物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)理論教學(xué)課件

1、1,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn),化學(xué)專業(yè),學(xué)時(shí)：80,40學(xué)時(shí)(理論8學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)8個(gè)32學(xué)時(shí))1.5學(xué)分 下學(xué)期40學(xué)時(shí)(實(shí)驗(yàn)10個(gè))1學(xué)分,2,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程 由下列三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)組成：,1實(shí)驗(yàn)的操作訓(xùn)練,2物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)講座,3物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)考核,3,1實(shí)驗(yàn)的操作訓(xùn)練是本課程的中心環(huán)節(jié)。通過它可以熟悉各種物理化學(xué)現(xiàn)象，初步掌握許多重要的物理化學(xué)測量和實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)會基本的實(shí)驗(yàn)技能，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和歸納，得到正確結(jié)論。完成18個(gè)實(shí)驗(yàn)（每個(gè)實(shí)驗(yàn)平均學(xué)時(shí)為4學(xué)時(shí)）的實(shí)際操作訓(xùn)練。這些實(shí)驗(yàn)包含熱力學(xué)、電化學(xué)、動力學(xué)、表面與膠體等方面有代表性的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)又將物理化學(xué)的重要實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)分散到各個(gè)實(shí)驗(yàn)中去，力求使學(xué)

2、生能得到全面的基礎(chǔ)訓(xùn)練。,4,2物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)講座是本實(shí)驗(yàn)課程的必要環(huán)節(jié)。對物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行較系統(tǒng)的講授，安排4次講座（合計(jì)8學(xué)時(shí)），講座內(nèi)容有本實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)方法、安全防護(hù)、數(shù)據(jù)處理、報(bào)告書寫和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想等實(shí)驗(yàn)基本要求及較系統(tǒng)講授物理化學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，可使學(xué)生在具體實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，加深對物理化學(xué)研究方法有較全面的概括性的了解。,5,3物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)考核是本課程不可缺少的環(huán)節(jié)。它包括平時(shí)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的考核和兩次階段性考核。平時(shí)的實(shí)驗(yàn)考核側(cè)重實(shí)驗(yàn)基本技能的訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的培養(yǎng)，階段性考核則注重實(shí)驗(yàn)綜合能力的考查。兩次物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)階段性考核，第一學(xué)期末考核采用筆試形式，第二學(xué)

3、期修完本課程后再安排一次考核，以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為主。,6,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材：,1 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)旦大學(xué)等編（第三版） 高等教育出版社 2004,2普通高等教育十一五規(guī)劃教材物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)王愛榮主編 化學(xué)工業(yè)出版社 2008,3物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)講義(自編),7,1化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)申秀民主編,北京師范大學(xué)出版社 2007年 2應(yīng)用物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)劉志明 吳也平 金麗梅編 化學(xué)工業(yè)出版社 2009年 3基礎(chǔ)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)清華大學(xué) 賀德華 麻英 張連慶編 高等教育出版社 2008年 4物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)（第4版）北京大學(xué)編, 北京大學(xué)出版社2002年 5物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)孫爾康、徐維清、邱金恒編, 南京大學(xué)出版社1999年 6物理化學(xué)

4、實(shí)驗(yàn)（第三版）羅澄源等編,高等教育出版社2000年 7物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)王愛榮主編，化學(xué)工業(yè)出版社 2008年 8物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)（第四版）北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)組，北京大學(xué)出版社2002年,教學(xué)參考書：,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)理論教學(xué)內(nèi)容(8學(xué)時(shí)),一、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的要求,二、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全防護(hù),三、實(shí)驗(yàn)測量誤差,四、測量結(jié)果的正確記錄和有效數(shù)字,五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表達(dá),9,一、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的要求,化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，它通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和測量，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合和分析，深入化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，從而揭示化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律。整部化學(xué)科學(xué)發(fā)展的歷史，就是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展化學(xué)理論，又在理論的指導(dǎo)下進(jìn)行新的實(shí)驗(yàn)探

5、索的過程。實(shí)驗(yàn)是化學(xué)研究的基本手段。實(shí)驗(yàn)和理論的這種辨證關(guān)系，不斷推動化學(xué)科學(xué)日益發(fā)展。,10,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)(及相鄰)專業(yè)一門重要的實(shí)踐課程，它綜合了化學(xué)領(lǐng)域中各分支所需的基本研究工具和方法。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要目的是使學(xué)生掌握物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本方法和技能；培養(yǎng)學(xué)生正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象、正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力；掌握有關(guān)物理化學(xué)的原理，提高學(xué)生靈活運(yùn)用物理化學(xué)原理、增強(qiáng)解決實(shí)際化學(xué)問題的能力。,認(rèn)真做好物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，對培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立從事科學(xué)研究工作的能力具有重要的作用。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生應(yīng)以提高自已實(shí)際工作的能力為目的，要勤于動手、開動腦筋、鉆研問題，做好每個(gè)實(shí)驗(yàn)。,11,實(shí)驗(yàn)

6、要求：,（一）實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí),在實(shí)驗(yàn)前要充分預(yù)習(xí)，預(yù)先了解實(shí)驗(yàn)的目的和原理，所用儀器的構(gòu)造和使用方法，對實(shí)驗(yàn)操作過程和步驟，做到心中有數(shù)。在認(rèn)真預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上寫出實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，其內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮恚恢饕膶?shí)驗(yàn)步驟；設(shè)計(jì)一個(gè)原始數(shù)據(jù)記錄表，以便記錄實(shí)驗(yàn)時(shí)所要記錄的數(shù)據(jù)；畫出必要的實(shí)驗(yàn)裝置圖；實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)及查閱有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)（相關(guān)物理量）等等。,實(shí)踐證明，有無充分的預(yù)習(xí)對實(shí)驗(yàn)效果的好壞和對儀器的損壞程度影響極大。因此，一定要堅(jiān)持做好實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)工作，提高實(shí)驗(yàn)效果。為了提高預(yù)習(xí)效果，每次實(shí)驗(yàn)完成后，應(yīng)熟悉下一個(gè)的實(shí)驗(yàn)儀器。,12,（二）實(shí)驗(yàn)操作,學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室后應(yīng)檢查測量儀器和試劑是否符合實(shí)驗(yàn)要求，

7、并做好實(shí)驗(yàn)的各種準(zhǔn)備工作，記錄實(shí)驗(yàn)的條件。對實(shí)驗(yàn)室的安全操作應(yīng)予以高度重視，學(xué)生應(yīng)嚴(yán)格按照儀器操作規(guī)程使用儀器。具體操作時(shí)，要求仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，詳細(xì)記錄原始數(shù)據(jù)，嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，做到清潔整齊，有條有理，一絲不茍和遵守實(shí)驗(yàn)室的各有關(guān)規(guī)定；還要積極思維，善于發(fā)現(xiàn)和解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問題。完成實(shí)驗(yàn)后，對所使用的儀器做好善后處理工作，在儀器使用記錄本上做好使用者簽名記錄。,13,（三）實(shí)驗(yàn)記錄,記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象必須忠實(shí)、準(zhǔn)確。不能用鉛筆記錄數(shù)據(jù)，不能只揀“好”的數(shù)據(jù)記，不能隨意涂抹數(shù)據(jù)。如發(fā)現(xiàn)某個(gè)數(shù)據(jù)確有問題，應(yīng)該舍棄時(shí)，可用筆輕輕圈去。所有數(shù)據(jù)都應(yīng)記錄在編有頁

