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数据处理软件Origin在物理化学实验数据处理中的应用许劲毅指导老师：沈雪松桂林医学院摘要：应用软件Origin在计算机上对实验数据进行处理(作相图,线性拟合，非线性拟合等)，能提高试验数据处理的准确性和规范性,并能及时了解和判断学生实验结果的正确性和精密度。
关键字：Origin 线性拟合直线回归相图物理化学实验中常见的数据处理有：①公式计算；②相图绘制；③线性拟合；④非线性拟合；⑤求斜率或截距。
在学生实验中，经常要对数据进行定量处理,用手工绘图.例如；在二组分体系相图的绘制中，必须先进行标准曲线的手工绘制,再在标准曲线上进行量取这样手工的数据处理误差大,效率低。
随着计算机技术的发展对实验数据的处理也应计算机化。
一个专门的数据处理软件Origin7.0，可对物理化学实验的数据处理有很大帮助，能提高试验数据处理的准确性和规范性，可提高数据处理的效率.在学生实验中，可很快知道其实验是否成功,而且大大减少实验数据处理的误差。
1. Origin软件的介绍1.1数据作图Origin可绘制散点图，点线图,柱行图，条形三角图以及双Y轴图形等，在物化实验中通常用散点图，点线图及双Y轴图形。
1.2线性拟合当用散点图或用点线图作出曲线后，用菜单栏中的Analysis中的Fit linear或Tools菜单中的Liner Fit可对曲线进行线性拟合.结果记录中显示曲线的公式,斜率,截距和相对误差等。
在处理数据时，可对散点图或点线图的形状选择合适的函数进行拟合。
2. 应用介绍2.1 相图绘制2.1.1二元组分T-X相图的绘制2.1.1.1 苯－乙醇二组分T-X相图的绘制2.1.1.1.1作二元组分的标准曲线下表苯-乙醇溶液折光率测定数据.苯的摩尔分数折光率10% 1.373420% 1.387550% 1.429070% 1.457090% 1.48502.1.1.1.2线性拟合.将数据输入Origin 数据表中，作苯组分-折光率的散点图，再进行选择Analysis菜单中的Fit linea，对该数点图进行线性拟合.得到曲线类的为y=B+Ax, B= -9.75602，A= 7.17622 R(相关系数)=1，SD(标准偏差)=9.95047E-4，P(R2=0的概率)<0.0001表明拟合效果最佳,拟合函数式为y=7.17622x-9.75602。
Origin 8.0软件在物理化学实验中的应用余丽丽;范涛;杨莉宁;姚琳;杨黎燕;李立【摘要】以纯液体饱和蒸气压的测定和硝酸钾溶解热的测定两个物理化学实验的数据分析为例,介绍Origin 8.0软件在物理化学实验教学中的应用.Origin 8.0软件在液体饱和蒸气压的测定数据后处理过程中体现出简便的数据计算、线性拟合和图像处理功能;而在硝酸钾溶解热实验的数据处理过程则很好地体现了丰富的曲线拟合功能,得到了两个合适的拟合方程——ExpDec2和Log3P1,方便了数据的进一步演算.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2016(044)006【总页数】3页(P136-138)【关键词】物理化学实验;Origin8.0软件;数据处理【作者】余丽丽;范涛;杨莉宁;姚琳;杨黎燕;李立【作者单位】西安医学院药学院, 陕西西安 710021;西安医学院药学院, 陕西西安710021;西安医学院药学院, 陕西西安 710021;西安医学院药学院, 陕西西安710021;西安医学院药学院, 陕西西安 710021;西安医学院药学院, 陕西西安710021【正文语种】中文【中图分类】O646.2;G642.0物理化学实验是化学相关专业必修的实验基础课程，该门课程实验数据量大，数据处理繁琐，其中部分实验需要通过数据处理、图形绘制、数据分析得到相应数学表达式[1-2]。
因此，仅通过纯手工处理数据和绘制图像不仅费时费力，且易产生误差。
将Origin 8.0引入到物理化学的实验数据处理和图形绘制的过程中，可很大程度地降低计算复杂性，减少由于手动计算或数据约减所产生的误差[3-4]。
此外，Origin 8.0软件可兼顾简单的数据处理、图形绘制、方程拟合等各项功能，满足了学生对数据分析的基本需求[5-6]。
本文结合两例范例，介绍Origin 8.0软件在物理化学实验教学中的基本应用。
