计算机在材料科学中的应用

用Origin8.0处理溶解热测定的实验数据
摘要:文章采用Origin 8.0 软件对经典物理化学实验“溶解热的测定”的实验
数据进行处理，利用一次单减指数函数y =A
1exp(－x
1
/t
1
) + y
拟合出溶液热Q
s
～
n
曲线方程，并通过在拟合曲线上添加指定数据点、编写简单脚本语言的方法绘制出指定点的切线方程。

该方法获得的实验结果误差小，图形美观，极大的提高了学生自行处理实验数据的能力。

关键词:Origin 软件; 溶解热; 数据处理
1 溶解热测定的实验原理及原始数据
物质溶解于溶剂过程的热效应称为溶解热，分为积分溶解热和微分溶解热两种。

把溶剂加到溶液中稀释的热效应称为冲淡热，包括积分冲淡热和微分冲淡热。

它们之间的关系可以表示为:
n 1———溶剂的物质的量 n
2
———溶质的物质的量 Q———溶解热
Q
s ———积分溶解热 Q
d
———积分冲淡热
溶解热测定实验采用电热补偿法来测定硝酸钾在水中的积分溶解热，另外其
它三种热效应则可通过Q
s ～n
曲线求得。

在Q
s
～n
图中，某点切线的斜率即为该浓
度溶液的微分冲淡热，截距即为该浓度溶液的微分溶解热。

如图1所示:对A点处的溶液，其积分溶解热Q
s
= AF，AD/CD 即是微分冲淡热，截距OC 对应于微分溶
解热，从n
01到n
02
的积分冲淡热Q
d
= BG－AF= BE。

图（1）
整个实验过程中，需要记录水和八份硝酸钾样品的质量m，时间t/s，以及加热的功率，仪器软件自动求出n0和积分溶解热Qs，利用Origin8.0对其进行处理，
即可得到Q
s ～n
图，并从图中求出n
= 80，100，200，300和400处的积分溶解热
和微分冲淡热，以及n
从80→100，100→200,200→300，300→400的积分冲淡热。

下面以一组学生实验数据(表1)为例，详细介绍Origin软件在溶解热数据处理的应用。

2 用Origin 8.0软件处理实验数据的步骤
2.1 绘制散点图
打开Origin 8.0，点击项目“Book1”中的A(X)列，从行“1”开始依次输入
n
值，同样在B( Y)列输入Qs值。

选中所有数据，右击选择“Plot /Symbol /Scatter”或者直接点击工具条上的Scatter 按钮，得到散点图，如下图所示。

2.2 非线性拟合
左键单击“Graph1”窗口中任意一个散点，依次选择菜单栏中“Analysis /Fitting /Fit Exponential”，在弹出的对话框中的“Function”下拉菜单中选择“ExpDec1”( Exponential Decay1即一次指数衰减)进行拟合，并在“Settings”选项卡中选择“Advanced”，找到“Find Specific X/Y”，勾选“Find Y from X”项，以便寻找拟合曲线上任意X坐标所对应的Y值，这一步操作较为关键。

如下图所示，点击“Fit”完成拟合。

与此同时，在“Book1”中会自动生成三个工作表:“fitexp1”用来记录拟合情况，“fitexpCurves1”则记录拟合曲线中数据点的坐标值，“fitexpFindYfrom X”用来输入任意的X值，程序自动计算出其对应的Y值。

同时，在“Graph1”中生成了包含方程详细信息的表格，如图4可知，本实验数据所得到的拟合曲线方
程为Q
s =－10.515×exp(－n
/46.848)+37.372，R2 =0.99157(R2 即Adj. R－Square
的值)，如下图所示。

3 结语
本文创新性地探索了Origin 8.0在溶解热实验数据处理的新方法。

采用该软
件的一次单减指数函数拟合出的溶液热Q
s ～n
曲线方程，很好地反映了Q
s
和n
的关
系，得到的R值说明拟合函数的选取是合理可靠的。

另外，本文还首次介绍了在拟合曲线上添加指定数据点，通过编辑程序在一图中绘制多条指定点切线方程的方法。

使用Origin软件处理溶解热的实验数据，不仅所得图形美观，并且大大减少了数据处理的主观误差。

学生通过学习掌握Origin 软件在物理化学实验数据的应用后，参与物理化学实验的积极性有很大程度的提高。

将计算机处理技术与化学实验相融合，不仅有利于培养学生独立分析问题和解决问题的能力，还锻炼了学生认真、严谨、求实的实验态度，提高了学生的综合实践和科研能力，为今后从事毕业论文和科研工作奠定了良好的基础。

4 参考文献：
［1］郑传明,王良玉，劳捷．溶解热测定实验的改进［J］．实验技术与管理，2008，25(12):45－46．
［2］吴世彪．Origin 软件在溶液表面张力实验数据中的应用［J］.安徽化工，2008，34(6): 37－39．
［3］肖池池，方婷，张业中等．Origin软件在物理化学实验中的应用探讨［J］．长江大学学报:自然科学版，2011,8(3):94－96．
［4］郑传明．溶解热测量实验软件设计［J］.大学化学，2011，26(2):52－53．（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。