8、碼和日期的實(shí)驗(yàn)記錄本上。,實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象應(yīng)認(rèn)真觀察和真實(shí)記錄。這樣有助于深入了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和發(fā)現(xiàn)問題。對培養(yǎng)學(xué)生敏銳洞察力也是大有益處的。,14,實(shí)驗(yàn)條件也是必須記錄的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)條件是緊密相關(guān)的，它提供了分析實(shí)驗(yàn)中所出現(xiàn)問題和誤差大小的重要依據(jù)。實(shí)驗(yàn)條件一般包括環(huán)境條件和儀器藥品條件：前者，如室溫、大氣壓和濕度等；后者，包括使用藥品的名稱、純度、濃度和儀器的名稱、規(guī)格、型號和實(shí)際精度等。,數(shù)據(jù)記錄要表格化，字跡要整齊清楚。保持一個(gè)良好的記錄習(xí)慣是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本要求之一。（舉例：雙液系氣液平衡相圖的測試數(shù)據(jù)記錄表）,15,（四）實(shí)驗(yàn)報(bào)告,完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告是本課程的基本訓(xùn)練，它使學(xué)

9、生在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、作圖、誤差分析、問題歸納等方面得到訓(xùn)練和提高。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量在很大程度上反映了學(xué)生的實(shí)際水平和能力。,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容大致可分為：實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮恚ê喴?、?shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（列表）、數(shù)據(jù)的處理和作圖、結(jié)果和討論、思考題解答等。,在寫報(bào)告時(shí)，要求開動腦筋、鉆研問題、耐心計(jì)算、認(rèn)真作圖，使每次報(bào)告都合乎要求。重點(diǎn)應(yīng)放在對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析討論上。,16,實(shí)驗(yàn)報(bào)告的討論可包括：對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析和解釋、對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差分析、對實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)意見、心得體會和查閱文獻(xiàn)情況等。,一份好的實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)該符合實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_、原理清楚、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、

10、作圖合理、結(jié)果正確、討論深入和字跡清楚等要求。,17,二、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全防護(hù),物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全防護(hù)，是一個(gè)關(guān)系到培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)，保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，保證實(shí)驗(yàn)者和國家財(cái)產(chǎn)安全的重要問題。近代的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)常遇到高溫、低溫的實(shí)驗(yàn)條件，使用高氣壓（各種高壓氣瓶）、低氣壓（各種真空系統(tǒng)）、高電壓、高頻和帶有輻射（X射線、激光、射線）的儀器，而且許多精密和自動化設(shè)備日益普遍使用，因此需要實(shí)驗(yàn)者具備必要的安全防護(hù)知識，懂得應(yīng)采取的預(yù)防措施，以及一旦事故發(fā)生后應(yīng)及時(shí)采取的處理方法。,18,化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及到： 化學(xué)藥品使用的安全防護(hù)；（先行實(shí)驗(yàn)課已介紹過） 實(shí)驗(yàn)室用電的安全防護(hù)

11、；（先行實(shí)驗(yàn)課已介紹過） 受壓容器的安全防護(hù)；（物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)） 使用輻射源的安全防護(hù)；（物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)） 實(shí)驗(yàn)者的人身安全防護(hù)。,二、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全防護(hù),19,(一)使用受壓容器的安全防護(hù),受壓容器主要指高壓儲氣瓶、真空系統(tǒng)、供氣流穩(wěn)壓用的玻璃容器，以及盛入液氮的保溫瓶等。,1高壓儲氣瓶的安全防護(hù),高壓儲氣瓶是由無縫碳素鋼或合金鋼制成，按其所存儲的氣體及工作壓力分類如下表所示。,20,表1 標(biāo)準(zhǔn)儲氣瓶型號分類表,(一)使用受壓容器的安全防護(hù),21,表2 常用儲氣瓶的色標(biāo),(一)使用受壓容器的安全防護(hù),22,使用儲氣瓶必須按正確的操作規(guī)程進(jìn)行，有關(guān)注意事項(xiàng)：,氣瓶放置要求,氣瓶應(yīng)存放在

12、陰涼、干燥、遠(yuǎn)離熱源（如夏日避免日曬，冬天與暖氣片隔開，平時(shí)不要靠近爐火等）的地方，并用固定環(huán)將氣瓶固定在穩(wěn)固的支架、實(shí)驗(yàn)桌或墻壁上，防止受外來撞擊和意外跌倒。易燃?xì)怏w氣瓶（如氫氣瓶等）的放置房間，原則上不應(yīng)有明火或電火花產(chǎn)生，確實(shí)難以做到時(shí)應(yīng)該采取必要的防護(hù)措施。,(一)使用受壓容器的安全防護(hù),23,使用時(shí)安裝減壓器（閥）,氣瓶使用時(shí)要通過減壓器使氣體壓力降至實(shí)驗(yàn)所需范圍（CO2氣瓶可不裝減壓閥）。安裝減壓器前應(yīng)確定其連接尺寸規(guī)格是否與氣瓶接頭相一致，接頭處需用專用墊圈。一般可燃性氣體氣瓶接頭的螺紋是反向的左牙紋，不燃性或助燃性氣體,氣瓶接頭的螺紋是正向的右牙紋。有些氣瓶需要使用專門減壓器（

13、如氨氣瓶），各種減壓器一般不得混用。減壓器都裝有安全閥，它是保護(hù)減壓器安全使用的裝置，也是減壓器出現(xiàn)故障的信號裝置。減壓器的安全閥應(yīng)調(diào)節(jié)到接受氣體的系統(tǒng)或容器的最大工作壓力。,(一)使用受壓容器的安全防護(hù),24,氣瓶操作要點(diǎn),氣瓶需要搬運(yùn)或移動時(shí)，應(yīng)拆除減壓器，旋上瓶帽，并使用專門的搬運(yùn)車。啟開或關(guān)閉氣瓶時(shí)，實(shí)驗(yàn)者應(yīng)站在減壓閥接管的側(cè)面，不許將頭或身體對準(zhǔn)閥門出口。氣瓶啟開使用時(shí)，應(yīng)首先檢查接頭連接處、管道是否漏氣，直至確認(rèn)無漏氣現(xiàn)象方可繼續(xù)使用。使用可燃性氣瓶時(shí)，更要防止漏氣或?qū)⒂眠^的氣體排放在室內(nèi)，并保持實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)良好。使用氧氣瓶時(shí)，嚴(yán)禁氣瓶接觸油脂，實(shí)驗(yàn)者的手上、衣服上或工具上也不得沾有

14、油脂，因?yàn)楦邏貉鯕馀c油脂相遇會引起燃燒。氧氣瓶使用時(shí)發(fā)現(xiàn)漏氣，不得用麻、棉等物去堵漏，以防發(fā)生燃燒事故。使用氫氣瓶，導(dǎo)管處應(yīng)加防止回火裝置。氣瓶內(nèi)氣體不應(yīng)全部用盡，應(yīng)留有不少于1 kgcm-2的壓力氣體，并在氣瓶標(biāo)上用完的記號。,(一)使用受壓容器的安全防護(hù),（舉例：燃燒熱的測定O2瓶、氣相色譜H2瓶、低溫反應(yīng)或隔絕氧化N2瓶）,25,2受壓玻璃儀器的安全防護(hù),物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的受壓玻璃儀器包括：,供高壓或真空試驗(yàn)用的玻璃儀器 裝載水銀的容器 壓力計(jì) 各種保溫容器,(一)使用受壓容器的安全防護(hù),26,使用這類儀器時(shí)必須注意：,受壓玻璃儀器應(yīng)足夠堅(jiān)固，不能用薄壁材料或平底燒瓶之類的器皿。,供氣流穩(wěn)

