Origin 9.0在測定液體飽和蒸汽壓實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用

海杰峰　李玲　尚偉

【摘要】通過靜態(tài)法測定液體飽和蒸汽壓的具體實(shí)例，應(yīng)用Origin 9.0軟件對比傳統(tǒng)坐標(biāo)紙作圖進(jìn)行了改進(jìn)：線性函數(shù)擬合法。分析結(jié)論表明，該數(shù)據(jù)處理手段高效、準(zhǔn)確，同時比傳統(tǒng)手工作圖得到更多的信息。因此，加大Origin 9.0軟件在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)后處理上應(yīng)用有很大的必要性，同時也能明顯提高教學(xué)效果和提升學(xué)生計算機(jī)專業(yè)軟件的使用。

【關(guān)鍵詞】物理化學(xué)實(shí)驗(yàn) 飽和蒸汽壓 Origin 9.0 線性函數(shù)擬合

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）06-0204-02

物理化學(xué)[1-2]是從化學(xué)現(xiàn)象和物理現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系入手，從而探求化學(xué)變化中具有普遍性基本規(guī)律的一門課程。因此，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)正是研究物質(zhì)的化學(xué)現(xiàn)象與物理性質(zhì)之間關(guān)系的一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。它綜合了化學(xué)領(lǐng)域中各分支所需要的基本研究工具和方法，其目的是使學(xué)生掌握物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本方法和實(shí)驗(yàn)技能，從而能夠根據(jù)所學(xué)原理設(shè)計基本實(shí)驗(yàn)，選擇合適儀器。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐性非常強(qiáng)，在實(shí)驗(yàn)的過程中必然會記錄大量的原始數(shù)據(jù)，因此將其有條理的歸納，系統(tǒng)的分析并找到被研究物理量之間的變化規(guī)律，是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程重要要求。對于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中繁瑣的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一般的人工手工處理方法費(fèi)時費(fèi)力，不可避免較大的人為誤差，同時同組數(shù)據(jù)由不同實(shí)驗(yàn)者處理得到的結(jié)果也回不同，所以，在處理繁多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的時候，適當(dāng)選用計算機(jī)軟件輔助，能起到很好的效果。本人以處理“測定液體飽和蒸汽壓——靜態(tài)法”的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，簡明扼要的介紹線性擬合法在Origin 9.0軟件中的使用[3-4]。

一、實(shí)驗(yàn)原理及傳統(tǒng)手工數(shù)據(jù)處理方法介紹

將待測液體放置于一個密閉的體系中，用等位計測得不同溫度下液體飽和蒸汽壓，由反應(yīng)機(jī)理和液體的飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系式克拉貝龍-克勞修斯方程d（lnp）/dT=?Hm/RT2可知，以lgp對1/T作圖可以得到一條直線，由斜率可求出實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)液體的平均摩爾汽化熱。本法需要對液體飽和蒸汽壓做數(shù)學(xué)處理把p變成lgp，實(shí)際手工坐標(biāo)紙作圖，由于lgP值過小，導(dǎo)致坐標(biāo)紙取點(diǎn)誤差較大，最終導(dǎo)致lgP對1/T做的直線有所偏差。

用上述方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)費(fèi)力的同時也容易人為的引入誤差。而用Origin 9.0軟件[5-6]對實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，無需擔(dān)心lgP值的準(zhǔn)確取點(diǎn)，同時做線性擬合可以有效的屏蔽個別偏差較大的數(shù)據(jù)點(diǎn)，最終能快速準(zhǔn)確的做出lgP對1/T線性關(guān)系圖，得到更為精確的數(shù)據(jù)結(jié)果。

二、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法的使用

1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入與處理

在工作表中輸入溫度t為A列，B列為開爾文溫度K，其值相應(yīng)設(shè)置為：col（B）= col（A）+273.15，即得到B列數(shù)值；C列為1/T，其值相應(yīng)設(shè)置為：col（C）= 1/col（A）；D列為壓差計讀數(shù)（?p），所以液體的飽和蒸汽壓（p*）E列的值為：col（E）= col（D）+100.62；F列為液體飽和蒸汽壓取對數(shù)：col（F）= lg col（E）。

2.函數(shù)線性擬合

根據(jù)表一的數(shù)據(jù)，采用線性函數(shù)擬合，其具體步驟如下。

選取數(shù)據(jù)“A[C]和F[Y]”作圖，繪制lgp對1/T散點(diǎn)圖，圖形窗口中選擇菜單命令[Analysis]→[Fitting]→[Linear Fit]可以得到線性擬合圖（如圖1）和以下結(jié)果，lgp = -2314.70/T + 11.284，R2 = 0.9988，Intercept = 11.284，Slope = 2314.70。

從線性擬合結(jié)果來看，R2 = 0.9988，說明擬合結(jié)果很好，方程模型真實(shí)可靠。根據(jù)線性方程可計算水蒸氣平均摩爾汽化熱Hm = 2314.7 x 2.303 x 8.314=44.320 kJ/mol，與其理論值Hm =40.7 kJ/mol相比，相對誤差為 （44.320-40.7）/ 40.7 x 100% = 8%

三、方法結(jié)論

傳統(tǒng)坐標(biāo)紙繪圖的最大優(yōu)點(diǎn)是直接，而使用Origin 9.0軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以很大程度上簡化數(shù)據(jù)處理過程，所得圖形美觀大方，并且可以得到更多的信息，將軟件處理數(shù)據(jù)的高效精確發(fā)揮得淋漓盡致，從而為客觀評價實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)提供了很好依據(jù)。本文中的方法還可以應(yīng)用到其他物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)比如反應(yīng)速率常數(shù)測定。因此，用計算機(jī)軟件Origin 9.0處理數(shù)據(jù)和繪制圖形，將是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)展的大趨勢。

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基金項(xiàng)目：頒發(fā)時間：2015年、頒發(fā)單位：廣西壯族自治區(qū)教育廳、項(xiàng)目名稱：廣西高等教育本科教學(xué)改革工程立項(xiàng)項(xiàng)目、項(xiàng)目編號：2015JGB241。endprint