第1个回答 2017-11-08
1．产生系统误差的因素
(1)仪器构造不完善：如温度计、移液管、压力计、电表的刻度不够准确而又未经校正。
(2)测量方法本身的影响：如采用了近似的测量方法和近似公式。例如，根据理想气体状态方程计算被测蒸气的摩尔质量时，由于实际气体对理想气体的偏差，不用外推法求得的摩尔质量总比实际的摩尔质量为大。
(3)环境方面的影响：在测折射率、旋光、光密度时，体系没有恒温，由于环境温度的影响，测量数据不是偏大就是偏小。
(4)化学试剂纯度不够的影响。
(5)测量者个人操作习惯的影响：如有的人对某种颜色不敏感，滴定时化学计量点总是偏高或偏低等。
2．系统误差的种类
系统误差大致可分为不变系统误差和可变系统误差。
(1)不变系统误差
在整个测量过程中，符号和大小固定不变的误差称为不变的系统误差。例如，使用某个250ml(其实际体积为252ml)容量瓶，在使用中由于未加校正而引入固定的+2ml的系统误差。又如，天平砝码未经校正等，均将引入不变的系统误差。
(2)可变系统误差
可变性的系统误差是随测量值或时间的变化，误差值和符号也按一定规律变化的误差．请注意，这种系统误差和偶然误差不同。前者变化有规律，并可以被发现和克服；而后者则相反，它变化无规律，是无法克服的随机误差。可变的系统误差在测量中是经常存在的。例如，在精密测量中，温度对测高仪刻度的影响是线性的：当温度越高时，测量结果的系统误差就越大；另外，当偏高的温度一定时，测量值越大，由于温度系数所造成的系统误差也将按比例地增大。又如，电表指针回转中心和刻度盘中心不同心，贝克曼温度计的毛细管不均匀等，所造成的误差均属于可变的系统误差。
3．系统误差的判断
在系统误差比偶然误差更为显著的情况下，可根据下列方法判断是否存在系统误差。
(1)实验对比法
如改变产生系统误差的条件，进行对比测量，可用以发现系统误差。这种方法适用于发现不变的系统误差。例如，在称量时存在着出于砝码质量不准而产生的不变系统误差。这种误差多次重复测量不能被发现，只有用高一级精度的砝码进行对比称量时，才能发现它。在测量温度、压力、电阻等物理量中都存在着同样的问题。
(2)数据统计比较法
对同一物理量进行二组(或多组)独立测量，分别求出它们的平均值和标准误差，判断是否满足偶然误差的条件来发现系统误差。
设第一组数据的平均值和标难误差为：x1、σ1，第二组数据的平均值和标准误差为：x2、σ2。当不存在系统误差时，有下列关系
| x1- x2| < 2 (σ12 +σ22 )1/2 (1)
[例1] 瑞利(Rayleigh)用不同方法制备氧气，发现有不同的结果。采用化学法(热分解氮的氧化物)制备的氮气，其平均密度及标准误差为
ρ1=2.29971±0.00041
由空气液化制氮所得的平均密度及标准误差为
ρ2=2.31022±0.00019
由于|ρ2-ρ1| > 2(0.000412+0.000192)1/2
根据(1)式判断，两组结果之间必存在着系统误差；而且由于操作技术引起系统误差的可能性很小，当时，瑞利并没有企图使两者之差变小，相反他强调两种方法的差别，从而导致了瑞利等人后来发现了惰性气体的存在。
4．系统误差的估算
在有些实验中，可估算由于改变某一因素而引入的系统误差，这对于分析系统误差的主要来源有参考价值。例如，在测定气体摩尔质量时，可推算由于采用理想气体状态方程所引入的系统误差；在凝固点降低法测摩尔质量时，可推算由于加入品种而引起的系统误差；在蔗糖转化动力学实验中，可推算由于反应温度偏离所造成的系统误差等。
[例2] 在蔗糖转化实验中，估算由于温度偏高1K对速率常数k所引起的系统误差。
由阿累尼乌斯公式
k=Aexp(-Ea/RT)
或 lnk=-Ea/RT+lnA
实验时温度由298K偏高1K，活化能Ea=46024J mol-1，则
dlnk/dT=Ea/RT2=46024/(8.314×2982)=0.0623
即当温度偏高1K（dT=1K）时，dlnk=0.0623，相当于lnk2-lnk1=0.0623，所以
k2/k1=1.064
即由于温度偏高1K，将引起k值6.4％的系统误差。可见，在动力学实验中，恒温十分重要，否则将引入较大的系统误差。
5．系统误差的减小和消除
在测量过程中，如存在着较大的系统误差、必须认真找出产生系统误差的因素，并应尽力设法消除成减小之。
(1)消除产生系统误差的根源
从产生误差的根源上消除系统误差是最根本的方法。它要求实验者，对测量过程中可能产生系统误差的各种环节作仔细分析，找出原因并在测量前加以消除。如为了防止仪器的调整误差，在测量前要正确和严格地调整仪器。例如，天平的水平调整、测高仪的垂直度调整等。又如，为了防止测量过程中仪器零点变动，在测量开始和结束时，都需检查零点本回答被提问者采纳