15、壓用的玻璃穩(wěn)壓瓶，其外殼應(yīng)裹以布套或細(xì)網(wǎng)套。,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用液氮作為低溫的手段，在將液氮注入真空容器時(shí)要注意真空容器可能發(fā)生破裂，不要把臉靠近容器的正上方。,裝載水銀的U形壓力計(jì)或容器，要注意使用時(shí)防止玻璃容器破裂，造成水銀散濺到桌上或地上，因此裝載水銀的玻璃容器下部應(yīng)放置搪瓷盤或適當(dāng)?shù)娜萜?。使用U形水銀壓力計(jì)時(shí)，應(yīng)防止系統(tǒng)壓力變動過于劇烈而使壓力計(jì)中的水銀散濺到系統(tǒng)內(nèi)外。,(一)使用受壓容器的安全防護(hù),2受壓玻璃儀器的安全防護(hù),27,使用真空玻璃系統(tǒng)時(shí)，要注意任何一個(gè)活塞的開、閉均會影響系統(tǒng)的其它部分，因此操作時(shí)應(yīng)特別小心，防止在系統(tǒng)內(nèi)形成高溫爆鳴氣混合物或讓爆鳴氣混合物進(jìn)入高溫區(qū)。在啟

16、開或關(guān)閉活塞時(shí)，應(yīng)兩手操作，一手握活塞套，一手緩緩旋轉(zhuǎn)內(nèi)塞，務(wù)使玻璃系統(tǒng)各部分不產(chǎn)生力矩，以免扭裂。在用真空系統(tǒng)進(jìn)行低溫吸附實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)吸附劑吸附大量吸附質(zhì)氣體后，不能先將裝有液氮的保溫瓶從盛放吸附劑的樣品管處移去，而應(yīng)先啟動機(jī)械泵對系統(tǒng)進(jìn)行抽空，然后移去保溫瓶。因?yàn)橐坏┫纫迫サ蜏氐谋仄?，又不及時(shí)對系統(tǒng)抽空，則被吸附的吸附質(zhì)氣體，由于吸附劑溫度的升高，會大量脫附出來，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力過大，使U形壓力計(jì)中的水銀沖出或引起封閉玻璃系統(tǒng)爆裂。,(一)使用受壓容器的安全防護(hù),2受壓玻璃儀器的安全防護(hù),28,（二）使用輻射源的安全防護(hù),輻射源指：產(chǎn)生X射線、射線、中子流、帶電粒子束的電離輻射和產(chǎn)生頻率為10

17、100000兆赫的電磁波輻射。,電離輻射和電磁波輻射作用于人體，都會造成人體組織的損傷，引起一系列復(fù)雜的組織機(jī)能的變化，因此必須重視使用輻射源的安全防護(hù)。,29,1電離輻射的安全防護(hù),電離輻射的最大容許劑量：,從事放射性工作的專業(yè)人員：每日 0.05R（倫琴） 非放射性工作人員：每日 0.005R（倫琴）,同位素源放射的射線較X射線波長短、能量大，但兩者對機(jī)體的作用是相似的，所以防護(hù)措施也是一致的，主要措施有：,屏蔽防護(hù) 縮短使用時(shí)間 遠(yuǎn)離輻射源,（二）使用輻射源的安全防護(hù),30,防止放射性物質(zhì)進(jìn)入人體是電離輻射安全防護(hù)的重要前提，要求：放射性物質(zhì)要盡量在密閉容器內(nèi)操作，操作時(shí)應(yīng)戴防護(hù)手套和口

18、罩，嚴(yán)防放射性物質(zhì)飛濺而污染空氣，加強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)換氣，操作結(jié)束后應(yīng)全身淋浴，切實(shí)地防止放射性物質(zhì)從呼吸道或食道進(jìn)入體內(nèi)。,（二）使用輻射源的安全防護(hù),31,2電磁波輻射的安全防護(hù),高頻電磁波輻射源作為特殊情況下的加熱熱源，目前已在光譜用光源和高真空技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。電磁波輻射能對金屬、非金屬介質(zhì)以感應(yīng)方式加熱，因此也會對人體組織，如皮膚、肌肉、眼睛的晶狀體以及血液循環(huán)、內(nèi)分泌、神經(jīng)系統(tǒng)造成損害。,（二）使用輻射源的安全防護(hù),32,減少輻射源的泄漏，使輻射局限在限定的范圍內(nèi)。 利用能反射或吸收電磁波的材料，如金屬、多孔性生膠和炭黑等做罩、網(wǎng)以屏蔽輻射源。 穿特制防護(hù)服和戴防護(hù)眼鏡（鏡片上涂有一層

19、導(dǎo)電的二氧化錫、金屬鉻的透明或半透明的膜）。 應(yīng)加大工作處與輻射源之間的距離。,防護(hù)措施有：,（二）使用輻射源的安全防護(hù),2電磁波輻射的安全防護(hù),33,3其它輻射,應(yīng)注意： 紫外線、紅外線和激光對人體，特別是眼睛的損壞。,防護(hù)措施：戴防護(hù)眼鏡。,（二）使用輻射源的安全防護(hù),34,（三）實(shí)驗(yàn)者人身安全防護(hù)要點(diǎn),1實(shí)驗(yàn)者到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)首先熟悉儀器設(shè)備和各項(xiàng)急救設(shè)備的使用方法，了解實(shí)驗(yàn)樓的樓梯和出口，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的電氣總開關(guān)、滅火器具和急救藥品在什么地方，以便一旦發(fā)生事故能及時(shí)采取相應(yīng)的防護(hù)措施。,2大多數(shù)化學(xué)藥品都有不同程度的毒性，原則上應(yīng)防止任何化學(xué)藥品以任何方式進(jìn)入人體。必須注意，有許多化

20、學(xué)藥品的毒性，是在相隔很長時(shí)間以后才會顯示出來的；不要將使用小量、常量化學(xué)藥品的經(jīng)驗(yàn)，任意移用于大量化學(xué)藥品的情況；更不應(yīng)將常溫、常壓下試驗(yàn)，在進(jìn)行高溫、高壓、低溫、低壓的試驗(yàn)時(shí)套用；當(dāng)進(jìn)行有危險(xiǎn)性或在嚴(yán)酷條件下的反應(yīng)時(shí)，應(yīng)使用防護(hù)裝置，戴防護(hù)面罩和眼鏡。,35,3有致癌變性能的化學(xué)物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡量少用，改用其它物質(zhì)替代。如苯、四氯化碳、氯仿、1，4-二啞烷。（如苯-無水乙醇雙液系相圖的測試實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)改用環(huán)已烷-無水乙醇）。在需要使用時(shí)應(yīng)帶好防護(hù)手套，并盡可能在通風(fēng)櫥中操作。,4許多氣體和空氣的混合物有爆炸組分界限，當(dāng)混合物的組分介于爆炸高限與爆炸低限之間時(shí)，只要有一適當(dāng)?shù)淖茻嵩矗ㄈ缫粋€(gè)火花，

21、一根高熱金屬絲）誘發(fā)，全部氣體混合物便會瞬間爆炸。某些氣體與空氣混合的爆炸高限和低限， 參見手冊。,（三）實(shí)驗(yàn)者人身安全防護(hù)要點(diǎn),36,因此實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)盡量避免能與空氣形成爆鳴混合氣的氣體散失到室內(nèi)空氣中，同時(shí)實(shí)驗(yàn)室工作時(shí)應(yīng)保持室內(nèi)通風(fēng)良好，不使某些氣體在室內(nèi)積聚而形成爆鳴混合氣。實(shí)驗(yàn)需要使用某些與空氣混合有可能形成爆鳴氣的氣體時(shí)，室內(nèi)應(yīng)嚴(yán)禁明火和使用可能產(chǎn)生電火花的電器等，禁穿鞋底上有鐵釘?shù)男蛹巴闲?5在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)者要接觸和使用各類電氣設(shè)備，因此必須了解使用電氣設(shè)備的安全防護(hù)知識（教材）。原則上不要使電流通過人體。實(shí)驗(yàn)時(shí)不要用潮濕有汗的手去操作電器，不要用手緊握可能荷電的電器，不應(yīng)

