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物理化学实验 绪 论

物理化学实验 绪 论. 冯春梁 玉占君 孙琪 辽宁师范大学化学实验教学中心. 授 课 安 排. 第 9 周 实验五、 燃烧热的测定( 1 ~ 8 ) 实验十二、原电池电动势的测定( 9 ~ 16 ) 实验三十三、络合物的磁化率测定 ( 1 ~ 8 ) 实验三十五、溶液法测定极性分子的偶极矩( 9 ~ 16 ) 第 10 周 实验五、 燃烧热的测定( 17 ~ 24 ) 实验十二、原电池电动势的测定( 25 ~ 32 ) 实验三十三、络合物的磁化率测定 ( 17 ~ 24 ) 实验三十五、溶液法测定极性分子的偶极矩( 25 ~ 32 ).

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物理化学实验 绪 论

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  1. 物理化学实验绪 论 冯春梁 玉占君 孙琪 辽宁师范大学化学实验教学中心

  2. 授 课 安 排 第9周 实验五、 燃烧热的测定(1~8) 实验十二、原电池电动势的测定(9~16) 实验三十三、络合物的磁化率测定 (1~8) 实验三十五、溶液法测定极性分子的偶极矩(9~16) 第10周 实验五、 燃烧热的测定(17~24) 实验十二、原电池电动势的测定(25~32) 实验三十三、络合物的磁化率测定 (17~24) 实验三十五、溶液法测定极性分子的偶极矩(25~32)

  3. 一、物理化学实验的目的和要求 1.1 物理化学实验课程的教学目的 (1)巩固并加深对物理化学课程中相关理论和概念的理解。 (2)掌握物理化学实验的基本方法、实验技术和常用仪器的 构造原理及使用方法;学习现代信息技术在物理化学实 验中的应用;了解近代大型仪器的性能及在物理化学中 的应用。 (3)培养学生的动手能力、观察能力、查阅文献能力、想象 能力、表达能力、处理实验结果的能力,培养学生创新 精神和创新思维能力。 (4)培养学生勤奋学习、勤俭节约、求真务实的优良品德和 工作作风。 (5)培养学生团结合作的团队精神。

  4. 1.2 实验前的准备 (1)对实验内容及有关的参考资料进行仔细阅读,写 好实验预习报告。预习报告应包括实验目的,实 验原理,实验操作步骤,实验时注意事项、需测 定的数据(列成表格)以及实验成功之关键等内 容。 (2)核对仪器和试剂,对不熟悉的仪器及设备,应仔 细阅读说明书,请教指导老师。仪器装置完毕, 需经教师检查。 (3)正式实验前,指导老师进行必要的讲解,检查学 生对实验内容的了解程度以及准备工作是否完 成,经指导老师许可后开始进行实验。

  5. 1.3 实验注意事项 (1)特殊仪器需向教师领取,完成实验后归还。 (2)实验时应按教材和仪器使用说明进行操作,如有 更改意见,须与指导教师进行讨论,经指导教师 同意后方可进行。 (3)公用仪器及试剂瓶不要随意变更原有位置、用毕 要立即放回原处。 (4)对实验中遇到的问题要独立思考,设法解决。实 在困难者则请指导教师帮助解决。 (5)实验数据应随时记录在记录本上,记录数据要详 细、准确,且注意整洁、清楚,不得任意涂改。 尽量采用表格形式、要养成良好的记录习惯。 (6)实验完毕后,将实验数据交指导教师检查,签 字。

  6. 1.4 实验报告 • 在规定时间内独立完成实验报告并按时 上交。 (2)原始数据、结果处理和问题讨论是实验报告重要内容。 (3)问题讨论是很重要的一项内容,主要对实验所观察到的重要现象、实验原理、操作、实验方法的设计、仪器的使用及误差来源进行讨论分析,也可以对实验提出进一步改进的意见。