本实验通过静态法测定水在不同温度(T，K)下的饱和蒸汽压(p，Pa)，并使用克劳修斯—克拉贝龙方程(式1)计算水的平均摩尔汽化焓(ΔvapHm，J·mol-1)，及水的正常沸点。
物理化学实验数据处理中 Origin 软件的应用谭江成;杨欣;刘瞻;郑小丹;吴峰【摘要】The main methods of physical chemistry experimental data analysis include tabulation method , equations method, and plotting method , etc.Origin software has outstanding advantages in the process of physical chemistry experimental drawing combined with data .Taking the Huaihua university as a case , the advantages were explained and functions of the origin software were related using “the measurement of saturated vapor pressures of pure liquid ” and“gas-liquid equilibrium phase diagram of two liqiud system” as two classic physical chemistry experiments employ linear fitting and non-linear fitting methods.%物理化学实验数据的主要处理方法有列表法、方程式法、作图法等。
Origin软件在物理化学实验数据处理过程中的绘图与实验数据结合方面有着突出优势。
本文结合怀化学院的实际情况，通过纯液体饱和蒸气压的测量及双液系的气-液平衡相图两个经典物理化学实验所得数据的分析，采用线性拟合与非线性拟合法一定程度上诠释Origin软件在物理化学实验数据处理中的优势和数据分析功能。
Origin软件数据提取及处理在物理、化学实验中的应用作者：王雅君张佳颖姜桂元李宇明崔国庆来源：《现代职业教育》2021年第36期[摘要] Origin软件能够精准高效地分析处理实验数据，现多用于物理、化学实验中。
以溶液表面张力的测定为例，对Origin软件在物理、化学实验中的应用进行介绍。
经实践表明，Origin软件的数据处理具有便捷、简单、准确率高等优势，同时适用性较强，能有效提升学生学习效率和对相关知识的综合应用能力。
[关键词] Origin软件;物理、化学实验;表面张力[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章編号] 2096-0603（2021）36-0106-03教育部高等教育司《关于开展新工科研究与实践的通知》出台以来，在全国范围内的新工科教育研究热潮迅速兴起，成为教育行业所关注的新热点。
在加快建设新工科教育体系的时代背景下，物理、化学实验作为物理和化学课程的重要组成部分，其关注度不断增高，成为实践教育的重要组成部分，是连接实验教育和理论教学的桥梁，也是连接基础实验与专业实验的桥梁。
物理、化学实验能发挥学生的主动性和创造性，学生在实验探究中获得的乐趣是任何奖励所无法比拟的。
物理、化学实验是传递物理化学知识、培养实践能力、形成正确价值观的最好载体之一，在培养学生构建良好的理论知识体系和提高学生实践操作能力的过程中，注重两者之间的联系至关重要，更是物理、化学等工科学习的基础和关键;在培养学生的实验操作技能和理论联系实际能力方面具有举足轻重的作用，是化工专业重要的基础实验课程。
由此可见，在现代教育教学体系中，必须要立足于新工科教育和建设的理念及要求，注重养成具备专业知识和实践操作能力的创新性应用技术人才。
在工科课程教育中，要主动且积极引入全新的教育手段和教育模式。
所以，结合新工科建设的要求，为培养应用创新型化工专业人才，我们应对物理、化学实验教学引起高度重视，并引入新的教学方法和手段。
Origin 软件在物理化学实验数据处理中的应用摘要应用Origin 软件在计算机上对物化实验数据进行作图、线性拟合、非线性曲线拟合等处理,从而求得需要的实验参数,可大大减少数据处理引入的误差,而且方便快速。
物理化学实验中常见的数据处理有: ①公式计算; ②用实验数据作图或对实验数据计算后作图; ③线性拟合,求截距或斜率; ④非线性曲线拟合; ⑤作切线,求截距或斜率。
