物理化学实验概述公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

物理化学试验研究办法物理化学试验研究办法绪绪 论论第1页第1页第一章第一章 概述概述一、物理化学试验课程办法分类一、物理化学试验课程办法分类 物理化学物理化学化学热力学化学热力学化学动力学化学动力学电化学电化学表面与胶体化学表面与胶体化学热化学试验热化学试验平衡试验平衡试验电化学试验电化学试验动力学试验动力学试验结构与量子化学结构与量子化学表面与胶体化学试验表面与胶体化学试验量子化学计算办法量子化学计算办法物理化学试验物理化学试验第2页第2页第一章第一章 概述概述二、物理化学试验课程目的与基本要求二、物理化学试验课程目的与基本要求 1.1.目的目的 物物理理化化学学试试验验是是化化学学试试验验课课程程一一个个主主要要分分支支。它它综综合合了了化化学学领领域域中中各各分分支支所所需需要要基基本本试试验验工工具具和和研研究究办办法法，主主要要是是应应用用物物理理学学原原理理与与技技术术，使使用用某某个个仪仪器器或或若若干干仪仪器器组组合合成成测测量量体体系系，对对系系统统某某一一物物理理(化化学学)性性质质进进行行测测量量，进进而而研研究究化化学学问问题题。物物理理化化学学试试验验研研究究办办法法和和试试验验技能是化学工作者所必备基本功。技能是化学工作者所必备基本功。第3页第3页第一章第一章 概述概述 物理化学试验课程主要目的是：物理化学试验课程主要目的是：（1 1）使学生理解物理化学试验研究办法）使学生理解物理化学试验研究办法（2 2）使使学学生生掌掌握握物物理理化化学学试试验验基基本本办办法法和和技技能能，学学会会试试验测定物质特性基本办法验测定物质特性基本办法（3 3）培培养养学学生生正正确确统统计计试试验验数数据据和和现现象象、正正确确处处理理试试验验数数据据和和分分析析试试验验结结果果能能力力，从从而而理理解解物物理理化化学学试试验验条条件件选选择与拟定办法与依据择与拟定办法与依据（4 4）加加深深学学生生对对物物理理化化学学基基本本理理论论和和概概念念理理解解，提提升升灵灵活利用物理化学原理能力活利用物理化学原理能力第4页第4页第一章第一章 概述概述2.2.要求要求（1 1）试验预习）试验预习 由由于于物物理理化化学学试试验验需需要要使使用用仪仪器器，因因此此试试验验之之前前，学学生生要要阅阅读读相相关关试试验验教教材材、参参考考书书和和仪仪器器阐阐明明书书，预预先先理理解解试试验验目目的的和和原原理理，所所使使用用仪仪器器结结构构和和使使用用办办法法，试试验验操操作作过过程程和和环节，做到心中有数。在此基础上撰写试验预习汇报。环节，做到心中有数。在此基础上撰写试验预习汇报。其其内内容容包包括括：试试验验名名称称；试试验验目目的的和和原原理理；主主要要试试验验仪仪器器、试试剂剂；试试验验(主主要要)操操作作环环节节；在在此此基基础础上上，应应当当初初步步设设计计一一个合理原始数据统计表。个合理原始数据统计表。第5页第5页第一章第一章 概述概述（2 2）试验操作）试验操作 试试验验前前首首先先要要检检查查仪仪器器、试试剂剂及及其其它它试试验验用用具具是是否否符符合合试试验验要要求求，并并做做好好试试验验各各项项准准备备工工作作，按按照照试试验验要要求求安安装、调试试验设备，然后才干开始试验。装、调试试验设备，然后才干开始试验。试试验验过过程程中中，要要严严格格控控制制试试验验条条件件，仔仔细细观观测测和和分分析析试验现象，客观、正确地统计原始数据。试验现象，客观、正确地统计原始数据。试试验验结结束束后后，要要整整理理和和清清洁洁试试验验所所用用仪仪器器、试试剂剂和和相相关用具，试验原始数据统计要经指导教师审查、签字。关用具，试验原始数据统计要经指导教师审查、签字。第6页第6页第一章第一章 概述概述（3 3）试验统计）试验统计 试试验验原原始始数数据据首首先先是是试试验验条条件件统统计计，包包括括环环境境条条件件试试验验日日期期，室室温温，大大气气压压；仪仪器器及及药药物物条条件件所所用用仪仪器器名名称称、型型号号和和精精度度，试试剂剂名名称称和和级级别别，溶溶液液浓浓度度，等等等等。试试验验条条件件是是分分析析试试验验中中出出现现问问题题和和误误差差大大小小主主要要依依据据，对对培培养养敏敏锐锐科科学学洞洞察察力力是是大大有有益益处处。