7 Tipuri de eroare sistematică. Recuperat din: simplable.com