目前学生多用坐标纸手工作图;手工拟合直线,求斜率或截距;手工作曲线和切线,求斜率或截距。
这种手工作图的方法不仅费时费力,而且误差较大。
本来实验数据就有一定的误差, 加上数据处理带来的较大误差,可想而知,所得结果的误差就更大。
随着计算机应用的深入发展,计算机作图软件越来越多。
利用Origin 软件可方便地进行作图、线性拟合、非线性曲线拟合等数据处理,能够满足物化实验数据处理的要求。
下面介绍用Origin 软件对物化实验数据处理的方法。
1 Origin 软件的一般用法1. 1 数据作图Origin 可绘制散点图、点线图、柱形图、条形图或饼图以及双Y轴图形等,在物化实验中通常使用散点图或点线图。
Origin 有如下基本功能: ①输入数据并作图, ②将数据计算后作图, ③数据排序, ④选择需要的数据范围作图, ⑤数据点屏蔽。
1. 2 线性拟合当绘出散点图或点线图后,选择Analysis 菜单中的Fit Linear 或Tools 菜单中的Linear Fit ,即可对图形进行线性拟合。
结果记录中显示拟合直线的公式、斜率和截距的值及其误差,相关系数和标准偏差等数据。
在线性拟合时,可屏蔽某些偏差较大的数据点,以降低拟合直线的偏差。
1. 3 非线性曲线拟合Origin 提供了多种非线性曲线拟合方式: ①在Analysis 菜单中提供了如下拟合函数:多项式拟合、指数衰减拟合、指数增长拟合、S形拟合、Gaussian 拟合、Lorentzian 拟合和多峰拟合;在Tools 菜单中提供了多项式拟合和S 形拟合。
Origin软件在物理化学实验中的应用樊玲;尚贞锋;武丽艳【摘要】物理化学实验数据处理类型分为直线型和曲线型.本文结合实例对每一类实验数据利用Origin软件作图并进行线性拟合、非线性拟合和分段拟合处理.最后得出运用Origin软件进行物理化学实验数据处理具有客观性和规范性、可以大大提高处理效率的结论.【期刊名称】《大学化学》【年(卷),期】2011(026)002【总页数】4页(P41-44)【关键词】物理化学实验;Origin软件;数据处理【作者】樊玲;尚贞锋;武丽艳【作者单位】南开大学化学学院,天津,300071;南开大学化学学院,天津,300071;南开大学化学学院,天津,300071【正文语种】中文在物理化学实验过程中，需要处理的数据繁多。
由于存在不可避免的实验误差，使得手工处理、绘制实验结果图线不仅费时费力，而且还会引入新的不确定性和误差。
用数据处理软件Origin处理物理化学实验数据，不仅能减少手工处理实验数据的复杂性，而且在很大程度上能减少手工处理数据过程中产生的误差。
同时，其数据分析功能能给出各项统计参数，绘图功能能给出各项拟合参数；而且处理得到的图形也更加美观。
本文根据最终曲线的形式和计算机处理方式的差异，把物理化学实验数据类型分为直线型和曲线型，然后利用Origin软件作图并进行线性拟合、非线性拟合和分段拟合等数据处理，从而得到能够满足物理化学实验要求的数据处理结果。
1 Origin软件简介Origin可绘制散点图、点线图、柱形图、条形三角图以及双Y轴图形等，在物理化学实验中通常用散点图、点线图及双Y轴图形。
如果绘出的散点图或点线图是线性的，选择菜单栏中的Analysis中的Fit Linear或Tools菜单中的Linear Fit即可对图形进行线性拟合。
如果绘出的是曲线，则需要进行非线性拟合。
Origin提供了多种非线性拟合方式：① 在Analysis菜单中提供了如下拟合函数：多项式拟合、指数衰减拟合、指数增长拟合、S形拟合、Gaussian拟合、Lorentzian拟合和多峰拟合；在Tools菜单中提供了多项式拟合和S形拟合。
广东化工 2012年第15期· 184 · 第39卷总第239期Origin 8.0在物理化学实验中的应用孟卫，胡芳(中国药科大学理学院，江苏南京 211198)[摘要]文章简要介绍了Origin 8.0 数据处理软件，并以物理化学实验中的实例具体说明了该软件的应用。
利用Origin 8.0 数据处理软件进行线性拟合、非线性拟合等方法进行数据处理，得到的结果规范可靠，同时可提高数据处理效率。
