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  1. 雙液系氣-液平衡相圖的Origin繪制方法

    發布時間:2014-04-11
    資源大小:0.45 MB
    下載類型:免費下載
    資源內容概述:基于物理化學的實驗教學體會,本文將介紹用Origin繪制雙液系氣-液平衡相圖的方法,并針對學生習慣用Excel的特點,著重與Excel的繪圖功能進行對比,以強化培養學生的數值分析與繪圖的

    雙液系氣-液平衡相圖的Origin繪制方法主要包含的內容:

    Origin是一款功能強大的專業數據分析與科技繪圖軟件。運用Origin軟件對“雙液系氣-液平衡相圖”的數據進行處理并繪圖,可克服傳統手工繪圖費時費力的缺點,結果科學精確且方便快捷;與Excel軟件所繪得的相圖進行對比發現,Origin繪得的相圖更為科學合理。物理化學實驗教學中引入Origin軟件的介紹,可提高學生使用計算機綜合處理數據的能力,也為其日后的本科論文及科學研究工作奠定了基礎。

    “雙液系氣-液平衡相圖的繪制”實驗是物理化學實驗教學中一個非常重要的驗證性實驗,它是物理化學理論課二元體系氣-液平衡相圖知識必不可缺的實踐環節。該實驗以具有最低恒沸點特征的環己烷-異丙醇二元互溶雙液系為研究對象,用阿貝折光儀分別測定達氣-液平衡時的沸點、氣相及液相折光率,再由工作曲線(組成-折光率關系曲線)尋找對應的氣-液相組成后,在平面坐標系中繪制而成沸點-組成圖。

    隨著現代實驗技術的發展,物理化學的數據處理過程已經從坐標紙、鉛筆、橡皮擦和曲線板的傳統繪圖模式中解放出來,全方位地被計算機數據處理所取代,一些數據處理軟件,如Microsoft Excel和Origin等廣泛地應用到實驗數據處理過程中,提高了數據處理效率和準確性。由于Microsoft Excel具有中文操作界面,學生們在前期學習過程中已經有所接觸,較易采納與接受,因為其在數據處理過程中使用較為頻繁;而Origin軟件為英文界面,且學生們在前期課程中幾乎未有接觸,學生普遍感覺比較陌生。雖然兩類軟件均能完成物理化學實驗數據處理,但教學過程中發現兩者各有長短:相對而言,Excel的制表格功能強大,因此數據表格與中間計算過程的數據表達可全部在Excel表格中完成,但其數據分析與繪圖功能較為薄弱,尤其是涉及三元液系相圖的繪制及非線性曲線擬合時,Excel便顯得鞭長莫及;Origin是專業的數值分析與繪圖軟件,具有強大的線性回歸、曲線擬合及繪圖功能,只要加以靈活應用,它在物理化學實驗數據處理過程中的優勢便凸顯出來。我們已經成功將Origin繪制三角坐標系的功能引入“三元液系相圖的繪制”實驗得到了學生的認可與廣泛應用,也使他們對Origin軟件在數值分析與繪圖方面的應用產生了濃厚的興趣。基于物理化學的實驗教學體會,本文將介紹用Origin繪制雙液系氣-液平衡相圖的方法,并針對學生習慣用Excel的特點,著重與Excel的繪圖功能進行對比,以強化培養學生的數值分析與繪圖的能力。

    一、Origin軟件相關功能介紹

    Origin 是OriginLab公司開發的基于Windows平臺下的專業數據分析和工程繪圖軟件,其特點是使用簡單,采用直觀的、圖形化的、面向對象的窗口菜單和工具欄操作,全面支持鼠標右鍵、支持拖拉方式繪圖等。

    它具有數據分析和繪圖兩大功能。數據分析包括數據的排序、調整、計算、統計、頻譜變換、曲線擬合等各種完善的數學分析功能。準備好數據后,進行數據分析時,只需選擇所要分析的數據,然后再選擇相應的菜單命令就可。Origin具有基于模板的繪圖功能,它本身提供了幾十種二維和三維繪圖模板而且允許用戶自己定制模板。繪圖時,只要選擇所需要的模板即可。用戶可以自定義數學函數、圖形樣式和繪圖模板;可以和各種數據庫軟件、辦公軟件(如Microsoft Excel)、圖像處理軟件等方便地連接;可以用C等高級語言編寫數據分析程序,還可以用內置的Lab Talk 語言編程等。

    在“雙液系氣-液平衡相圖的繪制”實驗中,需要繪制雙縱坐標圖,即包含兩個“y”軸的平面直角坐標系圖。以Origin 8.0為例,在打開的操作界面下部便有繪制雙縱坐標圖的快捷方式(圖1中圓圈所示)。若在操作界面中未見這一快捷方式,可以將“View”菜單下“Toolbars”中“2Dgraphs”前的選項勾選后便可以看到。MicrosoftExcel卻沒有這一繪圖功能。

    Origin操作界面及繪制雙縱坐標圖的快捷方式

    圖1 Origin操作界面及繪制雙縱坐標圖的快捷方式

    物化實驗中通常繪制的是散點圖或點線圖,其基本步驟為:輸入或導入數據→數據計算→選擇需要的數據范圍作圖→調整橫縱坐標格式、添加物理量單位等。

    小結

    在“雙液系相圖的繪制”實驗中,利用Origin軟件能夠準確、快速、方便地處理實驗數據,相對于Excel軟件,其繪制所得的相圖更科學也更美觀。由于物理化學實驗在大學二、三年級開設,學生此時已具備一定的計算機基礎,通過教師的指導和示范操作,均能較快掌握Origin的實驗數據處理方法。將Origin數據處理方法應用到物理化學的實驗數據處理及教學活動中,不僅可培養學生嚴謹、實事求是、一絲不茍的工作態度,也為他們日后進行科研工作及科技論文的書寫打下了良好基礎同時對提高學生的綜合處理問題的能力和綜合素質有很大的作用。

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