另另一一方方面面统统计计试试验验所所测测定定目目的的物物理理量量(试试验验数数据据)和和试试验验现现象象。统统计计试试验验数数据据和和现现象象必必须须忠忠实实、准准确确，不不能能只只拣拣“好好”数数据据记记，不不能能随随意意涂涂改数据，不能用铅笔统计原始数据。改数据，不能用铅笔统计原始数据。第7页第7页第一章第一章 概述概述（4 4）试验汇报）试验汇报 完完毕毕试试验验汇汇报报是是本本课课程程一一个个基基本本训训练练，使使学学生生在在试试验验数数据据处处理理、作作图图、误误差差分分析析、问问题题归归纳纳等等方方面面得得到到训训练练和和提提升升。试试验验汇汇报报质质量量在在很很大大程程度度上上反反应应了了学学习习态态度度、试试验验能力和水平，必须能力和水平，必须独立完毕独立完毕。试试验验汇汇报报大大体体内内容容有有：试试验验目目的的、原原理理、仪仪器器与与试试剂剂、试试验验装装置置简简图图、试试验验操操作作环环节节与与现现象象、试试验验数数据据处处理理(数数据据处处理理采采用用计计算算公公式式、计计算算示示例例、数数据据计计算算结结果果列列表表、必必要图形、误差计算等要图形、误差计算等)、试验结果与讨论等。、试验结果与讨论等。第8页第8页第一章第一章 概述概述 撰撰写写试试验验汇汇报报时时要要开开动动脑脑筋筋，钻钻研研问问题题，耐耐心心计计算算，认认真真作作图图，重重点点放放在在对对试试验验数数据据处处理理和和对对试试验验结结果果分分析析讨讨论论上上。讨讨论论可可包包括括：对对试试验验现现象象分分析析和和解解释释；对对试试验验结结果果误误差差定定量量分分析析及及误误差差产产生生原原因因分分析析；文文献献查查阅阅情情况况；试试验验后后心心得得体体会会，对对试试验验进进一一步步研研究究或或改改进进提提议议等等(创创新新思思维维)。试验原始统计必须作为试验汇报附件一并上交。试验原始统计必须作为试验汇报附件一并上交。一一份份合合格格试试验验汇汇报报应应当当是是：目目的的明明确确、原原理理清清楚楚、数数据处理正确、作图合理、讨论切题进一步、字迹整洁。据处理正确、作图合理、讨论切题进一步、字迹整洁。第9页第9页第一章第一章 概述概述（5 5）试验室安全）试验室安全 要要严严格格按按照照仪仪器器操操作作规规程程使使用用仪仪器器，遵遵守守试试验验室室各各相相关要求。关要求。安全用电安全用电 预预防防触触电电：操操作作电电器器时时必必须须保保持持手手是是干干燥燥，一一切切电电源裸露部分都应当有绝缘装置；源裸露部分都应当有绝缘装置；负负荷荷与与短短路路：物物理理化化学学试试验验室室总总电电闸闸普普通通允允许许最最大大电电流流为为303050A50A，普普通通试试验验台台上上分分闸闸最最大大允允许许电电流流为为15A15A；使用功率较大仪器时，应当事先计算电流量；使用功率较大仪器时，应当事先计算电流量；第10页第10页第一章第一章 概述概述 电器仪表使用：电器仪表使用：注注意意仪仪器器所所要要求求电电源源是是交交流流电电还还是是直直流流电电，是是单单相相电电还还是是三三相相电电，电电压压大大小小，功功率率是是否否适适当当，电电极极正正、负负，等等等。等。注意仪表量程，不清楚时应当先从仪器最大量程开始。注意仪表量程，不清楚时应当先从仪器最大量程开始。正正式式开开始始试试验验之之前前，应应当当先先使使线线路路接接通通一一瞬瞬间间，依依据据仪表指针摆动速度及方向判断仪器线路安装是否正确。仪表指针摆动速度及方向判断仪器线路安装是否正确。不进行测量时，应当断开线路或关闭电源。不进行测量时，应当断开线路或关闭电源。第11页第11页第一章第一章 概述概述 化学用具安全化学用具安全 防毒、防爆、防火、防灼伤、防水防毒、防爆、防火、防灼伤、防水 高压钢瓶使用注意事项高压钢瓶使用注意事项 气气体体钢钢瓶瓶是是由由无无缝缝碳碳素素钢钢或或合合金金钢钢制制成成，适适合合用用于于盛盛装装介介质质压压力力在在15.0MPa(15015.0MPa(150大大气气压压)下下列列气气体体。