  7. 物理化学实验报告 • 实验题目: • 室温℃ 大气压力KPa • 姓名_____学号_______ • 同组姓名 • 专业_____班级_______  • 指导教师_______ • 开课学期_____至____学年____学期 • 上课时间年___月___日

  8. 说明: 实验课前 应做好充分预习,提交预习报告,内容包括实验目的、实验原理、仪器与试剂、实验步骤及注意事项,并作为实验报告的前半部分; 实验课后 完成实验报告的数据记录与处理、结果讨论部分。

  9. 1.5 实验室规则 (1)保持实验室安静,不到处乱走动。 (2)严格遵守操作规则,熟悉安全措施,保证实验安 全进行。 (3)实验时应集中注意力,认真操作,仔细观察,积 极思考,实验数据要及时、详细地记录在记录本 上 (一定要记录原始数据) 。 (4)注意整洁和卫生,废物放入指定容器,不能丢入 水槽。 (5)节约用电、水、试剂等一切用品。 (6)实验完毕后应清理实验台面,洗净并核对仪器,若 有损坏,应自觉登记报告。保持实验室的整洁、经指 导教师同意后,才能离开实验室。

  10. 二、物理化学实验室安全知识 2.1 安全用电常识   违章用电常常可能造成人身伤亡,火灾,损坏仪器设备等严重事故。物理化学实验室使用电器较多,特别要注意安全用电。下表列出了50Hz交流电通过人体的反应情况。

  11. 为了保障人身安全,一定要遵守实验室安全规则。为了保障人身安全,一定要遵守实验室安全规则。 (1)防止触电 1)不用潮湿的手接触电器。 2)电源裸露部分应有绝缘装置(例如电线接头处应裹上绝缘胶布)。 3)所有电器的金属外壳都应保护接地。 4)实验时,应先连接好电路后才接通电源。实验结束时,先切断电源再拆线路。 5)修理或安装电器时,应先切断电源。 6)不能用试电笔去试高压电。使用高压电源应有专门的防护措施。 7)如有人触电,应迅速切断电源,然后进行抢救。

  12. (2)防止引起火灾 1)使用的保险丝要与实验室允许的用电量相符。 2)电线的安全通电量应大于用电功率。 3)室内若有氢气、煤气等易燃易爆气体,应避免产生电火花。继电器工作和开关电闸时,易产生电火花,要特别小心。电器接触点(如电插头)接触不良时,应及时修理或更换。 4)如遇电线起火,立即切断电源,用沙或二氧化碳、四氯化碳灭火器灭火,禁止用水或泡沫灭火器等导电液体灭火。

  13. (3)防止短路 1)线路中各接点应牢固,电路元件两端接头不要互相接触,以防短路。 2)电线、电器不要被水淋湿或浸在导电液体中,例如实验室加热用的灯泡接口不要浸在水中。 (4)电器仪表的安全使用 1)在使用前,先了解电器仪表要求使用的电源是交流电还是直流电;是三相电还是单相电以及电压的大小(380V、220V、110V或6V)。须弄清电器功率是否符合要求及直流电器仪表的正、负极。 2)仪表量程应大于待测量。若待测量大小不明时,应从最大量程开始测量。 3)实验之前要检查线路连接是否正确。经教师检查同意后方可接通电源。 4)在电器仪表使用过程中,如发现有不正常声响,局部温升或嗅到绝缘漆过热产生的焦味,应立即切断电源,并报告教师进行检查。

  14. 2.2.使用化学药品的安全防护 (1)防毒 1)实验前,应了解所用药品的毒性及防护措施。 2)操作有毒气体(如H2S、Cl2、Br2、NO2、浓HCl和HF等)应在通风橱内进行。 3)苯、四氯化碳、乙醚、硝基苯等的蒸气会引起中毒。它们虽有特殊气味,但久嗅会使人嗅觉减弱,所以应在通风良好的情况下使用。 4)有些药品(如苯、有机溶剂、汞等)能透过皮肤进入人体,应避免与皮肤接触。 5)氰化物、高汞盐(HgCl2、Hg(NO3)2等)、可溶性钡盐(BaCl2)、重金属盐(如镉、铅盐)、三氧化二砷等剧毒药品,应妥善保管,使用时要特别小心。 6)禁止在实验室内喝水、吃东西。饮食用具不要带进实验室,以防毒物污染,离开实验室及饭前要冼净双手

