实验数据的计算机处理

随着科学技术的进步， 特别是近年来信息科学技术的发展， 信息技术在物理化学实验中应用得越来越广泛。 在物理化学实验中， 智能化、 数字化仪器设备越来越多， 获得数据的方式发生了很大的变化， 处理实验数据与表达实验结果的方法也相应发生了变化。 在处理实验数据和表达实验结果时， 计算机的使用越来越普遍。 在物理化学实验课程中， 特别是撰写实验报告时， 经常需要用表格列出实验数据和实验结果， 根据数据作出相应的图形、 作直线求斜率和截距、 绘制曲线求各点的斜率等。

计算机软件种类多， 并且不断升级， 发展很快。 在实验中和撰写实验报告时， 可以利用的软件也比较多。 此处通过例子介绍Excel在化学实验数据处理与结果表达中的应用。 相对于Excel， Origin在数据处理方面功能更为强大 （尤其是作图和数据回归方面）， 对此将在第5.1节中详细介绍。

液体饱和蒸气压测定实验中， 直接测量了8个温度及对应的真空度。 数据处理时， 要计算蒸气压、1／T、 lnp， 作lnp－1／T图， 拟合直线求斜率， 计算平均摩尔气化焓。 用Excel处理数据及作图步骤如下：

①启动Excel， 将大气压、 8个温度及对应的真空度数据填入表格的A、 B、 C列中，在D2～D9单元格中输入公式计算蒸气压，例如先选定D2单元格，然后在函数栏 （fx）中输入函数 “＝A2－C2”， 回车即得D2值18.04， 如图1.19所示。 依次输入公式 “＝A2－Ci” 计算出D列其他各值。 在E2～E9单元格中依次输入公式 “＝1000／（Bi＋273.15）” 计算1000／T， 在F2～F9单元格中输入公式 “＝LN（D2∗1000）” 计算lnp，如图1.20所示。

图1.19 在表格中输入原始数据及计算公式

图1.20 在表格中输入原始数据及计算公式后所得结果

②选定需要作图的两列数据， 横坐标在左， 纵坐标在右， 依次单击菜单栏中的 “插入”“图表”， 在 “图表类型” 中选择 “XY散点图”， 并在 “子图表类型” 中选择 “散点图”，如图1.21所示， 然后单击 “完成”， 即得所需散点图， 如图1.22所示。

图1.21 用Excel作图图表类型的选择

图1.22 用Excel作图所得散点图

然后对所得散点图进行线性拟合， 用左键单击选择图中数据点， 右键单击弹出快捷菜单， 选 “添加趋势线”， 在 “类型” 选项中选择 “线性 （L）”， 在 “选项” 中选择 “显示公式”， 然后单击 “确定” 即得拟合直线， 并给出了拟合直线的线性方程， 如图1.23所示。

图1.23 用Excel作图对数据进行线性拟合

从拟合直线的线性方程中可获得直线的斜率及截距等信息。 在Excel表中任选一空单元格， 输入计算平均摩尔氧化焓的公式， 即可获得平均摩尔气化焓， 如图1.24所示。

图1.24 用Excel作图由斜率求出平均摩尔气化焓

最后， 将表格中的数据及图形拷贝到Word中打印即可。 同学们也可以对表格及图形做进一步编辑， 以使其更加美观。