origin软件图形绘制的几种方法

origin软件图形绘制的几种方法

1使用orifin软件的应用大学化学实验通常涉及对实验数据的分析和处理，尤其是物理和化学实验。由于物理化学实验数据较多,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。但如果巧用Origin软件,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。物理化学实验涉及的实验比较多,常见的有液体饱和蒸气压的测定、溶液表面张力的测定、蔗糖转化反应的速率常数的测定、双液系气-液平衡相图、燃烧热的测定等。虽然Origin软件在物理化学实验数据处理中的应用已有一些作者阐述,但叙述偏简,实例偏少。基于此,本文结合实验教学体会,以学生实验数据为依据,介绍了物理化学实验中常用实验数据处理方法,以便强化学生的计算机应用能力,激发学生对物理化学实验的兴趣。2函数的应用程序opj与MicrosoftWord、Excel等一样,Origin软件是一个多文档界面(MultipleDocumentInterface)的应用程序。它将用户所有的工作都保存在后缀为.opj的工程文件(Project)中,一个工程文件可以包括多个子窗口,可以是工作表窗口、绘图窗口、函数图窗口(FunctionGraph)、矩阵窗口(Matrix)、版面设计窗口(LayoutPage)等。其常用功能包括工作表窗口(Worksheet)、绘图窗口(Graph)、线性拟合(LinearFit)、非线性曲线拟合(Non-linearFit)等。2.1添加列转换工作表主要是对数据的输入,基本操作包括:添加列;插入列;删除列;移动列;行、列转换。在工作表中对行的添加、插入、删除、移动的方法与列的操作基本一样。2.2实验数据的生成利用Origin软件可以绘制多种图形,包括散点图、点线图、柱形图、条形图或饼图,以及双y轴图形等。在物化实验中通常使用的是散点图或点线图。步骤如下:①输入数据并作图;②将数据计算后作图;③数据排序;④选择需要的数据范围作图;⑤数据点屏蔽。2.3线性拟合的拟合当绘出散点图或点线图后,选择Analysis菜单中的FitLinear或Tools菜单中的LinearFit,即可对图形进行线性拟合。结果记录中显示拟合直线的公式、斜率和截距的值及其误差,相关系数和标准偏差等数据。在线性拟合时,可屏蔽某些偏差较大的数据点,以降低拟合直线的偏差。2.4生成假设函数Origin提供了多种非线性曲线拟合方式:①在Analysis菜单中提供了如下拟合函数:多项式拟合、指数衰减拟合、指数增长拟合、S形拟合、Gaussian拟合、Lorentzian拟合和多峰拟合;在Tools菜单中提供了多项式拟合和S形拟合。②在Analysis菜单中的Non-linearCurveFit选项,提供了许多拟合函数的公式和图形。③Analysis菜单中的Non-linearCurveFit选项可让用户自定义函数。在处理实验数据时,可根据数据图形的形状和趋势选择合适的函数和参数,以达到最佳拟合效果。3高效液相结晶的检测数据的模拟结合广西大学化学化工实验教学中心最近出版的《大学基础化学实验》教材,本文主要以“旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数”、“最大泡压法测定溶液的表面张力”、“物质燃烧热的测定”、“环己烷-乙醇双液系相图的绘制”为例,分别介绍Origin软件处理实验数据的一般步骤和方法。3.1温度和相关系数旋光度αt与对应的转化时间t的实验数据绘制成如图1所示(实验条件:HCl浓度3mol/dm3,蔗糖0.2g/cm3,温度(23±0.2)℃,均为学生实验数据,α∞=-4.15)。在setcolumnvalues中编辑公式:ln[col(B)-α∞],得ln(αt-α∞),以ln(αt-α∞)对t作图(点线图)可得一直线,直线斜率m=-k(k为速率常数),如图2所示。从图2很容易得到k=0.023min-1,相关系数R=0.99958。由R可以判断实验数据的合理性。3.2d/dc表面吸附量的测定表1是最大泡压法测定乙醇水溶液体系表面张力σ时,溶液浓度C与对应压差Δp的实验数据(实验温度:(30±0.1)℃)。图3是σ与C作图所得的曲线,图中同时给出了曲线的拟合方程,将该拟合方程进一步求微分后,可得到(dσ/dC)值。由Gibbs吸附公式,Γ=−CRT(dσdC)TΓ=-CRΤ(dσdC)Τ,将相应值代入,求出表面吸附量Г。再对Г-C作图,得一曲线(见图4),由曲线的极大值得到饱和吸附量Г∞,由SB=1/(Г∞L)可进一步求出溶质分子在溶液表面达饱和吸附时的横截面积SB,SB=1/(Г∞L)=1/5.315×10-6×6.02×1023=3.125×10-19m23.3确定温度下的关系曲线表2是苯甲酸与萘的燃烧热实验数据。将表2数据输入Origin工作表中,作时间与温度的关系曲线图,这里要选取水平段数据进行线性拟合,得到2条水平线,然后作1条通过曲线中点垂直直线并与水平线交于2点(见图5、6圆点),这样就可以用Origin工具栏里的ScreenReader方便地获取2点的坐标数据,进而求得所需Δθ。3.4环己烷-乙醇二醇系相图的绘制3.4.1乙醇、环已烷按体积比配制6份不同浓度溶液,用阿贝折射仪测定每份溶液的折射率,实验结果见表3(实验温度:(31±0.1)℃),表中:x乙醇为乙醇质量百分数;nD为折光率。ρ乙醇=0.7798g/cm3,ρ环已烷=0.7621g/cm3。打开Origin,将表3中前2行数据分别输入到A、B两列中,再添加2个新列(AddNewColumn)——C、D列,将C列属性SetColumnValues设为col(A)×0.7798/(col(A)×0.7798+col(B)×0.7621)然后将折光率数据输入D列,同时选中C、D2列并点击Plot菜单选择Line+Symol,即可制作点线图,如图7所示。3.4.2快速求解实验点为了绘制出环己烷-乙醇双液系的相图,需要求出不同沸点下气、液两相样品中乙醇的浓度。乙醇的浓度可通过工作曲线(见图7)求得。其方法是:打开工作曲线图,在工具栏中选择ScreenReader图标,在曲线上寻找对应的点,在DateDisplay中就能给出对应点的x、y的坐标值。这样能快速找到相应的乙醇浓度,所得到的实验数据如表4所示。在Origin中建立新的Worksheet,将沸点、液相和气相的异丙醇含量值分别输入到A、B、C3列中,按前述方法作图,所得图形如图8所示。4实验内容的规范表达为了使学生掌握Origin软件,在学生进入实验室进行物理化学实验前,需要安排4学时的讲座与练习,其中2学时讲授实验数据的记录和表达方式,强调要按照国家标准正确规范表达列表和图形的内容,然后再着重介绍Origin软件的使用方法。总之,要以科技论文的形式要求学生正确处理实验数据,规范列表和作图,正确书写实验报告。5化学实验的作用使用Origin软件处理化学实验数据,所得图形美观,可准确反映实验数据变化规律。学生运用Origin软件处理实验数据、绘图,方便快捷,实验结果误差小,实验报告更合理和更具科学性。更为可喜的是掌握了Origin软件后,学生进行物理化学实验的积极性很高,常常在做完实验以后的其他时间与老师讨论实验数据和实验结果,不少学生主动到实验室重复进行实验,对实验数据的测量十分细致、认真,作