第六节　物理化学实验数据的计算机处理方法

物理化学实验中经常要处理大量实验数据，其步骤包括数据记录、整理、分析、计算、图形表达等，以此说明实验现象并作出结论。

传统手工处理实验数据的步骤为记录、整理数据、分析计算，最后在坐标纸上手工描点作图，此种方法存在着繁琐、效率低、误差大等问题。

随着现代科学技术的迅速发展，使用软件处理实验数据、曲线的计算机拟合等，不仅简化了数据处理的过程，而且还提高了分析结果的准确度，进一步拓展了学生应用计算机软件的能力，促进和激发学生对物理化学实验学习的兴趣。

目前，用于处理实验数据的软件主要有两种，即Microsoft Excel和Origin。将其广泛地应用到实验数据处理过程中，提高了数据处理的效率和准确性。

化学实验数据处理的过程一般为：对实验数据作图，或对数据经过计算后作图，或作数据点的拟合线。Microsoft Excel是常用的办公软件，Origin软件是多文档界面应用程序，两者均可以简单、方便地对曲线进行非线性拟合，而替代复杂的应用程序，达到非线性曲线拟合的目的。

结合物理化学实验中所测的数据来说明利用Microsoft Excel和Origin软件对物理化学实验数据处理的具体步骤。

在蔗糖水解反应速率常数的测定的实验中，测量了一系列不同时刻t时的旋光度αt及反应完全时的α∞值，如表1-3所示。数据处理时，需要计算lg（αt-α∞），以lg（αt-α∞）对t作图可得一条直线，求出直线的斜率，再根据，由直线的斜率求出反应的速率常数k。

一、用Microsoft Excel软件处理数据

具体操作步骤如下。

①启动Microsoft Excel空白软件。

②建立数据表。将相应的原始数据直接录入表中，或在Excel窗口中选择“数据/获取外部数据”，选择原始数据文件保存的路径，按提示进行导入数据。如图1-5所示。

③数据处理。在A、B、C列分别输入α∞/（°）、t/min、αt/（°）的数值，在D、E列分别计算（αt-α∞）/（°）、lg（αt-α∞）的值。方法是：D2输入“=C2-A2”，点击“Enter”，D列便显示αt-α∞的结果；E2输入“=LOG（D2）”，点击“Enter”，E列便显示lg（αt-α∞）的结果，如图1-5所示。

④作图，拟合线性方程。选定B2～B10与E2～E10区域。点击“插入”菜单中的“散点图”，在右侧的坐标图中便出现了数据点，右键单击任一数据点，在菜单中选择“添加趋势线”，将“显示公式”和“显示R平方值”选项前打上“√”，点击“关闭”按钮。便自动拟合成一条直线，并显示直线方程和线性相关系数R2。

⑤修改图中各项指标，使图形科学化、合理化。自动生成的图形，各项指标不一定均符合作图要求，如图1-6中圈出的内容不够合理和科学，因此需要对其进行调整。只要左键双击需要调整的项目，便会出现对话框，在对话框中找到相应的指标进行改变，直至符合要求为止。调整后的图形如图1-7所示。

⑥求算反应的速率常数k

k=-2.303×（-0.0054）=0.01124min-1

二、用Origin软件处理数据

具体操作步骤如下。

①启动Origin空白软件。按菜单中“”按钮增加列，使之能满足录入或导入数据需要，如图1-8所示。

②建立数据表。将相应的原始数据直接录入表中，或选择导入功能按钮“”，导入纯文本格式的数据（ASCII）或Excel表数据。

③数据处理。在A、B、C列分别输入t/min，αt/（°），α∞/（°）的数值，计算（αt-α∞）/（°）、lg（αt-α∞）的值。方法是：选中D[Y]、E[Y]列，单击右键，选择“Set Column Values”，分别输入“col（B）-（-3.8）”、“LOG（col（D））”，如图1-9所示。

④作图，拟合直线，确定直线方程。选中E列，点击工具栏中的“”按钮，选择“分析（Analysis）”菜单中的“线性拟合（Fit Linear）”，便可得到线性方程：y=-0.00542x+1.2372。修改相应的各项指标，如图1-10所示。

⑤求算反应的速率常数k

k=（-2.303）×（-0.00542）=0.0125min-1