常常见见原原则则气气瓶类型有：瓶类型有：钢瓶钢瓶使用必须注使用必须注意下列几点：意下列几点：气瓶气瓶类型类型盛装气体种类盛装气体种类工作压力工作压力MPa试验压力试验压力/MPa水压试验水压试验气压试验气压试验甲甲O2、H2、N2、CH4、压缩压缩空气和惰性气体空气和惰性气体15.022.515.0乙乙纯净纯净水煤气及水煤气及CO2等等12.519.012.5丙丙NH3、氯氯、光气和异丁、光气和异丁烯烯等等3.06.03.0丁丁SO2等等0.61.20.6第12页第12页第一章第一章 概述概述搬运前旋好瓶帽；放置时必须牢固、固定好；搬运前旋好瓶帽；放置时必须牢固、固定好；存储地点应当是阴凉、干燥、远离热源；存储地点应当是阴凉、干燥、远离热源；使用时要用气表，各种气压表普通不得混用；使用时要用气表，各种气压表普通不得混用；气气瓶瓶上上绝绝不不可可沾沾有有油油或或其其它它易易燃燃有有机机物物，也也不不可可用用棉棉、麻等材料堵漏；麻等材料堵漏；启动气瓶时应站在气压表气口另一侧；启动气瓶时应站在气压表气口另一侧；不不可可把把气气瓶瓶中中气气体体用用尽尽再再灌灌装装新新气气，以以防防灌灌气气时时发发生生危危险；险；使用时要注意气瓶上漆颜色及标字，以免混淆使用时要注意气瓶上漆颜色及标字，以免混淆第13页第13页第一章第一章 概述概述有有效效期期间间气气瓶瓶，每每隔隔三三年年至至少少要要进进行行一一次次检检查查。盛盛腐腐蚀蚀性性气体气瓶每两年至少要进行一次检查；气体气瓶每两年至少要进行一次检查；氢氢气气瓶瓶最最好好放放在在远远离离试试验验室室小小屋屋内内，用用导导管管引引入入，并并加加装装预防回火装置，还尤其要预防漏气。预防回火装置，还尤其要预防漏气。气体类别气体类别氮氮氧氧氢氢空气空气氨氨二氧二氧化硫化硫氯氯其它一切可燃气体其它一切不可燃气体瓶身颜色瓶身颜色黑黑天蓝天蓝 深绿深绿黑黑黄黄黑黑黄绿黄绿红红黑黑标字颜色标字颜色黄黄黑黑红红白白黑黑黄黄黄黄白白黄黄我国气瓶惯用标识一览表我国气瓶惯用标识一览表第14页第14页第一章第一章 概述概述三、物理化学试验数据测量与误差三、物理化学试验数据测量与误差 1.1.科学测量与误差科学测量与误差 物物理理化化学学是是对对某某一一体体系系物物理理化化学学性性质质与与其其化化学学反反应应间间关关系系进进行行研研究究，而而物物理理化化学学试试验验就就是是以以测测量量该该体体系系一一些些物物理理量量为为基基本本内内容容，然然后后对对所所测测量量数数据据加加以以处处理理取取得得相相关关规规律律，从从而实现这种研究。而实现这种研究。物物理理量量测测量量可可分分为为直直接接和和间间接接两两种种，但但无无论论是是哪哪种种测测量量，由由于于外外界界随随机机干干扰扰，所所测测得得数数据据事事实实上上是是带带有有随随机机误误差差近近似似值值，因因此此要要对对这这些些数数据据进进行行适适当当处处理理，通通过过处处理理数数据据才才是是科科学测量结果。学测量结果。第15页第15页第一章第一章 概述概述 所所谓谓适适当当处处理理涉涉及及两两方方面面：一一是是要要预预计计出出测测量量数数据据可可靠靠程程度度，即即进进行行误误差差计计算算，并并给给出出合合理理解解释释，将将涉涉及及一一些些误误差差理理论论基基础础知知识识，如如高高斯斯误误差差定定律律，误误差差传传递递，平平均均值值计计算算法法，误误差差表表示示法法，等等等等；二二是是要要对对测测量量数数据据加加以以整整理理归归纳纳，通通过过一一定定办办法法把把干干扰扰“过过滤滤”掉掉，并并用用一一定定方方式式表表示示出出各各数数值值之之间间互互相相关关系系。测测量量数数据据整整理理归归纳纳办办法法涉涉及及插插值值法法，、曲曲线线拟拟合合法法、试试验验数数据据光光滑滑法法、滤滤波波法法等等，处处理理数据表示方式有列表法、数学方程法和图解法等。数据表示方式有列表法、数学方程法和图解法等。第16页第16页第一章第一章 概述概述2.2.误差分类与特点误差分类与特点 误误差差是是描描述述测测量量值值与与真真值值之之间间差差别别大大小小量量；偏偏差差则则是是描描述述测测量量值值与与平平均均值值之之间间差差别别大大小小量量。严严格格地地说说，对对任任何何一一个个测测量量而而言言，无无论论所所采采用用仪仪器器有有多多么么精精密密、测测量量办办法法多多么么完完善善、测测量量者者多多么么细细致致，所所测测出出结结果果经经常常不不能能完完全全一一致致，尤尤其其是是伴伴随随测测量量次次数数增增长长这这种种现现象象一一定定会会出出现现，即即总总有有一一定误差或偏差。定误差或偏差。依依据据误误差差性性质质和和起起源源，能能够够将将误误差差分分为为系系统统误误差差、偶偶然误差和过失然误差和过失(人为人为)误差几种。误差几种。第17页第17页第一章第一章 概述概述 系统误差是在测量过程中，由某种未发觉或未确认影响原因起作用而引发误差。