2022年化学实验数据的计算机处理高一化学课件教案人教版 .pdf
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1、第 4 部分 实验数据的计算机处理4.1 用 Excel 处理化工原理实验数据4.1.1 Excel基础知识(1) 在单元格中输入公式【例】试计算3361010528/14159.3方法: 在任意单元格中输入“=3.14159/28*56*1e3*1e-3” , 结果为 1753。注意: a. 一定不要忘记输入等号“=”; b. 公式中需用括号时,只允许用“() ” ,不允许用“ ”或“ ” 。提醒:a. 若公式中包括函数,可通过“插入” 菜单下的选 “函数” 命令得到; b.1e3 103;1e-3 10-3。(2) 处理化工原理实验数据时常用的函数a.POWER(number,power)
2、powernumber。提示:可以用“ ”运算符代替函数POWER 来表示对底数乘方的幂次,例如 52 。b.SQRT(number)number,EXP(number)numberec.LN(number)ln(number,LOG10(number)lg(number(3) 在单元格中输入符号【例】在单元格A1中输入符号“”方法一: 打开“插入”菜单选“符号”命令插入希腊字母 。提醒: 无论要输入什么符号,都可以通入“插入”菜单下的“符号”或“特殊符号”命令得到。方法二: 打开任意一种中文输入法, 用鼠标单击键盘按钮,选择希腊字母, 得到希腊字母键盘,用鼠标单击键。4.1.2 Excel处
3、理基本化工原理实验数据示例4.1.2.1 流体流动阻力实验(1) 原始数据实验原始数据如图4.1 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 29 页图 4.1 流体流动阻力实验原始数据(2) 数据处理物性数据查附录一得18.5 下水的密度与粘度分别为998.5kg/m3和 1.0429 mPa.s 数据处理的计算过程a. 插入 2 个新工作表插入 2 个新工作表并分别命名为“中间运算表”和“结果表”,将“原始数据表”中第7 至 18 行内容复制至“中间运算表”。b. 中间运算过程在 C4:P4 单元格区域内输入公式。在单元格
4、G4中输入公式“ =C4-D4”计算直管压差计读数(R1) ;在单元格H4中输入公式“ =E4-F4”计算局部压差计读数(R2) ;在单元格I4 中输入公式“ =B4/324.15 ”计算管路流量(/FqV) ;在单元格J4 中输入公式“= 4*I4*1e-3/3.14159/(0.0212)”计算流体在直管内的流速 ()/(42dquV;在单元格K4中输入公式“ =4*I4*1e-3/3.14159/(0.0322)”计算流体在与闸阀相连的直管中的流速()/(42dquV) ;在单元格L4 中输入公式“ =(13600-998.5)*G4/998.5”计算流体流过长为2 m,内径为 21 m
5、m直管的阻力损失(/)(/11gRphif) ;精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 29 页在单元格M4中输入公式“ =(1477.5-998.5)*H4/998.5”计算流体流过闸阀的阻力损失 (222()/()/fihg zpgR);在 单 元 格N4 中 输 入 公 式 “ =L4*0.021/2*2/(J42)*1e2” 计 算 摩 擦 系 数()/2()/(2111uldhf);在单元格O4中输入公式“ =M4*2/(K42) ”计算局部阻力系数()/2222uhf;在单元格P4中输入公式“ =0.021*J4*9
6、98.5/1.0429e-3*1e-4”计算流体在直管中流动的雷诺准数()11udRe。选定 I4:P4 单元格区域 ( 如图 4.2 所示 ) , 再用鼠标拖动P4单元格下的填充柄( 单元格右下方的“ +”号 ) 至 P13,复制单元格内容,结果见图4.3 。图 4.2 选定单元格I4:P4 图 4.3 复制 I4:P4单元格内容后的结果c. 运算结果将“中间运算表”中A4:A13,N4:N13,O4:O13,P4:P13 单元格区域内容复制至“结果表” ,并添加 E列与 F 列,其中E2=B2*1e4,F2=C2*100,运算结果见图4.4 。精选学习资料 - - - - - - - -
7、- 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 29 页图 4.4 流体流动阻力实验结果表实验结果的图形表示绘制-Re 双对数坐标图a. 打开图表向导选定 E2:F11 单元格区域,点击工具栏上的“图表向导”( 图 4.5) ,得到“图表向导4步骤之 1图表类型”对话框(图 4.6) 。b. 创建 -Re 图点击“下一步” ,得到“图表向导4 步骤之 2图表源数据”对话框( 图 4.7) 。若系列产生在“行” ,改为系列产生在“列”。点击“下一步” ,得到“图表向导4 步骤之 3图表选项”对话框( 图 4.8), 在数值x 值下输入Re,在数值y 值下输入 。点击“下一步”,得到“