[关键词]Origin 8.0软件；物理化学实验；数据处理[中图分类号]G624.0 [文献标识码]B [文章编号]1007-1865(2012)15-0184-02The Application of Origin 8.0 in the Physical Chemistry ExperimentsMeng Wei, Hu Fang(School of Basic Sciences, China Pharmaceutical University, Nanjing 211198, China)Abstract: In the paper the Origin 8.0 software for data processing was introduced briefly. Meantime, the applications of Origin 8.0 in the experiments of physical chemistry were discussed. Data processing can be performed by linear regression, nonlinear fitting and other methods in Origin 8.0. The results obtained were reliable and the efficiency of data processing could be improved.Keywords: origin 8.0 software；physical chemistry experiments；data processing《物理化学实验》对学习与化学相关专业学生而言，是一门重要的独立基础实验课程。
Origin软件在物理化学实验数据处理中的应用黄钦【摘要】According to the examples of data processing and plotting by Origin software of two physical chemistry ex- periments, such as the measuring molecular weight of polymer by its viscosity, and subside analytic experiment, the meth- ods of plotting, linear fitting, and non - linear fitting in Origin software were introduced. Data processing using the Origin software successfully solved the following problems in physical chemistry experiments of numerous data, difficult handling as well as errors in hand- drawn diagram, which made final results more accurate.%运用Origin软件对“粘度法测高分子化合物的相对分子质量”实验和“沉降分析”实验进行数据处理和绘图，介绍了Origin中绘图、线性拟合和非线性拟合方法。
相比于传统的方法，运用Origin软件处理数据解决了物理化学实验中数据多、处理麻烦、手工作图误差大的问题，使结果更加科学、准确。
【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2012(040)011【总页数】3页(P207-208,225)【关键词】物理化学实验;数据处理;绘图;Origin软件【作者】黄钦【作者单位】广西民族大学化学化工学院,广西南宁530006【正文语种】中文【中图分类】O6-39物理化学实验中的一个重要环节是处理实验数据，传统的方法是采用作图法。
[收稿日期]2010 12 27[基金项目]湖北省教育厅教学研究项目(20060246);长江大学教学研究项目(J Y04015)。
[作者简介]肖池池,男,现主要从事应用化学专业的学习。
[通讯作者]张业中,男,硕士,教授,现主要从事基础化学方面的教学与研究工作。
doi:10 3969/j issn 1673 1409 2011 03 032Origin 软件在物理化学实验中的应用探讨肖池池,方 婷,张业中,张 旭 (长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州434023)[摘要]以物理化学实验中 蔗糖水解反应速率常数的测定 、 溶解热的测定 、 三液系相图的绘制 3个实验为例,应用Or ig in 软件在计算机上对物理化学实验数据进行作图、线性拟合、非线性拟合以及三角坐标的绘制等处理,可减少绘图偏差,使结果更加科学、准确。
