SYSTEMATISCHER FEHLER: WIE MAN IHN BERECHNET, IN DER CHEMIE, IN DER PHYSIK, BEISPIELE - CHEMIE - 2025

Der systematische Fehler ist Teil der experimentellen oder Beobachtungsfehler (Messfehler) und beeinflusst die Genauigkeit der Ergebnisse. Es ist auch als ermittelter Fehler bekannt, da er die meiste Zeit erkannt und beseitigt werden kann, ohne die Experimente zu wiederholen.

Ein wichtiges Merkmal eines systematischen Fehlers ist, dass sein relativer Wert konstant ist; Das heißt, es variiert nicht mit der Größe der Probe oder der Dicke der Daten. Unter der Annahme, dass sein relativer Wert 0,2% beträgt, bleibt der Fehler bei Wiederholung der Messungen unter denselben Bedingungen immer 0,2%, bis er korrigiert wird.

Im Labor wird eine schlechte Technik oder ein falscher Schritt in einer Methode zu einem systematischen Fehler, der die Genauigkeit der Ergebnisse beeinträchtigt. Quelle: Jarmoluk über Pixabay.

Im Allgemeinen unterliegen systematische Fehler einem unangemessenen Umgang mit den Instrumenten oder einem technischen Versagen des Analytikers oder Wissenschaftlers. Es ist leicht zu erkennen, wenn experimentelle Werte mit einem Standardwert oder einem zertifizierten Wert verglichen werden.

Beispiele für diese Art von experimentellen Fehlern treten auf, wenn Analysenwaagen, Thermometer und Spektrophotometer nicht kalibriert sind. oder in Fällen, in denen ein gutes Lesen der Regeln, der Nonius, der Messzylinder oder Büretten nicht durchgeführt wird.

Wie berechnet man den systematischen Fehler?

Systematische Fehler beeinträchtigen die Genauigkeit und führen dazu, dass die experimentellen Werte höher oder niedriger als die tatsächlichen Ergebnisse sind. Unter einem realen Ergebnis oder Wert wird ein Wert verstanden, der von vielen Analysten und Labors eingehend überprüft wurde und sich als Vergleichsstandard etabliert.

Wenn man also den experimentellen Wert mit dem realen Wert vergleicht, erhält man einen Unterschied. Je größer dieser Unterschied ist, desto größer ist der Absolutwert des systematischen Fehlers.

Angenommen, 105 Fische werden in einem Tank gezählt, aber es ist im Voraus oder aus anderen Quellen bekannt, dass die wahre Zahl 108 ist. Der systematische Fehler ist daher 3 (108-105). Wir sind mit einem systematischen Fehler konfrontiert, wenn wir durch Wiederholen der Fischzählung immer wieder 105 Fische erhalten.

Wichtiger als die Berechnung des Absolutwerts dieses Fehlers ist jedoch die Bestimmung seines relativen Werts:

Relativer Fehler = (108-105) ÷ 108

= 0,0277

In Prozent ausgedrückt haben wir 2,77%. Das heißt, der Fehler der Zählung hat ein Gewicht von 2,77% auf die wahre Anzahl von Fischen. Wenn der Tank jetzt 1.000 Fische hat und diese gezählt werden, die denselben systematischen Fehler ziehen, gibt es 28 weniger Fische als erwartet und nicht 3, wie dies beim kleineren Tank der Fall ist.

Beständigkeit und Verhältnismäßigkeit

Der systematische Fehler ist normalerweise konstant, additiv und proportional. Im obigen Beispiel bleibt der Fehler von 2,77% konstant, solange die Messungen unter denselben Bedingungen wiederholt werden, unabhängig von der Größe des Aquariums (das bereits ein Aquarium berührt).

Beachten Sie auch die Proportionalität des systematischen Fehlers: Je größer die Stichprobengröße oder die Dicke der Daten (oder das Volumen des Tanks und die Anzahl seiner Fische) ist, desto größer ist der systematische Fehler. Wenn der Tank jetzt 3.500 Fische hat, beträgt der Fehler 97 Fische (3.500 x 0,0277). Der absolute Fehler nimmt zu, aber sein relativer Wert ist unveränderlich und konstant.