系统误差一个最显著特点是：使测量结果永远朝着一个方向偏移，其大小和符号在同一试验中完全相同。系统误差起源有：仪器误差：因为仪器不良或校正、调整不妥所致，能够被发觉和更正；试剂误差：试剂纯度未达到试验要求所致；环境误差：仪器使用环境不妥或外界条件发生恒向改变；方法误差：测量方法所依据理论不完善所致，能够经过不同测量方法对比试验来进行检核；人身误差：测量人发不妥视读习惯、偏向或感官不完善。第18页第18页第一章第一章 概述概述 偶偶然然误误差差是是一一些些无无法法发发觉觉，无无法法确确认认和和无无法法控控制制影影响响原原因因所所引引起起。偶偶然然误误差差有有时时大大、有有时时小小、有有时时正正、有有时时负负，方方向向不不一一定定，完完全全服服从从统统计计规规律律，误误差差大大小小及及正正负负出出现现情情况由概率决定。偶然误差分布和解析式见况由概率决定。偶然误差分布和解析式见P3：式式中中yi是是n次次测测量量中中偶偶然然误误差差 i 出出现现概概率率，称称为为均均方方根根误误差差。越越小小，误误差差分分布布曲曲线线越越锋锋利利，阐阐明明测测量量精精密密度度就就越越高高，能能够够用用作作评评价价测测量量精精度度原原则则，因因此此 又又称称为为原原则则误误差。差。第19页第19页第一章第一章 概述概述 偶然误差算术平均值随测量次数n增加而减小：可见，增加测量次数能够降低偶然误差影响，以提升测量精密度和重现性。系统误差与偶然误差即使有着本质不同，但在一定条件下它们之间能够相互转化。如一批容量瓶中每个瓶子系统误差不相同，它们之间差异是随机，属于偶然误差。当只使用其中一个容量瓶时，这种偶然误差转化成系统误差。第20页第20页第一章第一章 概述概述过失(人为)误差：是一个不应该有人为错误所致，如标度看错，统计写错等，细心是能够避免产生过失误差。3.测量准确度与测量精密度表示 测量误差和测量偏差是两个不同概念，但它们表示方法相同：绝对误差i=测量值xi 真值x真绝对偏差di=测量值xi 平均值x相对误差=(绝对误差i/真值x真)100%相对偏差=(绝对偏差di/平均值x)100%第21页第21页第一章第一章 概述概述 由由于于真真值值难难以以取取得得，因因此此，在在实实际际运运算算中中，经经常常以以di代代替替i，即即我我们们常常说说误误差差事事实实上上是是偏偏差差。另另外外，在在实实际际应应用用中中经常采用误差经常采用误差(偏差偏差)表示尚有：表示尚有：平均误差平均误差(偏差偏差)：原则误差原则误差(偏差偏差)：(测量次数测量次数n为无限值为无限值)(测量次数测量次数n为有限值为有限值)第22页第22页第一章第一章 概述概述 从定义上看，测量准确度与测量精密度也是两个不同概念。准确度是指测量值偏离真值程度，表达了测量准确程度；而精密度是指测量值偏离(测量)平均值程度，表达了测量结果重现性好坏，对测量准确度与测量精密度认识见教材P4图1-2。精密度高不能确保准确度好，但精密度低，准确度一定不高。因此，高精密度是高准确度一个前提，仪器精密度就应该为我们所关注。第23页第23页第一章第一章 概述概述4.仪器测量精度与可靠程度预计仪器测量精度与可靠程度预计 普普通通仪仪器器仪仪表表都都会会给给出出一一个个测测量量精精度度，称称为为最最小小读读数数精精密密度度(或或最最小小分分度度)，相相称称于于绝绝对对误误差差。如如一一个个温温度度计计()测测量量精精度度为为0.02，那那么么当当测测量量温温度度读读数数为为25.24时时，对对该该温温度度测测量量值值正正确确表表述述应应当当是是(25.240.02)；而而该该读读数数相相对对精精密密度度为为：(0.02/25.24)100%=0.08%，与与测测量量值值大大小小相相关关。在在一一定定测测量量精精度度条条件件下下，仪仪器器测测量量值值可可靠靠程程度度(准准确确度度)与与测测量量次次数数相相关关。普普通通要要求求测测量量次次数数不不小小于于5，但但许许多多物物理理化化学学试试验验测测量量次次数数只只是是12次次(如如在在线线测测量量)，这这就就需需要要依依据据仪仪器器测测量精度对测量值可靠程度进行评价。量精度对测量值可靠程度进行评价。第24页第24页第一章第一章 概述概述 许多仪器精密度以“级”表示，如一个满档为3V一级电表，其最小读数精密度为3V0.01=0.03V；若该电表为0.2级，则最小读数精密度为3V0.002=0.006V；若是一个多档电表，则不同档所对应最小读数精密度是不同，因此在进行测量时最好不要换档，同时要考虑选择最小读数精密度值为最小档，这么才干充分利用该电表所能达到最正确准确度效果。