Origin在处理“双液系气液平衡相图”实验数据中的应用

刘 岿，石 燕

（天水师范学院，甘肃 天水 741001）

Origin在处理“双液系气液平衡相图”实验数据中的应用

刘 岿，石 燕

（天水师范学院，甘肃 天水 741001）

Origin软件是一个多文档界面的应用程序，功能强大，普遍用于数据分析和科研绘图.以该软件进行线性拟合等操作绘制“双液系气液平衡相图”；与传统坐标纸绘制图形的方法相比，运用该软件处理实验数据，简单、快捷、美观、科学精确，在物理化学实验教学中可发挥很大作用，对提高学生综合分析处理数据的能力和综合素质有极大帮助.

origin；气液平衡相图；数据处理

1 引言

大学化学实验经常涉及到对实验数据的分析和处理，步骤包括数据记录整理、分析计算，图形显示表达等，以此说明实验现象并做出结论.尤其是物理化学实验中实验数据较多，数据分析过程较为繁杂，如果人工处理这些数据，计算误差大，个人主观性比较强，而且计算费时、费力，曲线拟合非常粗糙，重现性差.但如果采origin软件，则不需要编程而其结果准确，便于分析数据不足，具有快速、灵活、使用简单等优点,不仅可以强化学生的计算机应用能力，而且可以激发学生对物理化学实验的兴趣.

“双液系气一液平衡相图”实验是物理化学教学中一个非常重要的验证性实验，我们对该实验采用环己烷一异内醇双液体系，在数据处理上存在很大的缺陷.传统的实验数据处理方法是在坐标纸上进行，先根据实验数据绘制折光率—组分标准曲线，再根据混合体系达到沸点时迅速冷凝的液相和气相溶液的折光率在标准曲线上找到对应的组分，由此绘出组分—沸点气液平衡相图.由于在描点画线、选取坐标比例时引入的误差因人而异，即使对同一组实验数据进行处理，每个学生的实验结果常常也不能相同，误差很大.同时，数据的处理过程费时费力，效率低下，己不能适应信息化时代的需求.因此，改变传统的数据处理方法是大势所趋；随着计算机的不断普及，分析条件的不断改善和软件功能的不断增强，计算机处理实验数据不仅成为可能，而且更加易于操作；不但可以减少在数据处理过程中人为因素产生的各种误差，提高实验结果的准确性，还可极大地提高实验效率，对客观评价学生的实验结果具有重要意义.本文以Origin软件处理“双液系气一液平衡相图”实验数据为例介绍Origin软件的基本使用方法和功能.

2 Origin软件绘制双液系气液平衡相图

2.1 拟合组分—折光率标准曲线图

用移液管准确量取环己烷和异丙醇，分别配制环己烷摩尔分数为0.1～0.9的9份溶液，用阿贝折光仪测定每份溶液的折光率，实验结果如表1所示.

打开Origin软件，出现一个默认data1的works heet窗口，其中有缺省为A，B两列，将环己烷摩尔分数(x环己烷)和折光率(nD25)值输入到表格的A,B列中.之后选中这两列，用Analysis菜单下的Fit Linear拟合出一条y＝A＋B x直线，如图1所示.并计算出A、B值及A、B的实验标准差S(x)(SD)，A、B的实验标准差S(A)、S(B)（Error）和相关系数γ(R)，显著性水平(P)出现在Result Log窗口中,如图2所示.

表1 环己烷—异丙醇标准组分折光率(nD25)

图2 直线拟合的 Results Log窗口

R越接近1说明数据相关性好，精确度高.

2.2 绘制组分—沸点气液平衡相图

2.2.1 读取折光率值求得x环己烷

之后进行实验测定，可以得到不同摩尔分数的环己烷在其沸点时迅速冷却的气相和液相的折光率数值，根据折光率值在标准曲线上求出环己烷的摩尔分数.

具体操作方法为:放大标准曲线图全屏显示，在工具栏中选择Screen Reader图标，在曲线上寻找对应的点，在Date Display中则读出对应点的X，Y的坐标值，可以按下键盘上的Space键改变┽标志的大小，即可快速确定相应的环己烷摩尔分数，较传统地在坐标纸上找点更为准确、简捷.如表2.

表2 环己烷—异丙醇双液系沸点及气液两相平衡组成

2.2.2 绘制相图

在Origin中建立新的Work sheet，用Column菜单中Add New Column或快捷方式添加新列，将沸点、液相和气相的环己烷含量值分别输入到A，B，C中，选中这三列，在Plot下拉菜单中选line+symbol或快捷方式绘制出点线图，之后双击图中曲线，在Plot Details中选择Line，在Connect中选择B-Spline可使图中线条圆滑美观.并可在Plot Details对话框中还可以对曲线、符号的颜色、样式等参数进行修改.或可用多图层分别绘出液相—沸点图和气相—沸点图.

2.2.3 个性化坐标设置

双击坐标轴或坐标轴分格，可在Axis对话框(如图3)中对坐标轴的相关参数进行修改：在Scale选项卡中设置刻度相关属性，选择横坐标X轴Horizontal为(0,1)和初始值First为337.15；在Title&Format选项卡中设置坐标轴标题，X,Y轴名称和上，右坐标轴为没有刻度的轴；在Tick Labels选项卡中选中Set Decimalplaces复选框，在文本框中设置小数点位数为2；其他的用默认设置.美化后的气一液平衡相图如图4所示.

2.3 实验数据及内容的保存

对于上述实验的数据处理结果，Origin将其作为一个工程文件加以保存，包括实验的原始数据、所设置的各种计算公式及相应的计算结果和由计算结果绘制的图形以及与图形相对应的参数等.若以实验名称文件保存该文件，以后使用时只需修改原始数据，即可得出相应的实验结果，相当于用BASIC或FORTAN语言对每个实验数据进行编程处理，使用非常方便.

3 结论

使用Origin软件处理物理化学实验数据，快速、方便、美观、准确的反映实验数据变化规律，实验报告更加合理和更具有科学性；它要求学生细致、认真的进行实验数据测定，规范列表和作图，以小论文的形式撰写实验报告，为今后从事毕业论文工作或其他科研工作奠定了良好基础.培养了学生细致、认真、一丝不苟、实事求是的实验态度，综合素质和能力得到了很大提高.

〔1〕东北师范大学等校.物理化学实验[M].北京：高等教育出版社，1989.51-59.

〔2〕周剑平.Origin实用教程[M].西安：西安交大出版社，2007.71-132.

〔3〕易均辉，等.巧用Origin软件处理物理化学实验数据[J].实验室研究与探索，2009，28(8)：56-59.

〔4〕夏春兰.0rigin软件在物理化学实验数据处理中的应用[J].大学化学，2001，18(2):44-47..

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1673-260X（2010）12-0015-02