8、图表向导 4 步骤之 4图表位置” 对话框 ( 图 4.9) ,点击“完成” ,得到 直角坐标 下的“ -Re”图 ( 图 4.10) 。图 4.5 图表向导图 4.6 图表向导之步骤一图 4.7 图表向导之步骤二精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 29 页图 4.8 图表向导之步骤三图 4.9 图表向导之步骤四图 4.10 Re关系图图 4.11 结果图 修饰 Re 图清除网格线和绘图区填充效果选定“数值Y 轴主要网格线” ,点击 Del 键,选定绘图区,点Del 键,结果见图4.11 。将 X、Y轴的刻度由直角坐标改为对
9、数坐标选定X轴,点右键,选择坐标轴格式得到“坐标轴格式”对话框,根据Re的数值范围改变“最小值”、 “最大值”,并将“主要刻度”改为“10” ,并选中“对数刻度” , 从而将 X轴的刻度由直角坐标改为对数坐标( 图 4.12) 。同理将 y 轴的刻度由直角坐标改为对数坐标,改变坐标轴后得到结果图( 图 4.13) 。图 4.12 坐标轴格式对话框图4.13 将 x、y 轴改为对数刻度用绘图工具绘制曲线打开“绘图工具栏”(方法: 点击菜单上的“视图”选择“工具栏”选择“绘图”命令) ,单击“自选图形”指向“线条”再单击“曲线”命精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -
10、- - - - - -第 5 页,共 29 页令( 图 4.14) ,绘制曲线 ( 方法: 单击要开始绘制曲线的位置,再继续移动鼠标,然后单击要添加曲线的任意位置。若要结束绘制曲线,请随时双击鼠标) ,得到最终结果图( 图 4.15) 。0.010.10100001000001000000Re图 4.14 打开曲线工具图 4.15 Re关系图4.1.2.2 离心泵特性曲线测定实验(1) 原始数据实验原始数据如图4.16 所示。图 4.16 离心泵性能测定实验原始数据(2) 数据处理物性数据查附录一得18.6 下水的密度为998.2kg/m3。实验数据处理的计算过程a. 插入 2 个新工作表插入
11、 2 个新工作表并分别命名为“中间结果”和“结果与图”,将“原始数据”中第6精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 29 页至 22 行内容复制至“中间结果”表。b. 中间运算过程在 F4:L4 单元格区域内输入公式。在单元格F4 中输入公式“ =B4/320.40 ”计算流量(/Fqv) ;在单元格J4 中输入公式“ =4*F4*1e-3/3.14159/(0.042)”计算流体在吸入管路中的流速 (211/4dquV) ;在单元格H4 中输入公式“=4*F4*1e-3/3.14159/(0.0322)”计算流体在压出管路中的
12、流速 (222/4dquV) ;在单元格I4 中输入公式“=(C4+D4)*1e6/998.2/9.81+(H42-G42)/2/9.81”计算扬程 (guugppHe22122压真) ;在单元格 J4 中输入公式“=15*E4*1e-3 ”计算轴功率Pa;在单元格K4中输入公式“=998.2*9.81*F4*1e-3*I4*1e-3”计算有效功率(Vegq H);在单元格L4 中输入公式“ =K4/J4*100 ”计算效率(aePP /);选定 G4:L4 单元格区域,再用鼠标拖动L4 单元格下的填充柄至L18。完成单元格内容的复制,运算结果见图4.17 。图 4.17 离心泵性能测定运算结
13、果图 4.18 离心泵的性能参数实验数据的图形表示a. 准备绘图要用的原始数据精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 29 页将“中间结果”工作表中的F、I 、J、L 列数据复制至“结果与图”工作表( 图 4.18) 。b. 创建泵特性曲线选择单元格区域B4:E18,按图表向导作图(图 4.19) 。图 4.19 泵特性曲线草图图 4.20 次坐标轴的选定c. 修饰泵特性曲线将轴功率置于次坐标轴选定系列2( 轴功率 流量关系曲线 ) ,单击鼠标右键,选择“数据系列格式” ,得到“数据系列格式”对话框( 图 4.20) ,打开“坐