22、以兩手同時(shí)觸及電器，電器設(shè)備外殼應(yīng)接地。萬一不慎發(fā)生觸電事故，應(yīng)立即切斷電源開關(guān)，對觸電者采取急救措施。,（三）實(shí)驗(yàn)者人身安全防護(hù)要點(diǎn),三、實(shí)驗(yàn)測量誤差,（一）量的測量 （二）測量中的誤差 （三）測量的精密度和準(zhǔn)確度 （四）如何提高測量結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度 （五）間接測量中的誤差傳遞,在實(shí)驗(yàn)中，任何一種測量結(jié)果總是不可避免地會有一定的誤差（或偏差）。為了得到合理的結(jié)果，要求實(shí)驗(yàn)工作者運(yùn)用誤差的概念，將所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差計(jì)算，正確表達(dá)測量結(jié)果的可靠程度。另一方面，可根據(jù)誤差分析去選擇最合適的儀器，或進(jìn)而對實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)。有關(guān)誤差的一些基本概念：量的測量、測量中的誤差、測量的精密度和準(zhǔn)確度、如何

23、提高測量結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度、間接測量中的誤差傳遞。,測量各種量的方法雖然很多，但從測量方式上一般可分為兩類：,直接測量,間接測量,將被測量的量直接與同一類量進(jìn)行比較的方法稱直接測量。若被測的量直接由測量儀器的讀數(shù)決定，儀器的刻度就是被測量的尺度，這種方法稱為直接讀數(shù)法。如：用米尺量長度，停表記時(shí)間，溫度計(jì)測溫度，壓力表測氣壓等等。當(dāng)被測的量由直接與這量的度量比較而決定時(shí)，這種方法叫比較法。如：用對消法測量電動勢，利用電橋法測量電阻，用天平稱量等等。,1.直接測量,（一）量的測量,許多被測的量不能直接與標(biāo)準(zhǔn)的單位尺度進(jìn)行比較，而要根據(jù)別的量的測量結(jié)果，通過一些公式計(jì)算出來，這種測量就是間接測量

24、。如：用粘度法測高聚物的相對分子質(zhì)量，就是用毛細(xì)管粘度計(jì)測出純?nèi)軇┖途酆衔锶芤旱牧鞒鰰r(shí)間，然后利用公式和作圖求得相對分子質(zhì)量的。再如：用旋光法測蔗糖水解的動力學(xué)常數(shù)，就是用旋光儀測出反應(yīng)隨時(shí)間進(jìn)行的旋光度，然后利用公式和作圖求其速率系數(shù)的。,在上述兩類測量方法中，直接讀數(shù)法一般較為簡單。在實(shí)際工作中，大多數(shù)測量問題是通過間接手段加以解決的。,2.間接測量,（一）量的測量,（二）測量中的誤差,由于外界條件的影響、儀器的優(yōu)劣以及感覺器官的限制，實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)只能達(dá)到一定的準(zhǔn)確度。任何一類測量中，都存在一定誤差（即測量值與真實(shí)值之間存在一定的差值）。對于完成每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，如能事先了解測量所能達(dá)到的準(zhǔn)確

25、程度，并在實(shí)驗(yàn)后科學(xué)地分析和處理數(shù)據(jù)的誤差，對提高實(shí)驗(yàn)水平有很大的幫助。首先，對于準(zhǔn)確度的要求，在各種情況下是很不相同的。要把測量的準(zhǔn)確度提高一點(diǎn)，對儀器藥品的要求往往要大大提高，付出較大的代價(jià)，故不必要的提高會造成人力和物力的浪費(fèi)；然而，過低的準(zhǔn)確度又會大大降低測量的價(jià)值。因此，對于測量準(zhǔn)確度的恰當(dāng)要求是極其重要的。,另外，了解誤差的種類、起因和性質(zhì)，就可幫助我們抓住提高準(zhǔn)確度的關(guān)鍵，集中精力突破難點(diǎn)。通過對實(shí)驗(yàn)過程的誤差分析，還可以幫助我們挑選合適條件。可見，在測量過程中誤差問題是十分重要的。如缺乏誤差的觀點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)者在測量過程中將帶有一定的盲目性，往往得不到合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。,根據(jù)誤差的性質(zhì)

26、和來源，測量誤差一般分為,系統(tǒng)誤差,偶然誤差(隨機(jī)),過失誤差,（二）測量中的誤差,1系統(tǒng)誤差,在相同條件下多次測量同一物理量時(shí)，測量誤差的大小和符號都不變；在改變測量條件時(shí)，它又按照某一確定規(guī)律而變化的測量誤差稱為系統(tǒng)誤差（或恒定誤差）。,其特點(diǎn),不具有抵償性，即在相同條件下重復(fù)多次測量，系統(tǒng)誤差無法相互抵消。,產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的諸因素是可以被發(fā)現(xiàn)和加以克服的。,系統(tǒng)誤差在測量過程中絕不能忽視，因?yàn)橛袝r(shí)它比偶然誤差要大出一個(gè)或幾個(gè)數(shù)量級。因此在任何實(shí)驗(yàn)中，都要求我們深入地分析產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的各種因素，并盡力加以排除，最好使它減少到無足輕重的程度。,（二）測量中的誤差,A、產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的因素,儀器構(gòu)

27、造不完善,儀器本身的精確度有限，如：儀器零位未調(diào)好，引進(jìn)零位誤差（如電導(dǎo)率儀）；指示的數(shù)值不正確，如溫度計(jì)、移液管、滴定管、壓力計(jì)、電表的刻度不準(zhǔn)確，天平砝碼不準(zhǔn)而又未經(jīng)校正，儀器系統(tǒng)本身的問題等等。,測量方法本身的影響,由于對測量中發(fā)生的情況沒有足夠的了解，或者由于考慮問題不周，以致一些在測量過程中實(shí)際起作用的因素，在測量結(jié)果表達(dá)式中沒有得到反映；或者所用公式不夠嚴(yán)格，以及公式中系數(shù)的近似性等等，都會產(chǎn)生方法誤差。,如：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算被測蒸氣的摩爾質(zhì)量時(shí)，由于實(shí)際氣體對理想氣體的偏差，不用外推法求得的摩爾質(zhì)量總比實(shí)際的摩爾質(zhì)量為大。,（二）測量中的誤差,1系統(tǒng)誤差,環(huán)境方面的影響,

28、儀器使用時(shí)環(huán)境因素如溫度、濕度、氣壓等，發(fā)生定向變化所引進(jìn)的誤差。如：在測折射率、旋光度、光密度時(shí)，體系沒有恒溫，由于環(huán)境溫度的影響，測量數(shù)據(jù)不是偏大就是偏小。,所用化學(xué)試劑純度不符合要求,測量者個(gè)人操作習(xí)慣的影響,如：記錄某一信號的時(shí)間總是滯后，有的人對某種顏色不敏感，滴定時(shí)終點(diǎn)總是偏高或偏低或讀數(shù)時(shí)眼睛的位置總是偏高或偏低等。,（二）測量中的誤差,1系統(tǒng)誤差,B、系統(tǒng)誤差的種類,不變系統(tǒng)誤差,可變系統(tǒng)誤差,不變系統(tǒng)誤差,如：使用某個(gè)250ml（其實(shí)際體積為252ml）容量瓶，在使用中由于未加校正而引入固定的+2ml的系統(tǒng)誤差。,在整個(gè)測量過程中，符號和大小固定不變的誤差稱為不變的系統(tǒng)誤差。