  15. (2)防爆    可燃气体与空气混合,当两者比例达到爆炸极限时,受到热源(如电火花)的诱发,就会引起爆炸。 1)使用可燃性气体时,要防止气体逸出,室内通风要良好。 2)操作大量可燃性气体时,严禁同时使用明火,还要防止发生电火花及其它撞击火花。 3)有些药品如叠氮铝、乙炔银、乙炔铜、高氯酸盐、过氧化物等受震和受热都易引起爆炸,使用要特别小心。 4)严禁将强氧化剂和强还原剂放在一起。 5)久藏的乙醚使用前应除去其中可能产生的过氧化物。 6)进行容易引起爆炸的实验,应有防爆措施。

  16. (3)防火 1)许多有机溶剂如乙醚、丙酮、乙醇、苯等非常容易燃烧,大量使用时室内不能有明火、电火花或静电放电。实验室内不可存放过多这类药品,用后还要及时回收处理,不可倒入下水道,以免聚集引起火灾。 2)有些物质如磷、金属钠、钾、电石及金属氢化物等,在空气中易氧化自燃。还有一些金属如铁、锌、铝等粉末,比表面大也易在空气中氧化自燃。这些物质要隔绝空气保存,使用时要特别小心。 实验室如果着火不要惊慌,应根据情况进行灭火,常用的灭火剂有:水、沙、二氧化碳灭火器、四氯化碳

  17. 不能用水灭火几种情况: (a)金属钠、钾、镁、铝粉、电石、过氧化钠着火,应用干沙灭火。 (b)比水轻的易燃液体,如汽油、笨、丙酮等着火,可用泡沫灭火器。 (c)有灼烧的金属或熔融物的地方着火时,应用干沙或干粉灭火器。 (d)电器设备或带电系统着火,可用二氧化碳灭火器或四氯化碳灭火器。

  18. (4)防灼伤 强酸、强碱、强氧化剂、溴、磷、钠、钾、苯酚、冰醋酸等都会腐蚀皮肤,特别要防止溅入眼内。液氧、液氮等低温也会严重灼伤皮肤,使用时要小心。万一灼伤应及时治疗。

  19. 2.3 汞的安全使用 汞中毒分急性和慢性两种。急性中毒多为高汞盐(如HgCl2入口所 致,0.1g~0.3g即可致死。吸入汞蒸气会引起慢性中毒,症状有:食欲 不振、恶心、便秘、贫血、骨骼和关节疼、精神衰弱等。汞蒸气的最大 安全浓度为0.1mg·m-3,而20度时汞的饱和蒸气压为0.0012mmHg,超过 安全浓度100倍。所以使用汞必须严格遵守安全用汞操作规定。 (1)不要让汞直接暴露于空气中,盛汞的容器应在汞面上加盖一层水。 (2)装汞的仪器下面一律放置浅瓷盘,防止汞滴散落到桌面上和地面上。 (3)一切转移汞的操作,也应在浅瓷盘内进行(盘内装水)。 (4)实验前要检查装汞的仪器是否放置稳固。橡皮管或塑料管连接处要缚牢。 (5)储汞的容器要用厚壁玻璃器皿或瓷器。用烧杯暂时盛汞,不可多装以防破裂。 (6)若有汞掉落在桌上或地面上,先用吸汞管尽可能将汞珠收集起来,然后用硫磺盖在汞溅落的地方,并摩擦使之生成HgS。也可用KMnO4溶液使其氧化。 (7)擦过汞或汞齐的滤纸或布必须放在有水的瓷缸内。 (8)盛汞器皿和有汞的仪器应远离热源,严禁把有汞仪器放进烘箱。 (9)使用汞的实验室应有良好的通风设备,纯化汞应有专用的实验室。 (10)手上若有伤口,切勿接触汞。