第25页第25页第一章第一章 概述概述5.测量结果正确统计和有效数字 因为测得物理量或多或少都有误差，那么一个物理量数值与数学上数值就有着不同意义。物理量数值反应了量大小、数据可靠程度、仪器准确度，甚至是试验方法优劣。如：数学上：1.35=1.350000 物理上：(1.350.01)m (1.35000.0001)m(1.350.01)m表明该长度是采取普通米尺测量；而(1.35000.0001)m 则必须采取精密仪器。有效数字位数就指明了测量准确度，它包含了可靠位数和预计一位数。第26页第26页第一章第一章 概述概述 对于有效数字有下列一些规则和概念：对于有效数字有下列一些规则和概念：误差值普通只有一位有效数值，最多不能超出两位。误差值普通只有一位有效数值，最多不能超出两位。物物理理量量数数据据有有效效数数字字最最后后一一位位在在位位数数上上应应当当与与误误差差最最后后一一位位划划齐齐，如如：1.350.01(正正确确)；1.3510.01(缩缩小小了了结结果果准准确确度度)；1.30.01(夸张了结果准确度夸张了结果准确度)。有有效效数数字字位位数数越越多多，数数值值准准确确程程度度越越高高，相相对对误误差差越越小小，如如(1.350.01)m，三三 位位 有有 效效 数数 字字，相相 对对 误误 差差 0.7%；而而(1.35000.0001)m，五位，五位有效数字，相对误差有效数字，相对误差0.007%。有有效效数数字字位位数数与与十十进进制制单单位位变变换换无无关关，与与小小数数点点位位数数无无关关，如如(1.350.01)m与与(1351)cm等效。等效。第27页第27页第一章第一章 概述概述 另另，通通常常采采用用指指数数表表示示法法，以以避避免免对对如如数数值值158000有有效效数数字字位位数数判判断断。若若158000表表示示是是三三位位有有效效数数字字，则则写写成成1.58105，若若表表示示四四位位有有效效数数字字，则则写写成成1.580105；又又，紧紧跟跟在在小小数数点后面点后面“0”是不代表有效位数。是不代表有效位数。若若数数值值第第一一位位数数等等于于或或不不小小于于8，则则有有效效数数字字总总位位数数能能够够多多计一位，如计一位，如9.15，在运算时可视为，在运算时可视为4位有效数字。位有效数字。计算平均值时，若计算平均值时，若n4，则平均值有效位数可增长，则平均值有效位数可增长1位。位。直接量度值都要记到仪器刻度最小预计读数。直接量度值都要记到仪器刻度最小预计读数。运运算算时时对对要要舍舍弃弃数数可可先先作作4舍舍5入入处处理理，然然后后进进行行加加减减运运算算；乘除运算所取得值按各值中有效数字位数至少计。乘除运算所取得值按各值中有效数字位数至少计。第28页第28页第一章第一章 概述概述6.间接测量结果误差计算间接测量结果误差计算 物物理理化化学学试试验验在在大大多多数数情情况况下下是是要要对对几几种种物物理理量量进进行行测测定定，然然后后通通过过函函数数关关系系加加以以运运算算才才干干取取得得目目的的结结果果，这这就就称称为为间间接接测测量量。在在间间接接测测量量中中，每每一一个个直直接接测测量量值值准准确确度度都都会会影影响响到到目目的的结结果果准准确确度度，下下列列就就讨讨论论由由直直接接测测量量误误差差来来计计算算间接测量误差办法。间接测量误差办法。平平均均误误差差 设设直直接接测测量量数数据据为为x和和y，其其绝绝对对误误差差为为dx和和dy，而目的结果为，而目的结果为u，与直接测量数据函数关系为：，与直接测量数据函数关系为：u=F(x,y)，则目的，则目的结果绝对误差为：结果绝对误差为：第29页第29页第一章第一章 概述概述 目的结果相对误差为：目的结果相对误差为：如如 u=x/y，则绝对误差为：，则绝对误差为：相对误差为：相对误差为：百分误差为：百分误差为：第30页第30页第一章第一章 概述概述例例 1 在在 通通 过过 溶溶 剂剂 凝凝 固固 点点 减减 少少 值值 测测 定定 溶溶 质质 摩摩 尔尔 质质 量量 试试 验验 中中 有有 ，在此直接测量物理量是，在此直接测量物理量是WA，WB，Tf,A*，Tf。求测量误差。求测量误差。设设WB=0.300g，在在分分析析天天平平上上绝绝对对误误差差为为WB=0.0002g，WA=20.00g，在在粗粗天天平平上上绝绝对对误误差差为为WA=0.05g。