[关键词]O rig in;物理化学实验;数据处理;线性拟合;非线性拟合;三角坐标[中图分类号]T P 391[文献标识码]A [文章编号]1673 1409(2011)03 0094 03Or ig in 是美国OriginLab 公司(前身为M icr ocal 公司)开发的具有图形可视化和数据分析功能的软件。
自1991年问世以来,该软件不断升级,功能也愈加强大,加上界面友善,操作简便、快捷,应用范围更加广泛,很快成为国际上公认的快速、灵活、易学、易用的软件[1]。
Origin 软件是具有多个文档界面的应用程序,它将用户的所有工作都保存在Project (后缀为 OPJ)文件中。
该文件包含多个子窗口(Worksheet 、Graph 、Function Graph 、M atrix 、Lay out 、Results Lo g),各窗口是相互联系的,以实现数据的即时更新[2]。
Or ig in 软件具有2大功能:数据分析和图形绘制。
数据分析可方便用户进行数据排序、计算、统计、平滑、拟合、积分、微分等。
数据处理软件Origin在物理化学实验中的应用①【摘要】本文简要介绍了Origin软件的基本功能和基本使用方法，并以物理化学实验为例介绍如何使用Origin软件处理实验数据、曲线的计算机拟合等。
运用该软件处理实验数据解决了物理化学实验中的数据多、处理麻烦、手工作图误差大等问题。
不仅简化了数据处理的过程，而且还提高了分析结果的准确度，进一步拓展了学生计算机软件应用能力。
【关键词】Origin软件数据处理物理化学实验1 前言《物理化学实验》是高等院校化学及相关专业学生的一门独立基础实验课程。
与其它化学实验课不同，它得到的是一系列实验数据。
学生需对数据进行大量计算，在直角坐标纸上作图。
大部分是画直线，求出截距和斜率，进而求得实验结果的数学表达式;少部分是画曲线，有的需要在曲线上作切线，有的需要对曲线求积分，进而求得实验结果的数学表达式。
学生只根据散点图做直线或曲线，就不可避免地引起主观误差，同一组实验数据不同学生处理，结果相差很大。
个别学生还修改某些偏离较大的实验数据以期得到好的实验结果。
由于实验数据计算过程复杂、作图费事，导致实验报告中经常出现各种错误。
教师批改实验报告时不得不花费大量时间核查其计算结果。
物理化学实验中常见的数据处理的方法有: 运用基本公式计算;用实验数据作图;线性拟合，求截距或斜率;非线性曲线拟合。
目前学生多用坐标纸手工作图;手工拟合直线，求斜率或截距。
这种手工作图的方法不仅费时费力，而且误差较大。
物理化学实验数据处理过程一般为:对实验数据作图或对数据经过计算后作图→作数据点的拟合线→求拟合直线的斜率或曲线上某点的切线→根据斜率求物理量。
这一过程可以用计算机处理完成，并能克服手工绘图费时费力、偶然性较大、误差大的缺点。
Origin软件是Microcal Software公司推出的一个集图形绘制、数据的处理、统计与分析为一体的综合应用系统。
Origin软件从它诞生以来，由于强大的数据处理和图形化功能，已被化学工作者广泛应用。
第21卷 第3期大学化学2006年6月O r i g i n用于物理化学实验数据的非线性拟合胡玮 曹红燕(湖北大学化学与材料科学学院 武汉430062) 摘要 在物理化学实验数据处理中应用O rigin软件对数据进行非线性拟合,介绍用O rigin求得实验曲线的非线性拟合参数的方法。
,使用该软件能降低数据处理的随意性,减少处理误差,并且快捷方便,使实验结果更合理。
在物理化学实验数据处理中,计算机的使用越来越频繁,一些数据处理软件,如M icr os oft Excel和O rigin等广泛地应用到实验数据处理过程中,提高了数据处理效率和准确性。
物理化学实验数据处理过程一般为:对实验数据作图或对数据经过计算后作图→作数据点的拟合线→求拟合直线的斜率或曲线上某点的切线→根据斜率求物理量。
这一过程可以用计算机处理完成,并能克服手工绘图费时费力、偶然性较大、误差大的缺点。
目前,应用M icr os oft Excel和O rigin对数据点的线性拟合和数据绘图文献报道较多,而且也成功用于实验数据处理[1,2]。
但是对于曲线的计算机拟合处理报道较少,且多用镜面法绘制曲线切线,求切线时随意性很大,即使对同一组实验数据的处理,同一操作者在不同时间进行处理,都得不到相同的结果,在物理量的计算中引入了较大误差。