  20. 2.4 高压钢瓶的使用及注意事项 (1)气体钢瓶的颜色标记 (2)气体钢瓶的使用 1)在钢瓶上装上配套的减压阀。检查减压阀是否关紧,方法是逆时针旋转调压手柄至螺杆松动为止。 2)打开钢瓶总阀门,此时高压表显示出瓶内贮气总压力。 3)慢慢地顺时针转动调压手柄,至低压表显示出实验所需压力为止。 4)停止使用时,先关闭总阀门,待减压阀中余气逸尽后,再关闭减压阀。

  21. (3)注意事项 1)钢瓶应存放在阴凉、干燥、远离热源的地方。可燃性气瓶应与氧气瓶分开存放。 2)搬运钢瓶要小心轻放,钢瓶帽要旋上。 3)使用时应装减压阀和压力表。可燃性气瓶(如H2、C2H2)气门螺丝为反丝;不燃性或助燃性气瓶(如N2、O2)为正丝。各种压力表一般不可混用。 4)不要让油或易燃有机物沾染气瓶上(特别是气瓶出口和压力表上)。 5)开启总阀门时,不要将头或身体正对总阀门,防止万一阀门或压力表冲出伤人。 6)不可把气瓶内气体用光,以防重新充气时发生危险。 7)使用中的气瓶每三年应检查一次,装腐蚀性气体的钢瓶每两年检查一次,不合格的气瓶不可继续使用。 8)氢气瓶应放在远离实验室的专用小屋内,用紫铜管引入实验室,并安装防止回火的置。 9)钢瓶内气体不能全部用尽,要留下一些气体,以防止外界空气进入气体钢瓶,一般应保持0.5MPa表压以上的残留压力。 10)钢瓶须定期送交检验,合格钢瓶才能充气使用。

  22. 2.5氧气钢瓶使用操作规程   由电解水或液化空气能得到纯氧气,压缩后,贮于钢瓶中备 用。从气体厂刚充满氧的钢瓶压力可达15MPa,使用氧气需用氧气 压力表。使用氧气时,必须遵守下面规则: (1)搬运钢瓶时,防止剧烈振动,严禁连氧气表一起装车运输。 (2)严禁与氢气同在一个实验室里面使用。 (3)尽可能远离热源。 (4)在使用时特别注意在手上,工具上,钢瓶和周围不能沾有油污, 扳子上的油可用酒精洗去,待干后使用,以防燃烧和爆炸。 (5)氧气瓶应与氧气表一起使用,氧气表需仔细保护,不能随便用在 其它钢瓶上。 (6)开阀门及调压时,人不要站在钢瓶出气口处,头不要在瓶头之上, 而应在瓶之侧面,以保人生安全。 (7)开气瓶总阀1之前,必须首先检查氧气表调压阀门4是否处于关闭,(手把松开是关闭)状态。不要在调压阀4开放(手把顶紧是开 放)状态,突然打开气瓶总阀,否则会将氧气表打坏或出其它 事故。 (8)防止漏气,若漏气应将螺旋旋紧或换垫圈。 (9)钢瓶内压力在0.5MPa以下时,不能再用,应该去灌气。