测测量量凝凝固固点点用用贝贝克克曼曼温温度度计计，准准确确度度为为0.002，3次次测测出出溶溶剂剂凝凝固固点点Tf,A*值值分分别别为为5.801，5.790，5.802，则则：，每每次次测量偏差分别为测量偏差分别为 ，；平均绝对误差为；平均绝对误差为 第31页第31页第一章第一章 概述概述 同同样样3次次测测出出溶溶液液凝凝固固点点Tf值值分分别别为为5.500，5.504和和5.495，计计算算可可得得 ，。这这样样凝凝固固点点减减少少值值就就为：为：各直接测量值相对误差为：各直接测量值相对误差为：，间接测量溶质摩尔质量相对误差为：间接测量溶质摩尔质量相对误差为：第32页第32页第一章第一章 概述概述 因因此此采采用用凝凝固固点点减减少少法法测测量量溶溶质质摩摩尔尔质质量量最最大大相相对对误误差差可达到可达到3.0%。同时，计算结果表明：。同时，计算结果表明：采采用用凝凝固固点点减减少少法法测测量量溶溶质质摩摩尔尔质质量量相相对对误误差差决决定定于于测测量量温温度度精精度度。若若溶溶质质量量较较大大，Tf可可较较大大，相相对对误误差差减减小小；但但计计算算公公式式只只适适合合用用于于稀稀溶溶液液，因因此此，即即使使增增长长浓浓度度能能够够减减小偶然误差，却在同时增长了系统误差。小偶然误差，却在同时增长了系统误差。提提升升样样品品称称量量精精度度并并不不能能增增长长测测量量溶溶质质摩摩尔尔质质量量精精度度，过度准确称量是不宜。而试验关键在于温度测量读数。过度准确称量是不宜。而试验关键在于温度测量读数。第33页第33页第一章第一章 概述概述原原则则误误差差 设设直直接接测测量量数数据据为为x和和y，目目的的结结果果为为u，与与直直接接测测量量数数据据函函数数关关系系为为：u=F(x,y)，则则目目的的结结果果原原则则误误差差为：为：例例2 以以苯苯为为溶溶剂剂，采采用用沸沸点点升升高高法法测测定定溶溶质质萘萘摩摩尔尔质质量量。用用贝贝克克曼曼温温度度计计测测得得纯纯苯苯沸沸点点为为2.9750.003，而而溶溶液液中中含含苯苯87.00.1g，含萘，含萘1.0540.001g，溶液沸点为，溶液沸点为3.2100.003，试用下公式计算萘摩尔质量，并预计其原则误差。，试用下公式计算萘摩尔质量，并预计其原则误差。第34页第34页第一章第一章 概述概述由函数原则误差公式可得：由函数原则误差公式可得：则萘摩尔质量为：则萘摩尔质量为：1303g第35页第35页第一章第一章 概述概述7.试验课程试验误差计算试验课程试验误差计算 对物理化学试验课程所做试验误差计算普通要求是：对物理化学试验课程所做试验误差计算普通要求是：相对误差：相对误差：，试验结果，试验结果=x试验试验式式中中x试试验验是是试试验验所所测测得得目目的的结结果果，x文文献献是是查查阅阅相相关关手手册册、资资料料取取得得别别人人所所得得试试验验结结果果(得得到到公公认认)，这这种种文文献献值值能能够够是是直直接接，也也能能够够是是间间接接(如如偏偏摩摩尔尔体体积积测测量量，CaCO3分分解解压压测测定定)。该该误误差差值值是是试试验验结结果果总总误误差差，包包括括了了前前面面所所讲讲各各物物理理量量间间接接测测量量误误差差、偶偶然然误误差差、系系统统误误差差及及人人为为误误差差等等种种种种误误差差，在在分析误差原因时能够详细讨论。分析误差原因时能够详细讨论。第36页第36页第一章第一章 概述概述四、物理化学试验数据处理四、物理化学试验数据处理 1.1.原始数据测量要求原始数据测量要求 任任何何物物理理化化学学数数据据，假假如如试试验验中中不不存存在在系系统统误误差差，数数据据处处理理办办法法正正确确，则则试试验验结结果果精精密密度度和和准准确确度度就就主主要要取取决决于于原原始始数数据据测测量量精精密密度度和和准准确确度度。在在试试验验仪仪器器拟拟定定情情况况(仪仪器器精精密密度度已已拟拟定定)下下，对对于于原原始始数数据据测测量量要要求求就就是是测测量量重重现现性性(准准确确度度)，而而测测量量重重现现性性好好坏坏只只能能通通过过多多次次测测量量来来检检查查。因因此此，普普通通物物理理化化学学试试验验需需要要做做平平行行试试验验。假假如如测测量量数数据据值值与与时时间间相相关关，即即原原始始数数据据无无法法重重复复，则则试试验验结结果果精精密密度度和和准准确确度度就就与与仪仪器器精精密密度度相相关关，通通过过测测量量误误差差传传递递在在试试验验最最后后止止果果上上表表达重现性。