什麼是百分誤差?
百分誤差用來衡量實驗值(測量值)與理論值或公認值之間的接近程度,是化學與物理實驗中最常用的準確度指標之一。百分誤差愈小,代表你的測量結果愈接近真值;反之,誤差過大則暗示在操作技巧、儀器設備或計算過程中可能存在系統性的問題。
如何使用這個計算機
請輸入你在實驗中測得的實驗值,以及取自參考表或教科書的理論值(公認值)。計算機會回傳百分誤差以及絕對誤差。由於結果採用差值的絕對值,因此百分誤差永遠以正數呈現。
公式說明
百分誤差的計算公式為:
$$\text{百分誤差} = \frac{\left|\text{實驗值} - \text{理論值}\right|}{\left|\text{理論值}\right|} \times 100$$
分子 \(\left|\text{實驗值} - \text{理論值}\right|\) 就是絕對誤差,代表以原始單位計算你偏離了多少。除以理論值後,可將誤差相對於該數值的大小作比例化處理,再乘以 100 便換算成百分比。
範例演練
假設你測得鋁的密度為 2.55 g/cm³,而公認值為 2.70 g/cm³。絕對誤差為 \(\left|2.55 - 2.70\right| = 0.15\),除以 2.70 得到 0.05556,再乘以 100,便得出約 5.56% 的百分誤差。以學生實驗而言,這算是相當準確的結果。
常見問題
百分誤差會是負數嗎?不會。因為我們取的是差值的絕對值,所以百分誤差永遠是零或正數。若你想表達誤差的方向(偏高或偏低),可改用百分差異或帶正負號的相對誤差。
化學實驗中多少百分誤差才算好?這取決於實驗本身,但一般而言,入門實驗中低於 5% 即可視為良好,而需要精密定量分析的工作則低於 1% 才算優異。
為什麼是除以理論值,而不是實驗值?理論值是已知且可信賴的參考基準,因此用它作為衡量結果偏離程度的基準最為合理。