Wenn die Anzahl verdoppelt wird, diesmal mit einem 7.000-Aquarium, beträgt der Fehler 194 Fische. Der systematische Fehler ist daher konstant und auch proportional.

Dies bedeutet nicht, dass die Zählung der Fische wiederholt werden muss: Es reicht zu wissen, dass die ermittelte Anzahl 97,23% des gesamten Fisches (100-2,77%) entspricht. Von dort kann die wahre Anzahl der Fische durch Multiplikation mit dem Faktor 100 / 97,23 berechnet werden

Wenn beispielsweise 5.200 Fische gezählt würden, wäre die tatsächliche Anzahl 5.348 Fische (5.200 x 100 / 97,23).

Systematischer Fehler in der Chemie

In der Chemie werden systematische Fehler normalerweise durch schlechte Wägungen aufgrund einer nicht kalibrierten Waage oder durch ein schlechtes Ablesen der Volumina in Glasmaterialien verursacht. Obwohl sie nicht so scheinen, beeinflussen sie die Genauigkeit der Ergebnisse, denn je mehr es gibt, desto mehr summieren sich ihre negativen Auswirkungen.

Wenn beispielsweise die Waage nicht gut kalibriert ist und bei einer bestimmten Analyse mehrere Wägungen durchgeführt werden müssen, wird das Endergebnis immer weiter von den erwarteten Ergebnissen entfernt sein. es wird ungenauer sein. Das gleiche passiert, wenn die Analyse ständig Volumina mit einer Bürette misst, deren Messwert falsch ist.

Abgesehen von der Waage und den Glasmaterialien können Chemiker auch Fehler bei der Handhabung von Thermometern und pH-Messgeräten, bei der Rührgeschwindigkeit, bei der Zeit, die für die Durchführung einer Reaktion erforderlich ist, bei der Kalibrierung der Spektrophotometer, bei der Annahme einer hohen Reinheit in einer Probe oder einem Reagenz usw.

Andere systematische Fehler in der Chemie können auftreten, wenn die Reihenfolge, in der die Reagenzien zugesetzt werden, geändert wird, das Reaktionsgemisch auf eine höhere Temperatur als die durch das Verfahren empfohlene erhitzt wird oder das Produkt einer Synthese nicht korrekt umkristallisiert wird.

Systematischer Fehler in der Physik

In Physiklabors sind systematische Fehler noch technischer: Geräte oder Werkzeuge ohne ordnungsgemäße Kalibrierung, falsche Spannung, falsche Anordnung von Spiegeln oder Teilen in einem Experiment, die einem herunterfallenden Objekt zu viel Moment hinzufügen unter anderem aufgrund der Schwerkraft.

Beachten Sie, dass es systematische Fehler gibt, die von einer instrumentellen Unvollkommenheit herrühren, und andere, die eher vom betrieblichen Typ sind, das Produkt eines Fehlers des Analytikers, Wissenschaftlers oder der betreffenden Person, die eine Aktion ausführt.

Beispiele für systematische Fehler

Weitere Beispiele für systematische Fehler werden nachstehend aufgeführt, die nicht unbedingt in einem Labor oder auf wissenschaftlichem Gebiet auftreten müssen:

- Stellen Sie die Brötchen in den unteren Teil des Ofens und rösten Sie sie mehr als gewünscht

Schlechte Haltung beim Sitzen

-Siegeln Sie den Mokka-Topf nur wegen mangelnder Kraft

- Reinigen Sie die Dampfgarer der Kaffeemaschinen nicht unmittelbar nach dem Texturieren oder Erhitzen der Milch

- Verwenden Sie Tassen unterschiedlicher Größe, wenn Sie einem bestimmten Rezept folgen oder es wiederholen möchten

- Möchten Sie an schattigen Tagen Sonnenstrahlung dosieren

- Führen Sie Klimmzüge an den Stangen mit erhobenen Schultern in Richtung Ihrer Ohren aus

- Spielen Sie mehrere Songs auf einer Gitarre, ohne zuerst die Saiten zu stimmen

-Fry Krapfen mit unzureichendem Ölvolumen in einem Kessel

- Führen Sie nachfolgende volumetrische Titrationen durch, ohne die Titriermittellösung erneut zu standardisieren

Verweise

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