14、标轴”选项,选择“次坐标轴” ,得到图 4.21 。图 4.21 将 PaqV曲线置于次坐标轴后的结果添加标题 将鼠标置于 “绘图区”,菜单栏上显示 “图表” 菜单点击 “图表选项”命令,得到“图表选项”对话框( 图 4.22) 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 29 页图 4.22 添加标题添加实验条件、图例,得到泵特性曲线结果图( 图 4.23) 。图 4.23 泵特性曲线结果图4.1.2.3过滤实验(1) 原始数据原始数据见图4.24。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - -
15、- - -第 9 页,共 29 页图 4.24 过滤实验原始数据(2) 数据处理方法一依据:eqKqqKqq2)(1111a. 中间运算过程与结果在单元格D5中输入:“=C5+D4 ” ,并将该公式复制至“D6 : D11” ;求累积滤液体积;在单元格E5 中输入:“=B5+E4 ” ,并将该公式复制至“E6: E11” ;在单元格F5 中输入:“=D5*1e-6 /$B$2”, 并将该公式复制至“F6:F11” ;在单元格G6中输入:“=F6+$F$5” , 并将该公式复制至“G7 :G11 ” ;在单元格H6中输入:“=(E6-$E$5)/(F6-$F$5)” ,并将该公式复制至“H7 :
16、H11” 。实施以上步骤后得到图4.25 。图 4.25 恒压过滤实验数据处理结果精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 29 页b. 创建)()/()(111qqqq图以 G6 :H11单元格区域内容作图,结果见图4.26 。图 4.26 创建111()/() ()qqqq关系曲线c. 添加趋势线与趋势方程单击数据系列,菜单栏上显示“图表”菜单点击该菜单下的“添加趋势线”命令,得到“添加趋势线”对话框( 图 4.27) 。在“类型”选项卡上,单击“线性”选项;打开“选项”选项卡,选中“显示公式”与“显示R平方值”选项,如图4
17、.28 所示;单击“确定”按钮,得到图4.29 。将 y 改成)/()(11qq,x 改成)(1qq,得到最终结果图(图 4.30) 。图 4.27 “添加趋势线”对话框图 4.28 添加趋势线之选项卡精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 29 页图 4.29 添加趋势线后的过滤实验结果图图 4.30 经修饰后的过滤实验最终结果图d. 求恒压过滤常数因eqKqqKqq2)(1111,而实验结果为07.865)(77924111qqqq,所以779241K,07.8652eqK,解得:510283.1Km2/s , ,3105
18、51. 5eqm3/m2。方法二:依据:eqKqKq22a. 中间运算过程与结果在单元格D31中输入:“=C31*1e-6/$B$28 ” ,并将该公式复制至“D32:D37” ;在单元格E31 中输入:“=D31+E30 ” ,并将该公式复制至“E32:E37” ;在单元格F32 中输入:“=(E32+E31)*0.5”, 并将该公式复制至“F33:F37” ;在单元格G32中输入:“=B32/D32”, 并将该公式复制至“G33 : G37 ” ;实施以上步骤后得到图4.31 。图 4.31 用方法二计算所得过滤实验计算结果精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -
19、 - - - - - -第 12 页,共 29 页b. 创建qq /图,添加趋势线与趋势方程(图 4.32) 图 4.32 用方法二计算所得过滤实验最终结果图c. 求恒压过滤常数因eqKqKq22,而实验结果为05.644163329qq,所以1633292K,05.6442eqK,解得:510225.1Km2/s , ,310943.3eqm3/m2。4.1.2.4 空气 - 水套管换热实验(1) 原始数据原始数据如图4.33 所示。图 4.33 空气 - 水套管换热实验原始数据(2)数据处理物性数据精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第
20、 13 页,共 29 页空气的粘度100967.1108062.40153.5252TT :Pa s;T:K 空气的导热系数102207.910234.700512.0295TT :W/(m K) ;T:K 空气的热容38253T101.0258-105957. 1106652.4381.29TTcp412T102.0656 cp:J/(mol K);T:K 计算过程a. 计算空气的质量流量,主体温度下的粘度、导热系数、热容、对数平均推动力及传热速率在单元格 J9 中输入“ =(101000+(C9-D9)*13.6)*0.029/8.314/(273.15+G9)”计算空气的密度 (RTpM
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