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化学与化工学院实验课程教案

物理化学实验

实验一数据处理及温度的测量与控制技术

一、实验目的要求

1．熟悉物理化学实验的特点，掌握数据记录与处理的常用方法和技巧；学会误差分析和处理。

2．了解不同类型的温度计，理解温度计的测温原理；学会如何校正温度计；。

3．熟悉常用的控温方法和装置。

二、实验重点与难点：

1.实验重点：

物理化学实验的特点及特殊要求；

讲清如何进行数据处理，尤其是用作图法处理数据的技巧；

如何进行温度计的校正。

2.实验难点：

强调作图的注意事项和技巧。

三、实验教学方法与手段：

1.实验教学方法

本次实验以讲授为主，再通过多媒体演示相结合的教学方法完成教学任务。

2.教学手段

本次内容较多，加上偶的专业分析化学课时偏少，数据处理的一般方法及数据误差分析的知识缺乏，强调学生预习相关内容；利用多媒体演示，强调关键操作和注意事项。

四、仪器与试剂

仪器：不同类型的温度计

五、实验讲授内容

1.物理化学实验目的与要求

2.误差分析及处理

1）误差种类

2）为什么测量结果都带有误差？

完成某项测量必须要有测量仪器、测量方法和测量人员。这三方面都可能使测量产生差。所以，任何测量结果都带有误差。

3）产生误差的原因

仪器误差；

安装调整误差，如水银柱高、滴定管垂直否等；

人为误差，如视差，读数过早或过迟等；

方法误差（又称理论误差）。间接测量时，由于间接测量函数本身就是一个近似公式，存在一定的近似误差，这种误差称为间接测量误差；

环境误差，由于周围环境等因素使仪器内部工作状态改变而引起的误差，习惯上称为环境误差。

3.数据记录与处理的一般方法

1）数据记录基本原则

2）数据处理方法

列表法

作图法

特点：直观，极大点，极小点，拐点，转折点，线性关系，曲线关系，周期性，这些特征都容易发现。求微商、积分，内插、外推也方便。外推要小心！！！

作图技术：图纸（直角坐标纸，半对数或对数纸，三角坐标纸等）

坐标不一定从零开始。对于x,y轴，选择比例极为重要，坐标轴的最小分度应与实验数据的精度相适应。为此，通常每小方格应能表示测量值的最末一位可靠数字或可疑数字，以使图上各点坐标能表示全部有效数字并将测量误差较小的量取较大的比例尺。代表图纸每小格数值应以便于从图上读取数值为原则。如分度应为1、2、5的倍数，避免3、6、7、9的倍数或小数。在满足上述条件后，考虑充分利用图纸的全部面积，使图形匀称合理。

数学方程式法

将实验中各变量间的关系用函数关系式来表达。如p=f(T),纯物质的蒸气压与温度的

关系；G=f(T,p)，物质的Gibbs自由能G与温度T和压力p的关系，等等。

这种表达方式简单，便于微分、积分和内插值。得到的函数关系式常称为经验方程式。经验方程式是客观规律的一种近似描述，是理论探讨的线索和根据。经验方程式中的系数往往与某一物理量相对应。如，温度为T时的液体饱和蒸气压p与T之间有下列

函数关系：

Pa)=

直线的斜率=-?vapHm/2.303R,由此可求出物质的摩尔蒸发焓?vapHm。

将一组实验数据拟合成经验方程式的步骤如下：

1）用实验数据作图，绘出曲线。

2）根据经验和解析几何原理，初步判断经验公式应有的形式（通常将所得曲线形状与已知函数的曲线形状比较而得出）。必须指出，有时不同的数学公式能得出相似的图形，因此通过比较，选择适当的公式时，不仅要注意图形形状，而且必须注意公式的物理意义以及是否适用于所讨论的问题。

3）通过图形比较，选择一种或几种类型的经验公式后，可进行

线性拟合：y=a+bx,y=bxm,线性化，lny=lnb+mlnx

多项式拟合：

非线性拟合：y=a+bx+c/x–d/(1+ex2)

通常用作图法、平均值法和最小二乘法等三种方法来求经验方程式中的系数，a,b,c,…,etc.但前两种方法用得不多，最常用的是最小二乘法。

利用软件处理数据

3.物理化学实验的安全与防护

水、电、危险品、高压钢瓶，酸、碱、有机溶剂，等等。

4.温度的测量与控制

温度计的种类及测温原理

普通温度计的校正：

零点校正

露茎校正

水银温度计有“全浸”和“非全浸”两种。非全浸式水银温度计常刻有校正时浸入量的刻度，在使用时若室温和浸入量均与校正时一致，所示温度是正确的。

全浸式水银温度计使用时应当全部浸入被测体系中，如不能全部浸没，露出部分与体系温度不同，必须进行校正。称为露茎校正。校正公式为

式中