origin軟件圖形繪制的幾種方法

1使用orifin軟件的應用大學化學實驗通常涉及對實驗數(shù)據(jù)的分析和處理，尤其是物理和化學實驗。由于物理化學實驗數(shù)據(jù)較多,如果人工處理這些數(shù)據(jù),計算誤差大,個人主觀性比較強,而且計算費時、費力,曲線擬合非常粗糙。但如果巧用Origin軟件,其結果準確,便于分析數(shù)據(jù)不足,具有快速、靈活、使用簡單等優(yōu)點。物理化學實驗涉及的實驗比較多,常見的有液體飽和蒸氣壓的測定、溶液表面張力的測定、蔗糖轉化反應的速率常數(shù)的測定、雙液系氣-液平衡相圖、燃燒熱的測定等。雖然Origin軟件在物理化學實驗數(shù)據(jù)處理中的應用已有一些作者闡述,但敘述偏簡,實例偏少?；诖?本文結合實驗教學體會,以學生實驗數(shù)據(jù)為依據(jù),介紹了物理化學實驗中常用實驗數(shù)據(jù)處理方法,以便強化學生的計算機應用能力,激發(fā)學生對物理化學實驗的興趣。2函數(shù)的應用程序opj與MicrosoftWord、Excel等一樣,Origin軟件是一個多文檔界面(MultipleDocumentInterface)的應用程序。它將用戶所有的工作都保存在后綴為.opj的工程文件(Project)中,一個工程文件可以包括多個子窗口,可以是工作表窗口、繪圖窗口、函數(shù)圖窗口(FunctionGraph)、矩陣窗口(Matrix)、版面設計窗口(LayoutPage)等。其常用功能包括工作表窗口(Worksheet)、繪圖窗口(Graph)、線性擬合(LinearFit)、非線性曲線擬合(Non-linearFit)等。2.1添加列轉換工作表主要是對數(shù)據(jù)的輸入,基本操作包括:添加列;插入列;刪除列;移動列;行、列轉換。在工作表中對行的添加、插入、刪除、移動的方法與列的操作基本一樣。2.2實驗數(shù)據(jù)的生成利用Origin軟件可以繪制多種圖形,包括散點圖、點線圖、柱形圖、條形圖或餅圖,以及雙y軸圖形等。在物化實驗中通常使用的是散點圖或點線圖。步驟如下:①輸入數(shù)據(jù)并作圖;②將數(shù)據(jù)計算后作圖;③數(shù)據(jù)排序;④選擇需要的數(shù)據(jù)范圍作圖;⑤數(shù)據(jù)點屏蔽。2.3線性擬合的擬合當繪出散點圖或點線圖后,選擇Analysis菜單中的FitLinear或Tools菜單中的LinearFit,即可對圖形進行線性擬合。結果記錄中顯示擬合直線的公式、斜率和截距的值及其誤差,相關系數(shù)和標準偏差等數(shù)據(jù)。在線性擬合時,可屏蔽某些偏差較大的數(shù)據(jù)點,以降低擬合直線的偏差。2.4生成假設函數(shù)Origin提供了多種非線性曲線擬合方式:①在Analysis菜單中提供了如下擬合函數(shù):多項式擬合、指數(shù)衰減擬合、指數(shù)增長擬合、S形擬合、Gaussian擬合、Lorentzian擬合和多峰擬合;在Tools菜單中提供了多項式擬合和S形擬合。②在Analysis菜單中的Non-linearCurveFit選項,提供了許多擬合函數(shù)的公式和圖形。③Analysis菜單中的Non-linearCurveFit選項可讓用戶自定義函數(shù)。在處理實驗數(shù)據(jù)時,可根據(jù)數(shù)據(jù)圖形的形狀和趨勢選擇合適的函數(shù)和參數(shù),以達到最佳擬合效果。3高效液相結晶的檢測數(shù)據(jù)的模擬結合廣西大學化學化工實驗教學中心最近出版的《大學基礎化學實驗》教材,本文主要以“旋光法測定蔗糖轉化反應的速率常數(shù)”、“最大泡壓法測定溶液的表面張力”、“物質燃燒熱的測定”、“環(huán)己烷-乙醇雙液系相圖的繪制”為例,分別介紹Origin軟件處理實驗數(shù)據(jù)的一般步驟和方法。3.1溫度和相關系數(shù)旋光度αt與對應的轉化時間t的實驗數(shù)據(jù)繪制成如圖1所示(實驗條件:HCl濃度3mol/dm3,蔗糖0.2g/cm3,溫度(23±0.2)℃,均為學生實驗數(shù)據(jù),α∞=-4.15)。