Back to chapter

1.9:

Ölçümdeki Belirsizlik: Doğruluk ve Hassasiyet

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Uncertainty in Measurement: Accuracy and Precision

Languages

Share

Bilim insanları, sonuçlarının doğru ve kesin olmasını sağlamak için deney sırasında bir miktar ölçümü üzerinde tekrarlanan ölçümler yaparlar. Bir ölçümün doğruluğu, sonuçların gerçek veya kabul edilen değere yakınlık derecesidir. Gerçek kütlesi 10 gram olduğu bilinen bir altın külçeyi tekrar tekrar tartan iki öğrenciyi, A ve B’yi düşünelim.Öğrenci A, 9, 5 gram, 10 gram ve 10, 5 gram olmak üzere üç değer bildirken, öğrenci B ise 8, 5 gram, 8, 6 gram ve 8, 5 gramlık kütleler bildirdi. Öğrenci A, öğrenci B’ye kıyasla külçenin gerçek kütlesine daha yakın değerler bildirmiştir. Dolayısıyla, öğrenci A tarafından yapılan ölçümler daha doğrudur”Öte yandan kesinlik, sonuçların birbirine ne kadar yakın olduğunun veya ne kadar tekrarlanabilir olduğunun ölçüsüdür.Aynı koşullar altında tekrarlandığında oldukça benzer sonuçlar veriyorsa, bir ölçümün kesin olduğu söylenir. Örneğin, öğrenci B tarafından bildirilen külçe altın kütlesi değerleri, öğrenci A ile karşılaştırıldığında birbirine daha çok benziyordu. Bu hassaslıktır”Doğruluk ve hassaslık, birbirinden bağımsız iki farklı ölçüm özelliğidir.Bu nedenle, belirli bir ölçüm seti doğru veya hassas olabilir ya da hiçbiri veya her ikisi birden olabilir. Öğrenci A’nın altın külçe kütlesi ölçümleri daha doğruydu, 10 gramlık gerçek değere yakındı, ancak birbirlerine yakın olmadıkları için hassas değildi. Aksine, öğrenci B tarafından yapılan ölçümler hassastır, ancak doğru değildir.Son derece doğru değerler hassas olma eğilimindedir. Tüm nesneler için tekrar tekrar doğru veya doğruya yakın kütleler gösteren bir tartım terazisi gibi. Bununla birlikte, son derece hassas ölçümler mutlaka doğru olmayabilir.Aynı terazi yanlış bir şekilde kalibre edilirse, hassas ancak hatalı okumalar verebilir. Bu, bilimsel hatalara yol açabilir. Ölçüm işlemindeki hatalar yaygın bir sorundur.Bu tür hatalar Rastgele ve Sistematik olmak üzere iki kategoriye ayrılabilir. Rastgele hatalar, ölçüm işlemindeki tutarsızlık veya ölçülen miktardaki değişikliklerin sonucudur. Bunlar, gerçek değer etrafında çok yüksek veya çok düşük dalgalanmalara neden olur.Bir kumpas kullanarak bir solucanın uzunluğunu ölçen bir bilim insanını düşünün. Bilim insanının ölçeleri doğru okuyamaması veya ölçüm sırasında solucanın sürekli vücut hareketi, yanlış uzunluk ölçümlerine neden olabilir. Rastgele hatalardan kaçınılamaz, ancak tekrarlanan denemelerle ortalaması alınabilir.Sistematik hatalar, devamlı bir sorunun sonucudur ve ölçümde devamlı bir tutarsızlığa yol açar. Bu hatalar, gerçek değere kıyasla ya hepsi çok yüksek ya da çok düşük olma eğilimindedir. Örneğin, yanlış kalibre edilmiş bir tartı terazisi kullanılarak ölçülen ağırlıklar.Bunlar tahmin edilebilir ve çoğunlukla enstrümanla ilgilidir. Bununla birlikte, rastgele hatanın aksine, tekrarlanan ölçümlerle ortalaması alınamaz.