O rigin软件具有强大的线性回归和曲线拟合功能,其中最具有代表性的是线性回归和非线性最小平方拟合,提供了200多个曲线拟合的数学表达式,能满足科技工作中的曲线拟合要求。
此外,O rigin软件还能方便地实现用户自定义拟合函数,以满足特殊要求,在物化实验数据处理过程中能简化数据处理难度[3]。
本文以沉降分析实验为例,详细介绍应用O rigin软件对物理化学实验数据进行非线性拟合的方法。
1 沉降曲线的拟合 以在13℃条件下,用单臂扭力天平对碳酸钙粉末作沉降分析实验,根据实验结果,在O rigin中绘制G(t)2t图(见图1)。
论Origin软件在大学物理实验数据分析中的应用摘要Origin作为一款专业的函数绘图软件，在数据分析以及图形处理方面功能非常全面。
文章现将Origin软件应用于大学物理实验数据的处理过程，较大地简化了实验数据的分析处理，不仅可以得到直观的数据统计分析，还可以更精确地拟合出相关物理量之间的关系曲线。
关键词Origin；物理实验；图像拟合前言物理学是一门实验科学，实验数据分析处理方法的选择会对实验结果起到一定的影响。
大学物理实验作为理工科类专业中的一门基础课，在培养学生的实践能力、巩固学生理论知识等方面起着十分关键的作用，通过该门课程的学习能让学生掌握物理实验的基本知识并且加深对物理基本概念的理解。
在物理实验中，实验过程只是物理实验的一个环节，得出一些数据，而得到结论却需要大量的数据计算。
以往我们通常采用人工计算以及坐标纸作图，但是在此过程中往往会出现实验结果误差被人为因素放大、作图粗糙不精确、处理过程费时费力等缺点。
另外，由于在数据处理中运算繁杂，学生所求得的实验结果与标准值之间相差过大，学生没有得到相对精确的答案，消减了物理实验的意义。
如今在学生中计算机使用的普及，使用计算机来进行数据处理是一个很好的选择。
Origin是一种在数据统计分析处理中经常使用到的软件，它具备了数据处理、实验图像制作，且具有数据录入、调整以及曲线拟合等各种强大的功能。
对于现在的大学生来说，Origin软件最突出的优点就是操作简单、结果更准确、绘图直观、节约时间等。
在当前的状况下，对人才的需求趋向于多元化，不仅需要理论知识扎实，同时也需要实际操作能力强的应用型人才。
在实验数据的处理过程中使用Origin软件也拓宽了学生的知识面，提升了学生的计算机软件应用方面的能力。
1 实例分析本文通过对“落球法测量液体的黏度系数”实验的数据处理为例，展示Origin 软件在大学物理实验的数据处理中带来便捷性和精确性。
1.1 落球法测蓖麻油黏滞系数的实验原理简介落球法测量液体的黏度系数实验是大学物理实验中的力学相关的一个基础实验，其原理是小球在液体中运动时，将受到与运动方向相反的摩擦力的作用，这种阻力称为黏滞力，它是由于沾附在小球表面的液层与邻近液层的摩擦而产生的。
一、自评报告孙老师：您好！通过上课学习和课下花时间学习一些数据处理软件，感觉自身的数据处理的理论和实践水平提高了很多。
在上这门课之前，自己的数据处理仅仅局限于将实验数据进行画图，比如用excel画出各种实验结果图。
本学期这门课程的成绩我想得优，虽然一开始在心里面，仅仅把这门课程当作是一门修学分的选修课，但自从上了您的第一节课后，我觉得自己对您的课程产生了兴趣，更是对您所讲述的一些数据处理方法及作图方法产生了强烈的兴趣。
很多人对这门课不了解，所以他们从第一节就开始逃课，但是我基本上保证了每节课都到，并且能够认真地听大部分课程内容，课后我也基本上独立完成了您留下的练习题。
在一次课堂提问中，我被您点中了，在没有您的指导下我迅速地完成了练习，这说明我课后的练习还是有一定效果的。
我觉得，要想学好这么课程，首先必须得认真听您所讲述的一些软件的安装及运用方法，这一点很重要，课后再及时的去您的网站下载习题及操作说明进行练习，开始时看说明讲解进行练习，练习几遍后再自己独立完成，直至熟练掌握。
每个软件的学习如果都能做到这样，那么一定会学的很好，在此基础上自己再加以创新延伸，会有意想不到的收获！我对教好这门课的具体建议如下：首先，您要对我们严格要求，这样才不会有太多的人逃课，影响学风；其次，每节课，您最好都留足够的时间进行课堂提问，以检查我们课后练习的情况。
