测量领域没有精确度这个概念。如果硬要说精密度和准确度统称精确度,也不是不可以,只是把一个俗语正式定义一遍,多少有点喜感。
准确度、精密度和精确度是三个不同的概念。
准确度指测量结果的正确性,即偏离真值的程度,系统误差较小时准确度较高。
精密度指测量结果的重复性,即数据分散的程度,偶然误差较小时精密度较高。
精确度指测量结果的正确性和重复性,精确度较高反映了测量值对真值的偏离程度较小。准确度高的仪器既准确有精密。
以分析天平为例具体说明。用A、B、C、D四台分析天平称量真实质量为10.0000 g的标准砝码6次,结果如下:
天平 | 第1次测量/g | 第2次测量/g | 第3次测量/g | 第4次测量/g | 第5次测量/g | 第6次测量/g | 平均值/g |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
A | 10.0001 | 10.0000 | 10.0002 | 10.0001 | 10.0000 | 10.0001 | 10.0001 |
B | 10.0005 | 9.9995 | 10.0008 | 9.9992 | 10.0006 | 9.9994 | 10.0000 |
C | 10.0021 | 10.0020 | 10.0022 | 10.0021 | 10.0020 | 10.0021 | 10.0021 |
D | 10.0035 | 9.9982 | 10.0041 | 9.9975 | 10.0038 | 9.9980 | 10.0009 |
A天平的6次测量都离真实值很接近,数据集中,偏离真实值小,说明A天平的准确度、精密度和精确度都较高。
B天平平均值接近真实值,准确度高,但单次测量波动大,精密度低,精确度中等。
C天平数据集中,精密度高,但平均值偏离真值较大,准确度低,精确度不高。
D天平数据分散,精密度低,平均值也偏离真值,准确度和精密度都低,精确度低。
在对准确度、精密度和精确度有了基本的了解后,就不难理解为什么同样为百分之一天平,实验室用(约200元)的比厨房用(约30元)的贵那么多了。实验室用的天平重复性通常优于±0.01 g,厨房天平可能达到±0.05 g甚至更差。这意味着同样称量十次,厨房天平的结果可能波动很大,根本无法用于对精度有要求的实验。实验室天平的准确度、精密度等性能都远优于厨房天平。除此之外,两种天平在传感器类型、校准溯源、工艺等方面都有区别。
与体积有关的量具通常分为量出式(Ex)和量入式(In)两种。
量出式的量具相对常见,一般的量筒、滴定管、移液管等都是量出式仪器,标有Ex字样。量出式仪器所排出的体积等于标称容量,设置刻度时已经考虑了液体的挂壁。如果误将量出式仪器当作量入式使用,读数会偏小。
不过量入式的移液管也很常见,采购时要注意区分。
对于量入式量具,容器内所容纳的体积等于标称容量,刻度标的是多少,则装入液体的体积就是多少。由于挂壁,从量入式量具倒出的液体体积略小于刻度的标称值。其典型代表是容量瓶。
在学习配制标准溶液的操作中,题目中常出现这样的选项:量取待稀释溶液后用水洗涤量筒内壁,转移挂壁的液体。选项错误的原因是量筒一般是量出式仪器,倒出的液体体积就是刻度值,如果再洗涤,则导致溶质质量偏大,配制的溶液浓度偏大。比如说,量筒标称10.0 mL,假设实际倒出10.0 mL时,内壁会残留0.1 mL,则厂家在标定刻度时,已把这0.1 mL考虑在内,即装入10.1 mL时,刻度标为10.0 mL。如果倒出后再洗涤量筒内壁,就会把这0.1 mL也洗出来,导致溶质偏多,浓度偏大。