1.9:

Ölçümdeki Belirsizlik: Doğruluk ve Hassasiyet

Bilim insanları genellikle bulgularının kalitesini sağlamak ve sonuçlarının doğruluğunu ve hassasiyetini değerlendirmek için bir miktarın tekrarlanan ölçümlerini yaparlar. Ölçümlerin, aynı şekilde tekrarlandığında çok benzer sonuçlar vermesi durumunda kesin olduğu söylenir. Bir ölçüm, doğru veya kabul edilen değere çok yakın bir sonuç verirse doğru olarak kabul edilir. Hassas değerler birbirlerine yakın olacaktır; doğru değerler gerçek değerle aynı olacaktır.

Bir ilaç şirketindeki bir kalite kontrol kimyacısının, 500 mL öksürük şurubunu depolama şişelerine dağıtmak için üç farklı makinenin doğruluğunu ve hassasiyetini kontrol etmekle görevli olduğunu varsayalım. Kimyager, her makineyi beş şişeyi doldurmak için kullanmaya devam eder ve daha sonra Tablo 1‘de bildirildiği gibi dağıtılan gerçek hacimleri dikkatlice belirler.

Tablo 1. 500 mL’lik Şişelere Doldurulmuş Öksürük Şurubu Hacimleri (mL)
Makine #1 Makine #2 Makine #3
493.5 502.4 500.0
494.0 498.2 499.8
493.5 500.0 500.0
494.0 498.5 500.1
494.2 494.6 499.9

Bu sonuçlar göz önüne alındığında, kimyager makine #1’in hassas olduğunu ancak doğru olmadığını bildirdi. Makine #1’deki tüm değerler birbirine yakındır, ancak değerlerin hiçbiri 500 ml’lik hedef değere yakın değildir. Dağıtıcı #2 için sonuçlar daha iyi doğruluk göstermiştir (değerler 500 ml’ye yakın), ancak daha kötü bir hassasiyete sahiptir (birbirine yakın değil). Son olarak, kimyager, makine #3’ün iyi çalıştığını ve öksürük şurubunu hem doğru bir şekilde (tüm hacimler hedef hacme 0,2 ml’den yakın) hem de hassas şekilde (hacimler birbirinden 0,2 ml’den fazla farklılık göstermediğini) dağıttığını bildirdi.

Yüksek doğruluğa sahip ölçümler hassas olmaya eğimlidir. Öte yandan yüksek hassas ölçümler her zaman doğru olmayabilir. Örneğin düzgün kalibre edilmemiş bir termometre ya da dengesiz yerleştirilmiş bir terazi hassas fakat doğru olmayan sonuçlar verebilir.

Rastgele ve Sistematik Hatalar

Bilim insanları her zaman ölçümlerini en yüksek doğruluk ve hassasiyetle kaydetmek için ellerinden gelenin en iyisini yaparlar. Ancak, bazen hatalar oluşur. Bu hatalar rastgele veya sistematik olabilir.

Ölçüm sürecindeki tutarsızlık veya dalgalanma veya ölçülen miktarın kendisindeki farklılıklar nedeniyle rastgele hatalar gözlenebilir. Bu tür hatalar, tekrarlanan ölçümlerde gerçek değere göre çok yüksek veya çok düşük olabilir. Bir cetvel kullanarak bir solucanın uzunluğunu ölçen bir bilim insanı düşünün. Bu ölçüm sürecindeki rastgele hata, bilim insanının ölçekleri okuduğu tutarsız yöntemin bir sonucu olabilir veya solucan hareketsiz değilse, vücut hareketleri doğru uzunluk ölçümleri yapmasını engelleyebilir. Rastgele hata önlenemez; ancak, tekrarlanan denemelerle ortalaması alınabilir.

Sistematik hatalar kalıcı bir sorundan kaynaklanır ve ölçümlerde sürekli bir tutarsızlığa neden olur. Bu hatalar sürekli olarak gerçek değerden çok yüksek veya çok düşük olma eğilimindedir. Bunlar tahmin edilebilir ve çoğunlukla aletler ile alakalıdır. Örneğin, yanlış kalibre edilmiş bir terazi, nesneleri sürekli olarak gerçek değerlerinden daha ağır bir şekilde tartabilir. Bununla birlikte, rastgele hatadan farklı olarak, sistemik hatalar tekrarlanan ölçümlerle önlenemezler.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 1.5: Measurement Uncertainty, Accuracy, and Precision.