最后，祝孙老师工作顺利，合家欢乐，心想事成！，熊文龙化学工程与工艺二班20080300417Email：380050597@二、课程论文数据处理软件Origin在物理化学实验中的应用【摘要】本文简要介绍了Origin软件的基本功能和基本使用方法,并以物理化学实验为例介绍如何使用Origin软件处理实验数据、曲线的计算机拟合等。
运用该软件处理实验数据解决了物理化学实验中的数据多、处理麻烦、手工作图误差大等问题。
不仅简化了数据处理的过程,而且还提高了分析结果的准确度,进一步拓展了学生计算机软件应用能力。
【关键词】Origin软件; 数据处理; 物理化学实验1 前言《物理化学实验》是高等院校化学及相关专业学生的一门独立基础实验课程。
与其它化学实验课不同,它得到的是一系列实验数据。
学生需对数据进行大量计算,在直角坐标纸上作图。
大部分是画直线,求出截距和斜率,进而求得实验结果的数学表达式;少部分是画曲线,有的需要在曲线上作切线,有的需要对曲线求积分,进而求得实验结果的数学表达式。
学生只根据散点图做直线或曲线,就不可避免地引起主观误差,同一组实验数据不同学生处理,结果相差很大。
个别学生还修改某些偏离较大的实验数据以期得到好的实验结果。
由于实验数据计算过程复杂、作图费事,导致实验报告中经常出现各种错误。
教师批改实验报告时不得不花费大量时间核查其计算结果。
物理化学实验中常见的数据处理的方法有: 运用基本公式计算;用实验数据作图;线性拟合,求截距或斜率;非线性曲线拟合。
目前学生多用坐标纸手工作图;手工拟合直线,求斜率或截距。
这种手工作图的方法不仅费时费力,而且误差较大。
物理化学实验数据处理过程一般为:对实验数据作图或对数据经过计算后作图→作数据点的拟合线→求拟合直线的斜率或曲线上某点的切线→根据斜率求物理量。
这一过程可以用计算机处理完成,并能克服手工绘图费时费力、偶然性较大、误差大的缺点。
Origin软件是Microcal Software公司推出的一个集图形绘制、数据的处理、统计与分析为一体的综合应用系统。
Origin软件从它诞生以来,由于强大的数据处理和图形化功能,已被化学工作者广泛应用。
它的主要功能和用途包括:对实验数据进行常规处理和一般的统计分析,如计数、排序、求平均值和标准偏差、t检验、快速傅立叶变换、比较两列均值的差异、进行回归分析等。
此外还可用数据作图,用图形显示不同数据之间的关系,用多种函数拟合曲线等等[1]。
在物理化学实验中经常会遇到各种类型不同的实验数据,要从这些数据中找到有用的化学信息,得到可靠的结论,就必须对实验数据进行认真的整理和必要的分析和检验。
经验告诉我们,数据信息的处理与图形表示在物理化学实验中有着非常重要的地位。
下面我们以Origin 软件为例,简单介绍该软件在物理化学实验数据处理中的应用。
2 图表处理数据图表处理是用计算机把一系列数据变成直观可视的图形,更好地便于用户分析数据的规律、数据变化的趋势。
当我们把实验数据输入到Microcal Origin软件的工作表中后,可以应用计算机程序的图表功能绘制实验图形。
与手工绘制的图表相比,计算机绘制图表不但省时、省力,而且可视效果更好、精确度更高。
例如,在大学物理化学实验中,具有一对共轭溶液的三组分液-液相图的绘制是非常重要的相图实验内容之一,在液-液萃取操作中确定各区的萃取条件极为重要。
通过该实验可以使学生熟悉三角坐标的绘制和使用,并对三元液系相图的实际应用有较深的认识。
传统的相图绘制是利用三角坐标纸手工绘制,等边三角形的每条边均被等分为100份,再从所得的点做各边的平行线,组成了规则的网格。
在这样的坐标纸上即可按照罗塞布姆(H. W. B. Roozeboom) 等边三角形法(平行线法) 做图。
这种传统手工制图不仅耗时费力,而且误差较大、图形粗糙。
利用Origin软件可以在计算机上方便快捷地完成一对共轭溶液的三组分液—液相图的绘制,绘图时需一个X列值、一个Y列值和一个Z列值,且数据都是归一化的。
然后在【plot】菜单中点击【Ternary】,在三角坐标中绘制出溶解度点。
在图上点右键出现【Plot Details】菜单, 选择【Plot Type】框中“Line + Symbol”即得到溶解度曲线。
我们在实验教学过程中,利用0rigin软件强大的数据处理和多种图形绘制功能完成了一对共轭溶液的三组分液—液相图的绘制,其用户界面友好,使用方便,具有高效、准确、美观等优点,而且减少人为因素引起的绘图偏差,减轻实验者的工作量[2]。
3 曲线拟合提及Origin软件,许多人都知道它在实验数据作图上的应用。
用Origin软件线性拟合和非线性曲线拟合功能处理数据方面却很少有报道[3]。