  23. 2.6 X射线的防护 X射线被人体组织吸收后,对人体键康是有害的。一般 晶体X射线衍射分析用的软X射线(波长较长、穿透能力较低) 比医院透视用的硬X射线(波长较短、穿透能力较强)对人体 组织伤害更大。轻的造成局部组织灼伤,如果长时期接触, 重的可造成白血球下降,毛发脱落,发生严重的射线病。但 若采取适当的防护措施,上述危害是可以防止的.最基本的 一条是防止身体各部(特别是头部)受到X射线照射,尤其是 受到X射线的直接照射。因此要注意X光管窗口附近用铅皮 (厚度在一毫米以上)挡好,使X射线尽量限制在一个局部小 范围内,不让它散射到整个房间,在进行操作(尤其是对光) 时,应戴上防护用具(特别是铅玻璃眼镜)。操作人员站的位 置应避免直接照射。操作完,用铅屏把人与X光机隔开;暂时 不工作时,应关好窗口,非必要时,人员应尽量离开X光实 验室。室内应保持良好通风,以减少由于高电压和X射线电 离作用产生的有害气体对人体的影响。

  24. 三、误差分析和数据处理 3.1 有关数据处理的基本概念 1.真值和平均值    通过测量仪表测量某种物理量,仪表所示值(测量值)与实际值之间存在的差别即是误差:Δ=|测量值-真值|。 真值即真实值,是指在一定条件下,被测量客观存在的实际值。真值在不同场合有不同的含义。 理论真值:也称绝对真值,如平面三角形三内角之和恒为18O°。 规定真值:国际上公认的某些基准量值,如1982年国际计量局召开的米定义咨询委员会提出新的米定义为“米等于光在真空中1/299792458 秒时间间隔内所经路径的长度”。这个米基准就当作计量长度的规定真值。

  25. 测量次数无限多时,根据正负误差出现的概率相等的误差分布定律,在不存在系统误差的情况下,它们的平均值非常接近真值。故在实验科学中真值的定义为无限多次观测值的平均值。测量次数无限多时,根据正负误差出现的概率相等的误差分布定律,在不存在系统误差的情况下,它们的平均值非常接近真值。故在实验科学中真值的定义为无限多次观测值的平均值。   但实际测定的次数总是有限的,由有限次数求出的平均值,只能近似地接近于真值,可称此平均值为最佳值(或可靠值)。

  26. 常用的平均值有下面几种: 设x1、x2、…、xn为各次的测量值,n代表测量次数。 (1)算术平均值 这种平均值最常用。 (2)几何平均值

  27. 2.误差的产生 (1)系统误差   系统误差是由某些固定不变的因素引起的,这些因素影响的结 果永远朝一个方向偏移,其大小及符号在同一组实验测量中完全、 相同。 特点:恒偏大,恒偏小。 清除办法:标准条件,标准方法,多种技术检测。 产生系统误差的原因有以下几方面: ①测量仪器方面的因素,如仪器设计上的缺点,刻度不准,仪表未进行校正或标准仪表本身存在偏差,安装不正确等; ②环境因素,如外界温度、湿度、压力等引起的误差; ③测量方法因素,如近似的测量方法或近似的计算公式等引起的误差; ④测量人员的习惯和偏向或动态测量时的滞后现象等,如读数偏高或偏低所引起的误差。 针对以上具体情况,分别改进仪器和实验装置,以及提高测试技 能,对系统误差问题予以解决。

  28. y +3σ -σ x x +σ +2σ -3σ -2σ (2)随机误差(偶然误差) 来源:由某些不易控制的随机因素造成。 特点:时大时小,时正时负 减小办法:若对某一量值进行足够多次的 等精度测量,就会发现随机误差服从统计 规律,这种规律可用正态分布曲线表示。 正态分布具有以下特点: 1)对称性,2)单峰性,3)有界性。 随着测量次数的增加,随机误差的算术 平均值趋近于零,所以多次测量结果的算 术平均值将更接近于真值。 图-3-1随机误差正态分布曲线 ±σ 68.3% ±2σ 95.5% ±3σ 99.7% >3σ 0.3%