29、,又如：天平砝碼未經(jīng)校正等，均將引入不變的系統(tǒng)誤差。,（二）測量中的誤差,1系統(tǒng)誤差,可變的系統(tǒng)誤差是隨測量值或時(shí)間的變化，誤差值和符號也按一定規(guī)律變化的誤差。這種系統(tǒng)誤差和偶然誤差不同，其變化有規(guī)律，并可以被發(fā)現(xiàn)和克服?？勺兊南到y(tǒng)誤差在測量中是經(jīng)常存在的。,可變系統(tǒng)誤差,又如：電表指針回轉(zhuǎn)中心和刻度盤中心不同心，溫度計(jì)的毛細(xì)管不均勻等，所造成的誤差均屬于可變的系統(tǒng)誤差。,1系統(tǒng)誤差,（二）測量中的誤差,如：在精密測量中，溫度對測高儀刻度的影響是線性的：當(dāng)溫度越高時(shí)，測量結(jié)果的系統(tǒng)誤差就越大；另外，當(dāng)偏高的溫度一定時(shí)，測量值越大，由于溫度系數(shù)所造成的系統(tǒng)誤差也將按比例地增大。,C、系統(tǒng)誤差的判

30、斷,在系統(tǒng)誤差比偶然誤差更為顯著的情況下，可根據(jù)下列方法判斷是否存在系統(tǒng)誤差。,實(shí)驗(yàn)對比法,如改變產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的條件，進(jìn)行對比測量，可用以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差。這種方法適用于發(fā)現(xiàn)不變的系統(tǒng)誤差。,如：在稱量時(shí)存在著由于砝碼質(zhì)量不準(zhǔn)而產(chǎn)生的不變系統(tǒng)誤差。這種誤差多次重復(fù)測量未能被發(fā)現(xiàn)，只有用高一級精度的砝碼進(jìn)行對比稱量時(shí)，才能發(fā)現(xiàn)它。在測量溫度、壓力、電阻等物理量中都存在著同樣的問題。,1系統(tǒng)誤差,（二）測量中的誤差,數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)比較法,對同一物理量進(jìn)行二組（或多組）獨(dú)立測量，分別求出它們的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，判斷是否滿足偶然誤差的條件來發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差。,設(shè)第一組數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差為：X1、1，第二組數(shù)據(jù)的

31、平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差為：X2、2。當(dāng)不存在系統(tǒng)誤差時(shí)，有下列關(guān)系,1 =2.299710.00041,-(1),例1瑞利用不同方法制備氮?dú)?，發(fā)現(xiàn)有不同的結(jié)果。采用化學(xué)法（熱分解氮的氧化物）制備的氮?dú)?，其平均密度及?biāo)準(zhǔn)偏差為,1系統(tǒng)誤差,（二）測量中的誤差,根據(jù)（1）式判斷，兩組結(jié)果之間必存在著系統(tǒng)誤差；而且由于操作技術(shù)引起系統(tǒng)誤差的可能性很小。當(dāng)時(shí)，瑞利并沒有企圖使兩者之差變小，相反他強(qiáng)調(diào)兩種方法的差別，從而導(dǎo)致了瑞利等人后來發(fā)現(xiàn)了惰性氣體的存在。,由空氣液化制氮所得的平均密度及標(biāo)準(zhǔn)偏差為,2 =2.310220.00019,由于 =|1 -2 |=0.01051 且,1系統(tǒng)誤差,（二）測量中的誤

32、差,D、系統(tǒng)誤差的估算,在有些實(shí)驗(yàn)中，可估算由于改變某一因素而引入的系統(tǒng)誤差，這對于分析系統(tǒng)誤差的主要來源有參考價(jià)值。例如，在測定氣體摩爾質(zhì)量時(shí)，可推算由于采用理想氣體狀態(tài)方程而引入的系統(tǒng)誤差；用凝固點(diǎn)降低法測摩爾質(zhì)量時(shí)，可推算由于加入晶種而引起的系統(tǒng)誤差；在蔗糖轉(zhuǎn)化的動力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，可推算由于反應(yīng)溫度偏高所造成的系統(tǒng)誤差等。,例2在凝固點(diǎn)降低法測摩爾質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)中，估算由于累計(jì)加入晶種0.1g所造成的系統(tǒng)誤差。,1系統(tǒng)誤差,（二）測量中的誤差,2 = Kf(1000/Tf)(m2/m1),式中，M2為溶質(zhì)萘的摩爾質(zhì)量，m2為溶質(zhì)的質(zhì)量，,m1為溶劑苯的質(zhì)量。,微分上式，得,dM2 = M2(dm

33、1/m1),M2的理論值為128，實(shí)驗(yàn)中m1為22g，dm1為0.1g，,即由于加入0.1g晶種，使摩爾質(zhì)量M2產(chǎn)生+0.6的系統(tǒng)誤差。而該實(shí)際摩爾質(zhì)量M2的實(shí)際測量結(jié)果在124126之間。在實(shí)際測量中存在著-3左右的系統(tǒng)誤差。由此可見，加入溶劑晶種不是本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差的主要來源。,則 dM2 = 128(0.1/22) =0.6,1系統(tǒng)誤差,（二）測量中的誤差,例3在蔗糖轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)中，估算由于溫度偏高1K對速率常數(shù)k所引起的系統(tǒng)誤差。,由阿累尼烏斯公式 k =Aexp(-Ea/RT),實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度由298K偏高1K，活化能Ea=46024Jmol-1，常數(shù)R=8.314 JK-1mol-1，則

34、,k/k= Aexp(-Ea/RT2)- Aexp(-Ea/RT1)/Aexp(-Ea/RT1),= exp-Ea/R(1/T2-1/T1)-1,= exp-46024/8.314(1/298-1/299)-1 = 6.4%,即由于溫度偏高1K，將引起k值6%的系統(tǒng)誤差。可見，在動力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，恒溫十分重要，否則將引入較大的系統(tǒng)誤差。,1系統(tǒng)誤差,（二）測量中的誤差,E系統(tǒng)誤差的減小和消除,在測量過程中，如存在著較大的系統(tǒng)誤差，必須認(rèn)真找出產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的因素，并應(yīng)盡力設(shè)法消除或減小之。,消除產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的根源,從產(chǎn)生誤差的根源上消除系統(tǒng)誤差是最根本的方法。它要求實(shí)驗(yàn)者，對測量過程中可能產(chǎn)生系統(tǒng)誤

35、差的各種環(huán)節(jié)作仔細(xì)分析，找出原因并在測量前加以消除。為了防止儀器的調(diào)整誤差，在測量前要正確和嚴(yán)格地調(diào)整儀器。例如，天平的水平調(diào)整、測高儀的垂直度調(diào)整等。又如，為了防止測量過程中儀器零點(diǎn)變動，在測量開始和結(jié)束時(shí)，都要檢查零點(diǎn)。再如，為了防止經(jīng)長期使用導(dǎo)致儀器精度降低，就要定期進(jìn)行嚴(yán)格的檢定與維護(hù)。,1系統(tǒng)誤差,（二）測量中的誤差,如果系統(tǒng)誤差是由于外界條件變化引起的，應(yīng)在外界條件比較穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行測量。,采用修正法消除系統(tǒng)誤差,這種方法是預(yù)先將儀器的系統(tǒng)誤差檢定出來或計(jì)算出來，做出誤差或誤差曲線，然后取與誤差數(shù)值大小相同、符號相反的值作為修正值，進(jìn)行誤差修正。即,X真 = X測 + X修 -（2）,

