用MicrosoftExcel处理物理化学实验数据

,应引用它们的地址 。
p
(5) 作图 。利用图表向导作 E～t 图 ,图上可同时显示实验数据点 、拟合曲线及切线 。
在用 Excel 进行数据处理时 ,作图并不是必需的步骤 ,但作图可使学生对电动势和温度的
关系有一个直观的印象 。
(6) 保护工作表 。使用菜单栏中工具项中的保护工作表选项将工作表保护起来 。工
计算公式为 :m1T,2 + m2T, + b ;
5E 5T
的计算公式为 :2m1T, + m2 。输入计算公式时 ,应引用
p
函数 LINEST 返回的多项式系数的单元格的地址 。
(4) 求出实验结果 。分别选择三个单元格输出ΔG、ΔH 和ΔS 的结果 。输入公式时 ,
对于电动势 E 和温度系数
5E 5T
5E 5T
。将求得的电动热 E 及温度系数
p
5E 5T
代入上
p
述公式中 ,即可求出指定温度下上述化学反应的热力学函数的变化量 Δr Gm 、ΔrHm 和
ΔrSm 。[2 ] [3 ]
21 用 Excel97 处理该实验数据的方法
(1) 输入实验数据 。在选定的区域内输入实验数据 ,对这部分区域的单元格应取消
11“原电池热力学”实验原理简介
“原电池热力学”实验是将要研究的化学反应设计电池 。例如 ,将化学反应 Zn ( s) +
2AgCl (s) - ZnCl2 (b) + 2Ag(s) 设计成可逆电池
Zn ( s) | ZnCl2 ( b) | A gCl ( s) | A g ( s)
然后测定该电池在不同温度下电池的电动势 E ,这时 ,化学反应在给定温度 T 下的热力学
函数的变化量为 :
ΔrGm = - n FE ΔrHm = n F[ T (5 E/ 5 T) p - E ]
ΔrS m
=
nF
5E 5T
其中 : n
p
= 2 F
= 96500
用手工处理数据时 ,首先在坐标纸上作电动势～温度 ( E～t) 曲线 。通过该曲线求出
指定温度下的电动势 E 和温度系数
学生 1
- 0. 0006409
- 123169 - 193. 47 - 230. 35
学生 2
- 0. 000848
- 163. 64 - 193. 5 - 242. 3
Excel
- 0. 0008612
- 166. 21 - 192. 66 - 242. 22
(3) 讨论 学生处理数据有时误差比较大 。主要原因有 :坐标不恰当 ,不能反映出实验数据的有 效数字 ,描点画曲线产生的误差 ,作切线产生的误差 ,求斜率时的读数误差等 ,使同样的数 据处理的结果常常大相径庭 。而用计算机处理数据可消除这些人为的误差 ,得到的结果 是唯一的 。 从以上的数据可以看出 ,学生在手工处理数据时 ,最大的误差来源是作切线 。用镜面 法作切线时 ,视觉上的微小偏差即可使切线的斜率产生较大的误差 。而用计算机处理就 避免了这种误差 。
(1999 年 5 月)
64
实 验 技 术 与 管 理
默认的“锁定”状态 ,以便工作表被保护起来以后 ,仍可输入数据 。
(2) 求出拟合曲线的方程式 。利用 Excel 提供的内部函数 ,求出拟合曲线的方程式 。
通过对大量实验数据的拟合和比较 ,认为选择二阶多项式拟合能得到最好的结果 。具体
做法如下 :用函数 LINEST 进行这项拟合 ,电动势数据区域的地址作为 known’y 参数 ,温度
作表被保护起来以后 ,除了已取消锁定的单元格以外 ,其余单元格的公式 、数据 、格式等便
不能被改动 。
(7) 使用 。学生在每次实验并取得数据后 ,只要在相应的单元格内输入实验数据 ,
Excel 将自动处理数据 、作图并给出实验结果 。
31 不同的数据处理方法结果的比较
