Статьи по информатике
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса)

Обработка экспериментальных данных с помощью ПК

Ткачёв Ю. Е., Растопчин М. П. – студенты 3 курса, технологического факультета

Научный руководитель - к. т.н. доц. Ножко Е. С.

Введение

В процессе изучения дисциплины «Физическая химия» студентам, кроме выполнения объёмной практической работы, необходимо проводить обработку результатов эксперимента аналитическим и графическим способами. Результат работы в целом зависит от качества исполнения второго расчетного этапа, отнимающего большое количество времени. В некоторых работах графические построения достаточно громоздки и трудно воспроизводимы. Всех этих недостатков можно избежать, применив компьютерную обработку экспериментальных данных.

Для решения задачи упрощения расчетной части в качестве исходного объекта была взята лабораторная работа по изучению процесса абсорбции поверхностно-активных веществ (ПАВ), на границе раздела раствор-воздух. При выполнении этой работы изучается зависимость изменения поверхностного натяжения (σ) от равновесной концентрации ПАВ в растворе.

Для расчета используется метод подсчета падающих капель (сталагмометрия). Опытные данные сводятся в таблицу.

- Таблица Экспериментальные данные по изучению влияния концентрации валериановой кислоты на изменение поверхностного натяжения на поверхности раствор-воздух.

№ опыта

Концентрация раствора, С, моль/л

Число капель, n

1

0

45

2

0,0125

50

3

0,25

57

4

0,5

65

5

0,1

75

Величина поверхностного натяжения раствора рассчитывается по формуле:

, (1) где

σ (H2O)=72.75* 10-3н/м (справочные данные для стандартных условий);

n(H2O)-число капель воды, вытекающих из сталагмометра,

n(р-ра)- число капель раствора, вытекающих из сталагмометра.

Конечной целью работы является построение изотермы адсорбции

Г=f(С) (2) , где

Г – величина адсорбции изучаемого вещества, моль/м2;

С - равновесная концентрация вещества в растворе, моль/л.

Изотерма имеет вид параболы и описывается уравнением Ленгмюра:

, (3)

где предельная адсорбция, отвечающая полному насыщению поверхностного слоя молекулами – «частокол Ленгмюра»;

К – константа равновесия сорбционного процесса.

Зная величину , можно рассчитать:

Ø толщину адсорбционного слоя:

, (4) где

δ- высота гидрофобного углеводородного радикала;

М- молярная масса вещества, кг/кмоль;

ρ- плотность вещества, кг/м3;

Ø площадь, занимаемую одной молекулой в поверхностном слое

, (5)

NA = 6.025*1026,1/кмоль - постоянная Авогадро.

Чтобы найти значение , необходимо преобразовать уравнение изотермы адсорбции в уравнение прямой линии в координатах 1/Г – 1/С. Отрезок, отсекаемый на оси 1/Г, дает искомую величину .

Итак, в результате обработки исходных данных в «ручном режиме» требуется построение трех графиков, что ведет к росту погрешности вычисления.

Алгоритм обработки результатов эксперимента с помощью ПК

Полученные экспериментальным путем данные в ходе выполнения лабораторной работы нужно занести в ячейки таблицы MS Excel, как показано на рисунке 1. Далее автоматически происходит вычисление необходимых величин и строится первый график, в котором показана зависимость величины поверхностного натяжения от концентрации. Следующим шагом для выполнения дальнейших расчетов служит нахождение касательных к точкам в полученной на данном этапе кривой. Одним из способов нахождения этих величин является использование САПР КОМПАС-3D. Для этого необходимо:

· открыв эту программу, создать в чертеже дополнительный слой. Это делается путем нажатия на вкладку Вставка→Слои.

· в появившемся окне «Менеджер документа» нажать кнопку «Создать слой» и отметить его галочкой как активный.

· Нажав кнопку «ОК», следует в меню «Вставка» главного окна программы САПР КОМПАС выбрать подпункт Объект→Создать из файла. Путем нажатья на кнопку «Обзор» выбрать его расположение на диске (файла MS Excel). После этой операции в дополнительном слое должна появиться диаграмма.

· В окне работы со слоями, делаем дополнительный слой неактивным.

· В основном слое, по характерным точкам, обводим кривую графика и строим касательные к нему в этих точках.

· В точках касания проводим горизонтальные отрезки.

· При помощи опции автоматического вычисления углов находим наклон касательных.

Полученные значения углов необходимо вставить в соответствующие ячейки книги, после чего программа автоматически рассчитает все необходимые величины. Из полученного графика Д3 необходимо взять выделенное число и занести его в последнюю ячейку листа «Данные». После этого автоматически рассчитываются величины толщины слоя, числа молекул и площади, занимаемой одной молекулой, что можно увидеть на листе «Результат» книги Excel.

Вывод

Предлагаемый способ обработки результатов лабораторного эксперимента имеет следующие преимущества:

Ø простота исполнения;

Ø повышение достоверности результатов;

Ø снижение затрат времени.

Литература

1. Дулицкая Р. А., Фельдман Р. И. Практикум по физической и коллоидной химии. М.: Высшая школа, 1980. С 191.

2. Методические указания по выполнению лабораторно-практических занятий и заданий для самостоятельных работ по дисциплине «Физическая и коллоидная химия» для студентов 3 курса специальности 7 091 700 – «Технология бродильных производств и виноделия» по теме: Поверхностные явления и адсорбция.

3. Справочная система MS Excel.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

По темам:

История Украины

Культурология

Высшая математика

Информатика

Охотоведение

Статистика

География

Военная наука

Английский язык

Генетика

Разное

Технологиеские темы

Украинский язык

Филология

Философия

Химия

Экология

Социология

Физическое воспитание

Растениевосдство

Педагогика

История

Психология

Религиоведение

Плодоводство

Экономические темы

Бухгалтерские темы

Маркетинг

Иностранные языки

Ветеринарная медицина

Технические темы

Землеустройство

Медицинские темы

Творчество

Лесное и парковое хозяйство

Агрономия

Преподавателям

Юридические темы

Google