36、如天平砝碼不準(zhǔn)，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行校核，確定每個(gè)砝碼的修正值。在稱量時(shí)就應(yīng)加上相應(yīng)砝碼的修正值，這就克服了稱量所造成的系統(tǒng)誤差，容量瓶、滴定管、移液管等容量儀器均可用水重量法求出各自的修正值。電阻、電容、電表、溫度計(jì)、壓力計(jì)等，也可用相應(yīng)的辦法求得修正值。,1系統(tǒng)誤差,（二）測量中的誤差,對消法消除系統(tǒng)誤差,這種方法要求進(jìn)行兩次讀數(shù)時(shí)出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差大小相等、符號相反。兩次測量值的平均值作為測量結(jié)果，以消除系統(tǒng)誤差。例如，由于儀器靈敏度的限制，測量儀器的旋扭由右邊調(diào)近測量值與由左邊調(diào)近測量值的結(jié)果往往不同。這時(shí)，可取兩個(gè)讀數(shù)的平均值作為測量值。,和系統(tǒng)誤差的計(jì)算一樣困難，很難找到一個(gè)普遍有效的方

37、法來消除系統(tǒng)誤差。這是因?yàn)樵斐上到y(tǒng)誤差的各個(gè)因素，沒有內(nèi)在的聯(lián)系。要克服它們，只能采用各個(gè)擊破的方法。,1系統(tǒng)誤差,（二）測量中的誤差,2偶然誤差（隨機(jī)誤差）,隨機(jī)誤差是指在實(shí)際相同條件下多次測量同一物理量時(shí)，其絕對值和符號都以不可預(yù)料的方式變化著的誤差。這是實(shí)驗(yàn)者不能預(yù)料的其它因素對測量的影響所引起的。在實(shí)驗(yàn)時(shí)即使采用了最完善的儀器、選擇了最恰當(dāng)?shù)姆椒ā⒔?jīng)過了十分精細(xì)的觀測，所測得的數(shù)據(jù)也不可能每次重復(fù)，在數(shù)據(jù)末尾的一或兩位上仍會有差別，即存在著一定的誤差。,例如，酸堿滴定時(shí)，各次滴加的毫升數(shù)為：38.37, 38.34, 38.40, 38.35,3 8.36。在滴加堿量的末位數(shù)上不能重復(fù)

38、，這是由于觀察滴定終點(diǎn)顏色的變化、滴定的快慢、讀數(shù)時(shí)的光線和位置等許多偶然因素所造成的。,（二）測量中的誤差,偶然誤差雖可通過改進(jìn)儀器和測量技術(shù)、提高實(shí)驗(yàn)操作的熟練程度來減小，但有一定的限度。所以說，偶然誤差它在實(shí)驗(yàn)中總是存在，無法完全避免。偶然誤差是由于相互制約、相互作用的一些偶然因素所造成的，它有時(shí)大、有時(shí)小、有時(shí)正、有時(shí)負(fù)，方向不一定，大小和符號一般服從正態(tài)分布（幾率分布）規(guī)律。如在同一條件下對,同一物理量多次測量時(shí)，會發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布符合一般統(tǒng)計(jì)規(guī)律。用曲線（誤差的正態(tài)分布曲線，如圖）表示。,（二）測量中的誤差,2偶然誤差,其函數(shù)形式為：,或,式中h稱為精確度指數(shù)，為標(biāo)準(zhǔn)誤差，h與的關(guān)系

39、為：,由圖可以看出曲線具有以下特征：,a.對稱性：絕對值相等的正誤差和負(fù)誤差出現(xiàn)的幾率幾乎相等，正態(tài)分布曲線以軸對稱。,（二）測量中的誤差,2偶然誤差,b.單鋒性：絕對值小的誤差出現(xiàn)的機(jī)會多，而絕對值大的誤差出現(xiàn)的機(jī)會則比較少。,c.有界性：在一定測量條件下的有限次測量值中，誤差的絕對值不會超過某一界限。,如以x代表無限多次測量結(jié)果的平均值，在消除了系統(tǒng)誤差的情況下，它可以代表真值，為無限多次測量所得的標(biāo)準(zhǔn)誤差。用統(tǒng)計(jì)方法分析可以得出，誤差在1內(nèi)出現(xiàn)的幾率是68.3%，在2內(nèi)出同的幾率是95.5%，在3內(nèi)出現(xiàn)的幾率是99.7%，可見誤差超過3所出現(xiàn)的幾率只有0.3%。因此如果多次重復(fù)測量中個(gè)別

40、數(shù)據(jù)的誤差絕對值大于3，則這個(gè)極端值可以舍棄。在一定測量條件下，其隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值將隨著測量次數(shù)的無限增加而趨向于零。,（二）測量中的誤差,2偶然誤差,因此，為了減小隨機(jī)誤差的影響，在實(shí)際測量中常常對一個(gè)量進(jìn)行多次重復(fù)測量以提高測量的精確度和再現(xiàn)性。即偶然誤差可采取多次測量，取平均值的辦法來消除，而且測量次數(shù)越多（在沒有系統(tǒng)誤差存在的情況下），平均值就越接近于“真值”。,除了系統(tǒng)誤差和偶然誤差之外，還有所謂“過失誤差”。這種誤差是由于實(shí)驗(yàn)者犯了某種不應(yīng)犯的錯誤所引起的，如標(biāo)度看錯、記錄寫錯、計(jì)算錯誤等。這種錯誤是無規(guī)律可尋的，在測量中要求實(shí)驗(yàn)者處處細(xì)心，才能避免。,3過失誤差,（二）測量中

41、的誤差,（三）測量的精密度和準(zhǔn)確度,1測量的精密度,在一定條件下對某一個(gè)量進(jìn)行n次測量，所得的結(jié)果為x1,x2,x3,xi,xn。其算術(shù)平均值為：,那么單次測量值xi與算術(shù)平均值x的偏差程度就稱為測量的精確度。它表示各測量值相互接近程度。精密度的表示方式一般有下列三種：,用平均誤差a表示：,用標(biāo)準(zhǔn)誤差表示：,用或然誤差p表示：,p = 0.6745,上述三種方式都可以用來表示測量的精確度，但在數(shù)值上略有不同，它們之間的關(guān)系是：,平均誤差的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算較簡便，但不能肯定離是偏高還是偏低，可能會將一些并不好的測量數(shù)據(jù)掩蓋住。在近代科學(xué)中，多采用標(biāo)準(zhǔn)誤差，其測量結(jié)果的精度常用（x）或（xa）來表示，或

42、a值越小，表示測量精密度越好。,pa= 0.67450.7941.00,（三）測量的精密度和準(zhǔn)確度,1測量的精密度,用相對誤差相對表示：,例對某種樣品重復(fù)做10次脈沖色譜測定，其出峰時(shí)間列表，試計(jì)算它的平均誤差和標(biāo)準(zhǔn)誤差，并正確表示測量結(jié)果。,（三）測量的精密度和準(zhǔn)確度,1測量的精密度,算術(shù)平均值 x=1465.8/10=146.6s 平均誤差 a=20.2/10=2.02s 標(biāo)準(zhǔn)誤差 =72.24/(10-1)=2.83s 其測量結(jié)果為（146.62.83）s。,平均偏差的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡便，但用這種誤差表示時(shí)，可能會把質(zhì)量不高的測量掩蓋住。標(biāo)準(zhǔn)偏差對一組測量中的較大誤差或較小誤差感覺比較靈敏，