实际上,Origin软件在线性拟合和非线性曲线拟合时,可屏蔽某些偏差较大的数据点,以降低曲线的偏差,得到更为准确的结果,且方便快捷。
Origin软件有如下基本功能:①输入数据并作图。
②将数据计算后作图。
③数据排序。
④选择需要的数据范围作图。
⑤数据点屏蔽。
⑥Origin软件的线性拟合和非线性曲线拟合功能。
虽然原始数据包含了所有有价值的信息,但是,信息质量往往不高。
仅仅能够通过肉眼来判断不同数据之间的内在逻辑联系,大量的相关信息还需要借助不同的数学方法得以实现。
Origin软件可以进一步对数据图形进行处理,提取有价值的信息,特别是对物理化学实验中经常用到的谱图和曲线的处理具有独到之处。
随着计算机应用的深入发展,利用Origin软件可方便地进行作图、线性拟合、非线性曲线拟合等数据处理,能够满足物理化学实验数据处理的要求。
3.1 线性拟合当绘出散点图或点线图后,选择Analysis菜单中的Fit Linear或Tools菜单中的Linear Fit,即可对图形进行线性拟合。
结果记录中显示拟合直线的公式、斜率和截距的值及其误差,相关系数和标准偏差等数据。
物理化学实验中涉及到的图形类型可分为直线型和曲线型两种,多数情况下两个物理量之间的函数关系是线性关系,或经变换后为线性关系,可用最小二乘法进行直线拟合。
例如,利用Origin软件对“一级反应——蔗糖水解反应”实验数据进行处理,以ln(αt-α∝)对t作图,由斜率可求得速率常数k(T1)及k(T2),并根据阿累尼乌斯方程可求该反应的活化能E。
采用这种线性处理方法必须测定终了旋光度α∞值,在实验的实际操作中,先要将反应体系置一定温度内温热40min 使反应完成后,再冷至实验温度下测定,这一过程很费时且易带进误差,使α∞数值不可靠。
再者,这种线性处理须把直接变量代换为间接变量,有研究表明[4],这种代换的结果易使误差增大。
3.2 非线性拟合但也常会遇到许多不易化为线性模型,或者化为线性模型之后求解引起较大误差的情况,此时就必须用逐次逼近的拟合方法处理。
这样可完全消除学生作图过程中产生的误差,相同实验数据得到不因人而异的唯一正确的科学的实验结果。
Origin提供了多种非线性曲线拟合方式:①在Analysis菜单中提供了如下拟合函数:多项式拟合、指数衰减拟合、指数增长拟合、S形拟合、Gaussian拟合、Lorentzian 拟合和多峰拟合;在Tools菜单中提供了多项式拟合和S形拟合。
②在Analysis菜单中的Non-linear Curve Fit选项提供了许多拟合函数的公式和图形。
③Analysis菜单中的Non-linear Curve Fit选项可让用户自定义函数,可根据用户自己建立的化学模型进行拟合。
所有的拟合结果包含在自动弹出的结果记录窗口中,包括拟合曲线的公式、各参数的值以及误差(Error)、相关系数(R)、标准偏差(SD)和数据点个数(N)等数据。
例如,借助Origin 软件研究用指数衰减拟合的非线性方法处理蔗糖转化反应实验数据,可在不测定反应体系终了旋光度的简化实验条件下,方便、快捷、准确地获得反应速率系数及反应级数,建立动力学方程或反应速率系数与酸度关系式等,优化了实验教学内容,为开设研究性、设计性实验提供了简便的切实可行的途径[5]。
又如,借助电脑和Origin软件用非线性拟合方法处理乙酸乙酯皂化反应实验数据, 可以在不测定反应起始和终了电导值的简化实验条件下,方便、快速、准确地获得反应速率系数及反应级数,建立动力学方程[6-8]。
在现行物理化学实验教材中,由于实验测定的起始和终了电导值的测定液与反应液不属同一体系, 不仅费时且不可避免地引入误差, 而起始电导值对结果处理高度敏感, 它的测定误差会显著影响最终结果的准确性。
因此,这种对间接变量的线性处理具有一定的局限性和弊病。
实际过程中变量之间的关系大多是非线性的,若采用对直接变量非线性处理则不必测定起始和终了量值,提高了测定结果的精密度和准确度。
改进后的实验简化了实验操作,明显缩短了实验时间,让学生得到了计算机应用技能及非线性处理数据技能的训练。
又如,通过Gibbs公式与Langmuir等温式的结合,对溶液表面吸附实验进行数据处理,得到两组分稀溶液表面张力σ与溶液浓度c关系式。
用计算机进行非线性函数拟合代替传统的作图、作切线、再直线拟合的方法。
该方法具有简单快捷、拟合参数能直接反映实验数据质量的特点[9-11]。
克服了用镜面法绘制曲线切线的随意性,避免了计算中较大误差的引入。