  29. (3)过失误差    过失误差是一种与实际事实明显不符的误差,过失误差明显地歪曲实验结果。误差值可能很大,且无一定的规律。    它主要是由于实验人员粗心大意、操作不当造成的,如读错数据,记错、计算错误或操作失误等。    在测量或实验时,只要认真负责是可以避免这类误差的。存在过失误差的观测值在实验数据整理时应该剔除。

  30. 3.精密度和准确度 3.1精密度和准确度 测量的质量和水平可以用误差概念来描述,也可以用准确度来描述。为了指明误差来源和性质,可分为精密度和准确度。 精密度:在测量中所测得的数值互相接近的程度。它可以反映随机误差的影响程度,随机误差小,则精密度高。 准确度:测量值与真值之间的符合程度。它反映了测量中所有系统误差和随机误差的综合。

  31. A的系统误差大,随机误差大,精密度、准确度都不好;A的系统误差大,随机误差大,精密度、准确度都不好; B说明系统误差大,随机误差小,精密度很好,但准确度不好; C系统误差和随机误差都很小,精密度和准确度都很好。

  32. 3.2误差表示方法 根据误差表示方法的不同,有绝对误差和相对误差。 (1)绝对误差   绝对误差是指实测值与被测之量的真值之差: 绝对误差=测量值-真值   对于多次测量的结果,使用平均误差的概念:   绝对误差能表示测量的数值是偏大还是偏小以及偏离程度,但 不能确切地表示测量所达到的准确程度。 (2)相对误差   相对误差是指绝对误差与被测真值(或实际值)的比值: 相对误差=绝对误差/真值X100%   同样对于多次测量,相对平均误差: 相对误差不仅表示测量的绝对误差,而且能反映出测量时所达 到的精度。 用数理统计方法处理实验数据时,常用标准误差(均方根误 差)来衡量精密度: 标准误差:

  33. 3.3 误差分析    在物理化学实验数据测定工作中,绝大多数是要对几个物理量进行测量,代入某种函数关系式,然后进行运算才能得到结果,这种测量称为间接测量。在间接测量中,每个直接测量值的准确度都会影响最后结果的准确性。 通过误差分析,我们可以查明直接测量的误差对结果的影响情况,从而找出误差的主要来源,以便于选择适当的实验方法,合理配置仪器;寻求测量的有利条件。

  34. (1)仪器的精密度   误差分析限于对结果的最大可能误差的估计,因而对各直接测量的量只要预先知道其最大误差范围就够了。当系统误差已经校正,而操作控制又足够精密时,通常可以用仪器读数精密度来表示测量误差范围。常用仪器读数精密度如下:

  35. 常用的指针式测量仪表,如:电压表、电流表、压力表等等,用精度等级来表示测量误差范围,是用引用误差(相对误差表示的基本误差限)的数值来表示的。常用的指针式测量仪表,如:电压表、电流表、压力表等等,用精度等级来表示测量误差范围,是用引用误差(相对误差表示的基本误差限)的数值来表示的。 其中,Δ为用绝对误差表示的基本误差限,d即为“精度”,通常是在仪表的刻度盘上用一个带圈的数字表示,例如1级,用 ①表示。    一块0.5级的电压表,量程范围为0—1.5V,最大测量误差为±0.5%×1500=±7.5mV。 数字式仪表则一般由其显示的最末位改变一个数来表示的。    如果没有精度表示,对于大多数仪器来说,最小刻度的1/5可以看作其精密度,如玻璃温度计、液柱式压力(压差)计等。

  36. (2)误差传递 1)平均误差与相对平均误差的传递 设有物理量N由直接测量值u1,u2,...un求得,即 N=f(u1,u2,....un) 直接测量值的平均误差为:Δu1, Δu2,.... Δun,那么ΔN可求得, 用各自变量的平均误差Δui代替dui,并考虑最不利的情况下,直接测量的误差不能抵消,从而引起误差的累积,故取绝对值。上式变为: 如将N=f(u1,u2,....un)两边先取对数,再求微分,得到最大相对平均误差传递公式:

  37. 加、减法:N=u1±u2±u3±.... 乘、除法:N=u1×u2或N=u1/u2 错误 乘方、开方:N=un

  38. (2)间接测量结果的标准误差估计   设函数为u=f(α,β...),式中α,β的标准误差分别是σα,σβ...,则u的标准误差应为: 部分函数的标准误差列于下表:

  39. (3)误差分析运用 1)误差的计算 凝固点降低法测物质的摩尔质量用下式计算: 实验直接测定的量是:溶质的质量WB,0.2993g,使用分析天平,绝对误差为0.0004g;溶剂水的质量WA,20g,在台秤上称量,绝对误差为0.1g;测量凝固点时用贝克曼温度计,准确度为0.002度。纯溶剂的凝固点T*f三次测量值为:4.801、4.797、4.802度。 平均值: 每次的绝对误差分别为:0.001, 0.003, 0.002度,则平均绝对误差为: 所以T*f=4.800±0.002

  40. 溶液凝固点三次测定值为:4.500, 4.504, 4.495度,计算可以得到: Tf=4.500±0.003度 ΔTf=0.300±0.005 其相对误差为:Δ(ΔTf)/ ΔTf=±0.005/0.300=±0.017 而:ΔWB/WB=±0.0004g/0.2993g=±1.3×10-3 ΔWA/WA=±0.1g/20g=±5×10-3 由此,可求得测得的MB的相对误差是: =±(1.3×10-3+5×10-3+1.7×10-2)= ±0.02 计算结果:MB=255±6    (Kf=5.12) 可以看出,实验误差主要自温度的测量。称重的准确度对实验结果影响不大,如没有必要用分析天平称溶剂。

  41. 2)仪器的选择 在用电标定法测KNO3的溶解热实验时,ΔH溶解=MIVt/W。M为分子量,I为电流约0.5A,V为电压约6V,t为时间约400秒,W为KNO3的质量约3g。如果要把相对误差控制在3%以内,应选用什么规格的仪器? 实验结果的误差来源于以上4个直接测量物理量。由误差传递公式可知: 时间测量用秒表,误差不超过1秒,相对误差约0.25%,溶质质量若用台秤,误差将大于3%,若用分析天平,0.0004/3,误差在0.02%以下,I、V的测量应将误差控制在1%以下,因此应选用精度为1.0级的仪表。 实验中还有水量的测量(为保证溶液的浓度在适当范围),由于要求精度不高,同时用量大约在400~500g(ml),用台秤或量筒即可解决。

  42. 3)测量过程最有利条件的确定 在利用电桥测电阻时,被测电阻可由下式计算: 式中,R为已知电阻,L=l1+l2,间接测量值RX的误差取决于直接测 量值l2。 相对误差为: 因为L为常数,所以当(L-l2)l2为最大时,其相对误差最小。 故l2=L/2。 也就是说,用电桥测电阻时,滑臂在中间时有最小的测量误差。而 根据电桥平衡原理,已知电阻R的值应与被测电阻相近。

  43. 3.4 实验数据处理 (1)实验数据的记数法和有效数字     实验测量中所使用的仪器仪表只能达到一定的精度,因此测量或 运算的结果不可能也不应该超越仪器仪表所允许的精度范围。 有效数字为测量的准确数字 + 1位可疑数字。   例如:用最小分度为lcm的标尺测量两点间的距离,得到:9140 mm、914.0 cm、9.140 m、0.009140 km,其精确度相同,但由于使用 的测量单位不同,小数点的位置就不同,但有效数字都是4位。   有效数字的表示应注意非零数字前面和后面的零。0.009140km前 面的三个零不是有效数字,它与所用的单位有关。非零数字后面的零 是否为有效数字,取决于最后的零是否用于定位。 例如:由于标尺的最小分度为lcm,故其读数可以到5mm(估计 值),因此9140mm中的零是有效数字,该数值的有效数字是四位。   用指数形式记数,如:9140mm可记为9.140×103mm, 0.009140km可 记为9.140×10-3 km