43、因此它是表示精度的較好方法，在近代科學(xué)中多采用標(biāo)準(zhǔn)偏差。,（三）測量的精密度和準(zhǔn)確度,1測量的精密度,2測量的準(zhǔn)確度,在定義上，測量準(zhǔn)確度與測量精確度是有區(qū)別的。準(zhǔn)確度是指測量值偏離真值的程度；而精確度是指測量值偏離平均值的程度。,測量的準(zhǔn)確度定義為：,式中n為測量次數(shù)，xi為第i次的測量值，x真為真值。,由于在大多數(shù)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，真值x真是我們要求測定的結(jié)果，而x真難以得到，因此b值就很難算出。但一般可近似地用標(biāo)準(zhǔn)值x標(biāo)來代替x真（x標(biāo)是用其它更可靠方法測出的值，也可用文獻(xiàn)手冊查得的公認(rèn)值代替）。此時(shí)，測量的準(zhǔn)確度可近似地表示為：,（三）測量的精密度和準(zhǔn)確度,必須指出，一個(gè)精密度很好的測量

44、，其準(zhǔn)確度不一定很好，但要得到高準(zhǔn)確度就必須有高精密度的測量來保證。例如，甲、乙、丙三人同時(shí)測定某一個(gè)量，各測25次，其測定結(jié)果如圖(示意圖)所示：從圖可以看出，甲的測量結(jié)果精密度和準(zhǔn)確度都高；乙的測量精密度雖高，但準(zhǔn)確度低；丙的測量結(jié)果精密度和準(zhǔn)確度均低。,（三）測量的精密度和準(zhǔn)確度,2測量的準(zhǔn)確度,（四）如何提高測量結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度,1盡量消除或減小可能引進(jìn)的系統(tǒng)誤差,首先應(yīng)判斷一下測量結(jié)果是否存在系統(tǒng)誤差。一般可采取以下方法：,當(dāng)測量次數(shù)n15時(shí)，若x- x標(biāo) a，或n5時(shí)，x- x標(biāo) 1.73a ，此時(shí)測量精密度也有可符合要求，但測量結(jié)果的準(zhǔn)確度差，說明測量過程中存在系統(tǒng)誤差。,例

45、用阿貝折光儀測定水的折光率15次，得到nD20數(shù)據(jù)如下：,1.33293 1.33296 1.33293 1.33295 1.33293 1.33295 1.33291 1.33293 1.33292 1.33294 1.33290 1.33294 1.33292 1.33289 1.33296,由手冊查得20時(shí)水的折光率文獻(xiàn)值為1.33296，試計(jì)算測量的精密度（用平均誤差表示）和準(zhǔn)確度，并分析研究測量的系統(tǒng)誤差。,首先應(yīng)計(jì)算折光率的算術(shù)平均值：,然后根據(jù)平均誤差的計(jì)算公式計(jì)算測量的精密度a值:,其測量準(zhǔn)確度b也可算出，即：,（四）如何提高測量結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度,所以x- x真=1.332

46、93-1.33296=0.00003 a,從以上計(jì)算可看出存在測量的系統(tǒng)誤差。,產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因如前所述，故應(yīng)尋找具體原因采取相應(yīng)措施，加以消除。譬如，提高所用試劑的純度，或改進(jìn)測量方法；或選用合適的儀器等。選用儀器必須按實(shí)驗(yàn)要求確定所用儀器的類型、規(guī)格。儀器的精度不能劣于實(shí)驗(yàn)要求的精度，但也不必過分優(yōu)于實(shí)驗(yàn)要求的精度。,容量儀器和天平等分析儀器的精密度參照分析化學(xué)內(nèi)容。,溫度計(jì)，一般取其最小分度值的1/10或1/5作為其精密度。例如，1刻度的溫度計(jì)的精密度估讀到0.2，1/10分度的溫度計(jì)的精密度估讀到0.02。,（四）如何提高測量結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度,儀表，可按其說明書中所述準(zhǔn)確度來估計(jì)

47、。例如，1.0級電表的準(zhǔn)確度為其最大量程值的1%；0.5級電表的準(zhǔn)確度為其最大量程的0.5%。儀表的精密度不可貿(mào)然認(rèn)為就等于其最小分度值的1/5或1/10，其新舊程度對精密度的影響也較大，最好定期進(jìn)行標(biāo)定。,2縮小測量過程中的隨機(jī)誤差,在相同條件下，進(jìn)行多次重復(fù)測量，當(dāng)測量值x近于正態(tài)分布時(shí)，可取該條件下的一組數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值x，作為初步的測量結(jié)果。,（四）如何提高測量結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度,72,3置信界限和可疑數(shù)據(jù)的舍棄,根據(jù)前述概率理論，在無限多次的重復(fù)測量中，如果個(gè)別測量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差超過3時(shí)，即可將這個(gè)極端值舍棄。但是，實(shí)際測量次數(shù)總是有限的，這時(shí)用上述處理方法就不夠合適。那么如何從少數(shù)

48、幾個(gè)測量值中舍棄某個(gè)可疑值呢？我們可采用置信界限來分析測量值的可靠程度。,置信界限就是在n次測量的平均值x上下定出個(gè)范圍，可記作：xt/n，t為校正系數(shù)，稱t值。我們可以有把握地認(rèn)為“真值”x真，將落在這個(gè)范圍內(nèi)。所謂有把握，就是置信度。譬如說有90%的置信度，這就意味著：在無系統(tǒng)誤差的前提下，通過n次測量，x真落在xt/n范圍內(nèi)的可能性為90%。t值可以根據(jù)所需要的置信度大小以及參加求平均值的測量次數(shù)，從下面t值表中選取。,（四）如何提高測量結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度,t值表P13表I-3-2,從t值表中可以看出，當(dāng)置信度指定時(shí)，測量次數(shù)愈多，其置信界限愈小，即測量平均值x愈準(zhǔn)確。,在有限次（或次

49、數(shù)不多）的測量中，對個(gè)別可疑數(shù)據(jù)，如何決定其取舍呢？首先在求算平均值和平均偏差時(shí)，先不考慮有懷疑的數(shù)據(jù)，然后再將可疑數(shù)據(jù)與平均值比較，如果它與平均值之差比平均偏差大四倍以上，則可舍棄。不過，每五個(gè)數(shù)據(jù)最多只能舍棄一個(gè)，而且不能舍棄那些有兩個(gè)或兩個(gè)以上相互一致的數(shù)據(jù)。,（四）如何提高測量結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度,從表中數(shù)據(jù)得出，無可疑數(shù)據(jù)的平均值和平均偏差分別為27.1和0.1，而可疑數(shù)據(jù)與平均值的偏差是0.7，大于平均偏差0.1的四倍，因此應(yīng)舍棄之。,例,設(shè)測量次數(shù)在3次至10次之間，還可采用Q值檢驗(yàn)法來決定數(shù)據(jù)的取舍。例如，按一定時(shí)間間隔讀得25.09，24.95，24.98，25.03，24.