在setcolumnvalues中編輯公式:ln[col(B)-α∞],得ln(αt-α∞),以ln(αt-α∞)對t作圖(點線圖)可得一直線,直線斜率m=-k(k為速率常數(shù)),如圖2所示。從圖2很容易得到k=0.023min-1,相關系數(shù)R=0.99958。由R可以判斷實驗數(shù)據(jù)的合理性。3.2d/dc表面吸附量的測定表1是最大泡壓法測定乙醇水溶液體系表面張力σ時,溶液濃度C與對應壓差Δp的實驗數(shù)據(jù)(實驗溫度:(30±0.1)℃)。圖3是σ與C作圖所得的曲線,圖中同時給出了曲線的擬合方程,將該擬合方程進一步求微分后,可得到(dσ/dC)值。由Gibbs吸附公式,Γ=?CRT(dσdC)TΓ=-CRΤ(dσdC)Τ,將相應值代入,求出表面吸附量Г。再對Г-C作圖,得一曲線(見圖4),由曲線的極大值得到飽和吸附量Г∞,由SB=1/(Г∞L)可進一步求出溶質分子在溶液表面達飽和吸附時的橫截面積SB,SB=1/(Г∞L)=1/5.315×10-6×6.02×1023=3.125×10-19m23.3確定溫度下的關系曲線表2是苯甲酸與萘的燃燒熱實驗數(shù)據(jù)。將表2數(shù)據(jù)輸入Origin工作表中,作時間與溫度的關系曲線圖,這里要選取水平段數(shù)據(jù)進行線性擬合,得到2條水平線,然后作1條通過曲線中點垂直直線并與水平線交于2點(見圖5、6圓點),這樣就可以用Origin工具欄里的ScreenReader方便地獲取2點的坐標數(shù)據(jù),進而求得所需Δθ。3.4環(huán)己烷-乙醇二醇系相圖的繪制3.4.1乙醇、環(huán)已烷按體積比配制6份不同濃度溶液,用阿貝折射儀測定每份溶液的折射率,實驗結果見表3(實驗溫度:(31±0.1)℃),表中:x乙醇為乙醇質量百分數(shù);nD為折光率。ρ乙醇=0.7798g/cm3,ρ環(huán)已烷=0.7621g/cm3。打開Origin,將表3中前2行數(shù)據(jù)分別輸入到A、B兩列中,再添加2個新列(AddNewColumn)——C、D列,將C列屬性SetColumnValues設為col(A)×0.7798/(col(A)×0.7798+col(B)×0.7621)然后將折光率數(shù)據(jù)輸入D列,同時選中C、D2列并點擊Plot菜單選擇Line+Symol,即可制作點線圖,如圖7所示。3.4.2快速求解實驗點為了繪制出環(huán)己烷-乙醇雙液系的相圖,需要求出不同沸點下氣、液兩相樣品中乙醇的濃度。乙醇的濃度可通過工作曲線(見圖7)求得。其方法是:打開工作曲線圖,在工具欄中選擇ScreenReader圖標,在曲線上尋找對應的點,在DateDisplay中就能給出對應點的x、y的坐標值。這樣能快速找到相應的乙醇濃度,所得到的實驗數(shù)據(jù)如表4所示。在Origin中建立新的Worksheet,將沸點、液相和氣相的異丙醇含量值分別輸入到A、B、C3列中,按前述方法作圖,所得圖形如圖8所示。4實驗內容的規(guī)范表達為了使學生掌握Origin軟件,在學生進入實驗室進行物理化學實驗前,需要安排4學時的講座與練習,其中2學時講授實驗數(shù)據(jù)的記錄和表達方式,強調要按照國家標準正確規(guī)范表達列表和圖形的內容,然后再著重介紹Origin軟件的使用方法。總之,要以科技論文的形式要求學生正確處理實驗數(shù)據(jù),規(guī)范列表和作圖,正確書寫實驗報告。5化學實驗的作用使用Origin軟件處理化學實驗數(shù)據(jù),所得圖形美觀,可準確反映實驗數(shù)據(jù)變化規(guī)律。學生運用Origin軟件處理實驗數(shù)據(jù)、繪圖,方便快捷,實驗結果誤差小,實驗報告更合理和更具科學性。更為可喜的是掌握了Origin軟件后,學生進行物理化學實驗的積極性很高,常常在做完實驗以后的其他時間與老師討論實驗數(shù)據(jù)和實驗結果,不少學生主動到實驗室重復進行實驗,對實驗數(shù)據(jù)的測量十分細致、認真,作