达重现性。第37页第37页第一章第一章 概述概述2.影响测量精密度原因 影响原始数据测量精度原因有主观和客观两个方面。首先我们应该尽也许排除操作者主观原因影响，如不良操作习惯；然后考虑环境、方法、体系特点(包含稳定性和均匀性)等客观原因影响。环境原因：主要温度和湿度，要与仪器所要求条件匹配；测量方法：不同方法取得数据不同，精度也不同；体系特点：尽也许保持体系稳定性和均匀性。第38页第38页第一章第一章 概述概述3.可疑原始数据舍弃依据可疑原始数据舍弃依据 在在测测量量过过程程中中经经常常会会发发觉觉有有个个别别数数据据很很分分散散，假假如如保保留留它它，则则计计算算出出误误差差将将较较大大，初初学学者者多多倾倾向向于于舍舍弃弃这这些些数数据据，以以期期取取得得较较好好试试验验重重现现性性，这这种种任任意意舍舍弃弃不不合合心心意意数数据据是是不不科科学学。在在试试验验过过程程中中，除除非非当当场场有有充充足足证证据据证证实实所所统统计计数数据据是是错错误误，才才干干舍舍弃弃该该错错误误数数据据，不不然然只只能能依依据据误误差差理理论论来来决决定定数数据据舍舍取取。依依据据正正态态分分布布曲曲线线积积分分计计算算可可知知，一一组组数数据据中中包包括括偏偏差差不不小小于于3数数据据概概率率小小于于1%，因因此此，假假如如一一组组数数据据中中有有某某个个数数据据偏偏差差不不小小于于3，则则能能够够将将其其舍舍弃弃，但但这这一一原原则则只适合用于原始数据。只适合用于原始数据。第39页第39页第一章第一章 概述概述 当当测测量量次次数数较较少少时时，上上述述办办法法是是不不合合用用。从从少少数数测测量量值值中中舍弃可疑值能够采用舍弃可疑值能够采用古德温判断法古德温判断法：把把舍舍弃弃可可疑疑值值后后剩剩余余数数据据取取平平均均值值，并并计计算算平平均均误误差差，记记为为，然然后后计计算算可可疑疑值值与与平平均均值值偏偏差差，记记为为d，若若存存在在d44，则则该可疑值能够舍弃。该可疑值能够舍弃。另另一一个个从从少少数数测测量量值值中中舍舍弃弃可可疑疑值值判判断断办办法法是是乔乔(文文)涅涅原原理理：见教材：见教材P13。4.原始数据处理办法和基本原则原始数据处理办法和基本原则 试试验验数数据据处处理理办办法法主主要要有有三三种种：列列表表法法、作作图图法法和和方方程程式式法。法。第40页第40页第一章第一章 概述概述（1）列表法 做完试验后，所取得大量原始数据应该尽也许整洁地、有规律地列表表示出来，使得全部数据一目了然，便于处理、运算，易于检验而降低差错。列表时要注意：每一个表都应该有简明而又完备名称；表头中要详细写出所列物理量名称与单位；表中数据应该化为最简朴形式表示，公共乘方因子应列于表头中物理量名称下；各行、各列数字应该排列整洁，如位数和小数点都应对齐；把处理方法和运算公式在表下注明；能够把原始数据与处理结果列于同一表中。第41页第41页第一章第一章 概述概述（2）作作图图法法 利利用用图图形形表表示示试试验验结结果果有有许许多多长长处处，能能够够直直接接显显示示数数据据特特点点，如如极极值值点点、转转折折点点等等；能能够够对对图图形形作作切切线线、求求面面积积等等进进一一步步处处理理(图图解解)，从从而而取取得得更更多多试试验验信信息息与与结结果果。图解办法也有各种：图解办法也有各种：求求内内插插值值：依依据据试试验验数数据据作作出出相相关关函函数数曲曲线线，然然后后能能够够在在曲线上直接读出函数相应物理量值，如溶解度曲线；曲线上直接读出函数相应物理量值，如溶解度曲线；求求外外推推值值：依依据据试试验验数数据据作作出出相相关关函函数数曲曲线线，在在一一定定条条件件下下(存存在在线线性性段段)能能够够将将函函数数曲曲线线外外推推到到测测量量范范围围之之外外，求求出出函数极限值，如偏摩尔体积测定；函数极限值，如偏摩尔体积测定；第42页第42页第一章第一章 概述概述作作切切线线，求求函函数数微微商商值值：依依据据试试验验数数据据作作出出相相关关函函数数曲曲线线，然然后后作作出出曲曲线线上上一一些些点点切切线线，从从而而求求出出相相关关函函数数微微商商值值，如如最大泡压法测溶液表面张力试验，求最大泡压法测溶液表面张力试验，求d/dc；求求经经验验方方程程：如如函函数数与与自自变变量量存存在在 y=ax+b 线线性性关关系系，则则通通过过试试验验测测出出一一系系列列相相应应条条件件下下(xi，yi)，然然后后作作图图可可求求出出该该函函数数关关系系中中a和和b值值，从从而而拟拟定定了了该该经经验验方方程程，如如偏偏摩摩尔尔体体积积测定，测定，CaCO3分解压测定等诸多试验；分解压测定等诸多试验；求面积计算相应物理量：如差热分析试验；求面积计算相应物理量：如差热分析试验；求转折点和极值：如最低恒沸点拟定，相变点拟定等求转折点和极值：如最低恒沸点拟定，相变点拟定等第43页第43页第一章第一章 概述概述 作图法应用广泛，我们应该认真掌握作图技术。