  44. 有效数字的运算规则: 1)加、减法运算 有效数字进行加、减法运算时,各数字小数点后所取的位数位数 与其中位数最小的相同。 2)乘、除法运算 两个量相乘(相除)的积(商),其有效数字位数与各因子中有 效数字位数最少的相同。 3)乘方、开方运算 其结果可比原数多保留一位有效数字。 4)对数运算 对数的有效数字的位数应与其真数相同。 5)在所有计算式中,常数π, e的数值的有效数字位数,认为无限 制,需要几位就取几位。表示误差时,一般取一位有效数字,最多取 两位有效数字。 6)数值取舍规则(有时称之为“四舍六入五留双”),常用的 “四舍五入”的方法对数值进行取舍,得到的均值偏大。而用上述的 规则,进舍的状况具有平衡性,变大的可能性与变小的可能性是一样 的。

  45. 2、实验数据处理的方法   实验数据中各变量间的关系的表示可为列表 法,图示法和经验公式。   列表法:将实验数据制成表格。它显示了各变 量间的对应关系,反映出变量之间的变化规律,是 进一步处理数据的基础。   图示法:将实验数据绘制成曲线,它直观地反 映出变量之间的关系,而且为整理成数学模型(方 程式)提供了必要的函数形式的直观表达。   经验公式法:借助于数学方法将实验数据按一 定函数形式整理成方程,即数学模型。

  46. (1)列表法   在科学试验中一系列测量数据都是首先列成表格,然后 再进行其他的处理。表格法简单方便,但要进行深入的分 析,表格就不能胜任了。首先,尽管测量次数相当多,但它 不能给出所有的函数关系;其次,从表格中不易看出自变量 变化时函数的变化规律,而只能大致估计出函数是递增的、 递减的或是周期性变化的等。列成表格是为了表示出测量结 果,或是为了以后的计算方便,同时也是图示法和经验公式 法的基础。 表格有两种:一种是数据记录表,另一种是结果表。   数据记录表是该项实验检测的原始记录表,它包括的内 容应有实验检测目的,内容摘要、实验日期、环境条件、检 测仪器设备、原始数据、测量数据、结果分析以及参加人员 和负责人等。   结果表只反映实验检测结果的最后结论,一般只有几个 变量之间的对应关系。实验检测结果表应力求简明扼要,说 明问题。

  47. 列表法的基本要求: a.应有简明完备的名称、数量单位和因次; b.数据排列整齐(小数点),注意有效数字的位数; c.选择的自变量如时间,温度、浓度等,应按递增排列; d.如需要,将自变量处理为均匀递增的形式,这需找出数据之间的关系,用拟合的方法处理。

  48. 表1. 氨基甲酸铵分解反应分解压力随温度的变化

  49. (2)作图法 作图法的最大优点是一目了然,即从图 形中可非常直观地看出函数的变化规律,如 递增性或递减性,是否具有周期性变化规律 等,也可从图上获得如:最大值、最小值, 作出切线,求出曲线下包围的面积等。但, 从图形上只能得到函数变化关系而不能进行 数学分析。

  50. 图解的基本要点为: 1)在直角坐标系中绘制测量数据的图形时,应以横 坐标为自变量,纵坐标为对应的函数量。 2)坐标纸的大小与分度的选择应与测量数据的精度相适应。分度过粗时,影响原始数据的有效数字,绘图精度将低于试验中参数测量的精度;分度过细时会高于原始数据的精度。坐标分度值不一定自零起,可用低于试验数据的某一数值作起点和高于试验数据的某一数值作终点,曲线以基本占满全幅坐标纸为宜,直线应尽可能与坐标轴成450角。横坐标与纵坐标的实际长度应基本相等。

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