(1) 实验简介 原电池 : Zn (s) | ZnCl2 (0. 1mol . dm - 3) | AgCl (s) | Ag (s) 在 H 管中倒入 0. 1mol . dm - 3的 Zn2 Cl 溶液 ,分别放入 Ag2AgCl 电极和处理过的锌电极 ; 电极 :锌电极经砂纸打磨 、稀硫酸处理后 ,放入 Hg (NO3) 2 饱和溶液中 ,使锌表面形成 锌汞齐 ;Ag2AgCl 电极采用上海电光器件厂 218 型参比电极 。 仪器 :UJ25 型电位差计 、DM2nA21 型微电流测量仪 、BCga 型饱和标准电池 、WYJ230V/ 2A 型晶体管直流稳压电源 。 测定 : 采用补偿法测定电池的电动势[2] 。 (2) 数据及处理结果 下面是学生在实验课中取得的数据以及学生手工处理的结果与 Excel 处理的结果 : 实验数据例 1 :
T 和 T2 的数据区域的地址作为 known’x 的参数 。函数 LINEST 返回多项式 E = m1 T2 + m2 T + b 的系数 m1 、m2 和 b 。如果参数 stats 选为 TRUE ,函数 LINEST 还同时返回一组统计
回归数据 ,其中的 R2 可判定数据 E 与 T 的相关程度 。
用 MicroΒιβλιοθήκη Baiduoft Excel 处理物理化学实验数据
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温度 t ( ℃) 电动势 E(V)
16. 3 1. 00492
20. 7 1. 00287
24. 7 1. 00045
28. 9 0. 99793
32. 4 0. 99607
处理结果 :
25 ℃下的结果 :
5E 5T
(V/ K)
p
ΔrSm (J ·mol - 1·K- 1) Δr Gm ( KJ ·mol - 1) Δr Hm ( KJ ·mol - 1)
学生 1
- 0. 0005652
- 109. 08 - 193. 04 - 225. 56
学生 2
- 0. 00063
- 121. 59 - 193. 08 - 229. 33
实验数据例 2 :
温度 t ( ℃) 电动势 E(V)
1810 1. 006538
2412 1. 003059
2814 1. 000056
Excel
- 0. 0005640
- 108. 85 - 193. 06 - 225. 51
3314 0. 994353
4010 0. 988616
处理结果 :
30 ℃下的结果
5E 5T
(V/ K)
p
ΔrSm (J ·mol - 1·K- 1) Δr Gm (kJ ·mol - 1) Δr Hm (kJ ·mol - 1)
第 16 卷 第 6 期 实 验 技 术 与 管 理 Vo1. 16 No. 6 1999 63
用 Microsoft Excel 处理物理化学实验数据
朴银实 郑秋容 谢为明 (无锡轻工大学化工系 无锡 214036)
摘 要 本文探讨用 Microsoft Excel 处理物理化学实验中“原电池热力学” 实验数据的方法 。
关键词 Microsoft Excel 物理化学 实验数据
Microsoft Excel 是一个功能强大 、使用方便的表格式数据综合管理和分析系统 。它采 用电子表格方式进行数据处理 ,工作直观方便 ,提供了丰富的函数 ,可以进行各种数据处 理 、统计分析 ,具有强大的制图功能 ,可以方便地绘出各种专业图表[1] 。将其应用到物理 化学实验教学的数据处理中 ,可及时检查学生的实验数据 ,并使得原本比较麻烦费时的数 据处理过程变得简单 、快捷并减少误差 。本文探讨用 Microsoft Excel 处理物理化学实验中 “原电池热力学”实验数据的方法 。
(3) 求出电动势及温度系数 。根据拟合曲线的方程式 E = m1 T2 + m2 T 求出的切线
斜率方程式为
5E 5T
= 2 m1 T + m2 ,根据这两个方程式可以求出指定温度 T′下电池的电动
p
势 E 和温度系数
5E 5T
。分别选择两个单元格计算电动势 E 值和温度系数
p
5E 5T
。E 的
p