作图普通步骤和规则(要求)有：坐标纸和百分比尺选择：作图必须使用坐标纸！直角坐标纸最惯用，还有半对数坐标纸和全对数坐标纸(可将曲线线性化)，三角坐标纸通常是作三元相图时专用。采取直角坐标纸时，横坐标代表自变数，纵坐标代表因变数；坐标刻度不一定从“0”开始，但在图解求截距时要注意变换。因为百分比尺不同，曲线形状也会不同，甚至影响图解结果。因此，百分比尺选择应该恪守以下标准：第44页第44页第一章第一章 概述概述 要能够表示出全部有效数字，使图解求出物理量精度与测量精度相适应；图纸每一小格所对应数字应便于快速、简便地读出，便于计算，即坐标分度要合理。在上述条件下要考虑充足利用图纸全部面积使全图布局匀称、合理；P20 若所作图形为直线，则百分比尺选择应尽也许使直线表观斜率靠近于1。P20第45页第45页第一章第一章 概述概述画坐标轴：选定百分比尺后要画好坐标轴，并在坐标轴旁注明该轴所代表变量名称、单位、刻度和数值。作数据点：将试验测出或经过转换数据值标绘于图上，能够是圆点、圆圈、方块、三角或其它形状符号，但这些符号面积大小应该代表测量精度。精度高，符号面积应该小一些，反之就大一些。在同一张图上若要标绘组数不同数据值时，各组数据值代表符号应该是不同，以资区分，并在图中作出说明，但数据值不要写在图上；对计算直线斜率点，应过点画出与坐标轴平行虚线，并计算之；第46页第46页第一章第一章 概述概述连连曲曲线线：作作出出各各代代表表点点之之后后，用用曲曲线线板板或或曲曲线线尺尺连连出出尽尽量量靠靠近近于于诸诸数数据据点点曲曲线线，曲曲线线应应当当是是光光滑滑、均均匀匀，线线条条应应当当细细而而清清楚楚；曲曲线线不不必必，也也不不也也许许通通过过所所有有数数据据点点，但但应应当当使使诸诸数数据据点点均均匀匀分分布布在在曲曲线线两两侧侧，即即在在数数量量和和距距离离上上保保持持基基本本相相等等。数数据据代代表表点点与与曲曲线线间间距距离离表表示示了了测测量量误误差差大大小小。作作图图也也存存在在作作图图误误差差，因因此此作作图图技技术术好好坏坏也也将将影影响响试试验验最最后后止止果果准确性。能够采用当代计算机技术绘图。准确性。能够采用当代计算机技术绘图。写图名：写图名：每图都必须有清楚、完备图名。每图都必须有清楚、完备图名。第47页第47页第一章第一章 概述概述作切线：在曲线上作切线通常有三种办法作切线：在曲线上作切线通常有三种办法 玻棒法玻棒法 镜像法镜像法 平行线法平行线法第48页第48页第一章第一章 概述概述（3）方程式法）方程式法 求方程有求方程有“图解法图解法”和和“计算法计算法”两种办法两种办法图图解解法法：对对直直线线图图形形，求求出出直直线线斜斜率率和和截截距距，取取得得直直线线方方程程；对对非非直直线线图图形形，可可参参看看相相关关资资料料，依依据据曲曲线线类类型型拟拟合合出出相应方程式；相应方程式；计计算算法法：不不用用作作图图，而而是是直直接接由由所所测测数数据据进进行行计计算算。比比如如，已知已知y与与x成线性关系，试验测得成线性关系，试验测得 n 组数据：组数据：(x1,y1)，(x2,y2)，(xn,yn)则将各组数据分别代入则将各组数据分别代入y=ax+b 中得下列方程组：中得下列方程组：y1=ax1+b，y2=ax2+b，yn=axn+b 第49页第49页第一章第一章 概述概述由于测定值各有偏差，定义由于测定值各有偏差，定义i=axi+byi，i称为残差，则称为残差，则 平均法平均法：这是最简朴残差处理办法。：这是最简朴残差处理办法。先先令令i=0，然然后后将将前前面面得得到到方方程程组组分分成成数数目目相相等等两两组组，按下式叠加，得到两个方程，联立求解可得按下式叠加，得到两个方程，联立求解可得a和和b。最小二乘法：这是较为准确残差处理办法。最小二乘法：这是较为准确残差处理办