Origin 9.0在測定液體飽和蒸汽壓實驗中數(shù)據(jù)處理的應用

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例，應用Origin 9.0軟件對比傳統(tǒng)坐標紙作圖進行了改進：線性函數(shù)擬合法。分析結論表明，該數(shù)據(jù)處理手段高效、準確，同時比傳統(tǒng)手工作圖得到更多的信息。因此，加大Origin 9.0軟件在物理化學實驗中數(shù)據(jù)后處理上應用有很大的必要性，同時也能明顯提高教學效果和提升學生計算機專業(yè)軟件的使用。

【關鍵詞】物理化學實驗 飽和蒸汽壓 Origin 9.0 線性函數(shù)擬合

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

物理化學[1-2]是從化學現(xiàn)象和物理現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系入手，從而探求化學變化中具有普遍性基本規(guī)律的一門課程。因此，物理化學實驗正是研究物質的化學現(xiàn)象與物理性質之間關系的一門實驗科學。它綜合了化學領域中各分支所需要的基本研究工具和方法，其目的是使學生掌握物理化學實驗的基本方法和實驗技能，從而能夠根據(jù)所學原理設計基本實驗，選擇合適儀器。物理化學實驗實踐性非常強，在實驗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，是物理化學實驗課程重要要求。對于物理化學實驗中繁瑣的實驗數(shù)據(jù)，一般的人工手工處理方法費時費力，不可避免較大的人為誤差，同時同組數(shù)據(jù)由不同實驗者處理得到的結果也回不同，所以，在處理繁多的實驗數(shù)據(jù)的時候，適當選用計算機軟件輔助，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”的實驗數(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、實驗原理及傳統(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，由反應機理和液體的飽和蒸汽壓與溫度的關系式克拉貝龍-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，由斜率可求出實驗溫度范圍內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)學處理把p變成lgp，實際手工坐標紙作圖，由于lgP值過小，導致坐標紙取點誤差較大，最終導致lgP對1/T做的直線有所偏差。

用上述方法處理實驗數(shù)據(jù)費力的同時也容易人為的引入誤差。而用Origin 9.0軟件[5-6]對實驗結果數(shù)據(jù)進行處理，無需擔心lgP值的準確取點，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，最終能快速準確的做出lgP對1/T線性關系圖，得到更為精確的數(shù)據(jù)結果。

二、物理化學實驗改進方法的使用

1.實驗數(shù)據(jù)的導入與處理

在工作表中輸入溫度t為A列，B列為開爾文溫度K，其值相應設置為：col（B）= col（A）+273.15，即得到B列數(shù)值；C列為1/T，其值相應設置為：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）和以下結果，lgp = -2314.70/T + 11.284，R2 = 0.9988，Intercept = 11.284，Slope = 2314.70。

從線性擬合結果來看，R2 = 0.9988，說明擬合結果很好，方程模型真實可靠。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、方法結論

傳統(tǒng)坐標紙繪圖的最大優(yōu)點是直接，而使用Origin 9.0軟件處理實驗數(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，從而為客觀評價實驗結果數(shù)據(jù)提供了很好依據(jù)。本文中的方法還可以應用到其他物理化學實驗比如反應速率常數(shù)測定。因此，用計算機軟件Origin 9.0處理數(shù)據(jù)和繪制圖形，將是物理化學實驗進一步發(fā)展的大趨勢。

參考文獻：

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