50、78，25.11，25.04。,（四）如何提高測量結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度,24.78和25.11這兩個(gè)數(shù)據(jù)可否舍棄？按Q值法需將數(shù)據(jù)按大小依次排列，以最大值與最小值之差作為分母，可疑值與其相鄰數(shù)值之差作為分子，其比值即稱Q計(jì)算值。,Q計(jì)算=(25.11-25.09)/(25.11-24.78)=0.02/0.33=0.06,Q計(jì)算=(24.95-24.78)/(25.11-24.78)=0.17/0.33=0.52,將Q計(jì)算值與表的Q值比較，前者0.06小于7次測量時(shí)的Q值，25.11這個(gè)數(shù)據(jù)應(yīng)予保留，而后者介于Q0.90和Q0.95之間。這意味著，若測量結(jié)果的置信度要達(dá)到95%，則0.52Q0

51、.907=0.51，則可以舍棄。,（四）如何提高測量結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度,表I-3-3(P14) 取舍測量的Q值表,還有一種方法,可用于五次以上的重復(fù)測量.其方法是舍棄其中最大和最小的那兩個(gè)數(shù)據(jù).這樣,通過上述方法的處理,可使測量結(jié)果更為可靠。,（四）如何提高測量結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度,77,四、測量結(jié)果的正確記錄和有效數(shù)字,測量的誤差問題緊密地與正確記錄測量結(jié)果聯(lián)系在一起，由于測得的物理量或多或少都有誤差，那么一個(gè)物理量的數(shù)值和數(shù)學(xué)上的數(shù)值就有著不同的意義。如：,數(shù)學(xué)上 1.65=1.65000 物理上 (1.650.01)m(1.65000.0001)m,78,因?yàn)槲锢砹康臄?shù)值不僅能反映出量

52、的大小、數(shù)據(jù)的可靠程度，而且還反映了儀器的精確程度和實(shí)驗(yàn)方法。如(1.650.01)m可用普通米尺測量，而(1.65000.0001)m則只能采用更精密的儀器。因此，物理量的每一位都是有實(shí)際意義的。有效數(shù)字的位數(shù)就指明了測量精確的幅度，它包括測量中可靠的幾位和最后估計(jì)的一位數(shù)。,與有效數(shù)字相關(guān)的一些規(guī)則和概念：,四、測量結(jié)果的正確記錄和有效數(shù)字,79,（1）誤差（絕對偏差和相對偏差）一般只有一位有效數(shù)字，至多不超過二位。,四、測量結(jié)果的正確記錄和有效數(shù)字,（2）任何一物理量的數(shù)據(jù)，其有效數(shù)字的最后一位，在位數(shù)上應(yīng)與誤差的最后一位劃齊，如 1.650.01（正確） 1.6510.01（縮小了結(jié)果

53、的精確度） 1.60.01（擴(kuò)大了結(jié)果的精確度）,（3）有效數(shù)字的位數(shù)越多，數(shù)值的精確程度也越大，即相對偏差越小，如 （1.650.01）m，三位有效數(shù)字，相對偏差0.6%（1.65000.0001)m，五位有效數(shù)字，相對偏差0.006%。,80,（4）有效數(shù)字的位數(shù)與十進(jìn)位制單位的變換無關(guān)，與小數(shù)點(diǎn)的位數(shù)無關(guān)，如 （1.650.01）m與（1651）cm二者完全一樣，反映了同一個(gè)實(shí)際情況，都有0.6%的誤差。但在另一種情況下，例如158000這個(gè)數(shù)值就無法判斷后面3個(gè)“0”究竟是用來表示有效數(shù)字的，還是用以標(biāo)志小數(shù)點(diǎn)位置的。為了避免這種困難，常常采用指數(shù)表示法。例如158000若表示三位有效

54、數(shù)字，則可寫成1.58105，若表示四位有效數(shù)字，則可寫成1.580105。又如0.000000165只有三位有效數(shù)字，則可寫成1.6510-7。,四、測量結(jié)果的正確記錄和有效數(shù)字,所以指數(shù)表示法不但避免了與有效數(shù)字的定義發(fā)生矛盾，也簡化了不起數(shù)值的寫法，便于計(jì)算。,81,（5）若第一位的數(shù)值等于或大于8，則有效數(shù)字的總位數(shù)可以多算一位，例如9.15雖然實(shí)際上只有三位有效數(shù)字，但在運(yùn)算時(shí)，可以看作四位。,（8）加減運(yùn)算時(shí)，將各位數(shù)值列齊，對舍去的數(shù)，可先按四舍五入進(jìn)位，后進(jìn)行加減運(yùn)算，如,四、測量結(jié)果的正確記錄和有效數(shù)字,（6）計(jì)算平均值時(shí)，若為4個(gè)數(shù)或超過4個(gè)數(shù)相平均，則平均值的有效數(shù)字位數(shù)

55、可增加一位。,（7）任何一個(gè)直接量度值都要記到儀器刻度的最小估計(jì)讀數(shù)，即記到第一位可疑數(shù)字。如用滴定管時(shí)，最小刻度數(shù)為0.1ml，它的最后一位估讀數(shù)要記到0.01ml。,82,0.254 21.2 21.21 +) 1.23 -) 0.2234 22.7 20.99,數(shù)據(jù)是表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要方式之一。因此要求實(shí)驗(yàn)者將測量得到的數(shù)據(jù)正確地記錄下來，加以整理、歸納和處理，并正確表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果所獲得的規(guī)律。,四、測量結(jié)果的正確記錄和有效數(shù)字,乘除運(yùn)算時(shí)，所得的積或商的有效數(shù)字，應(yīng)以各值中有效數(shù)字位數(shù)最少的值為標(biāo)準(zhǔn)，如 2.30.524=1.2 5.322.801=1.90 用對數(shù)運(yùn)算時(shí)，對數(shù)尾部的位數(shù)

56、應(yīng)與真數(shù)的有效數(shù)字相等。,83,五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表達(dá),實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表示法主要有三種方式： 列表法、作圖法和方程式法。,1、列表法,在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，多數(shù)測量至少包括兩個(gè)變量，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，選出自變量和應(yīng)變量，將兩者的對應(yīng)值列成表格。,數(shù)據(jù)表簡單易作，不需要特殊工具，而且由于在表中所列的數(shù)據(jù)已經(jīng)過科學(xué)整理，有利于分析和闡明某些實(shí)驗(yàn)結(jié)果的規(guī)律性，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果可獲得相互比較的概念。,84,（2）在表的每一行或每一列應(yīng)正確寫出表頭，由于在表中列出的通常是一些純數(shù)（數(shù)值），因此在置于這些純數(shù)之前或之首的表示也應(yīng)該是一純數(shù)。即應(yīng)當(dāng)是量的符號A除以其單位的符號A，即A/A。如V/ml；或者應(yīng)該是一個(gè)數(shù)的量，如K；或

57、者是這些純數(shù)的數(shù)學(xué)函數(shù)，如ln(p/MPa)；,五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表達(dá),使用列表法時(shí)應(yīng)注意：,（1）每一個(gè)表開頭都應(yīng)寫出表的序號及表的名稱；,（3）表中的數(shù)值應(yīng)用最簡單的形式表示，公共的乘方因子應(yīng)放在表頭注明；,85,（4）在每一行中的數(shù)字要排列整齊，小數(shù)點(diǎn)應(yīng)對齊；,五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表達(dá),（5）直接測量得到的數(shù)值可與處理的結(jié)果并列在一張表中，必要時(shí)應(yīng)在表的下面注明數(shù)據(jù)的處理方法（運(yùn)算公式）或數(shù)據(jù)的來源；,（6）表中所有數(shù)值的填寫都必須遵守有效數(shù)字規(guī)則。有時(shí)可以將長的組合單位用一個(gè)簡單的符號來代表，應(yīng)在表的下面說明符號的含義。,86,2、作圖法,利用圖形表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有許多好處： 能直接顯示出數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，像

58、極大、極小、轉(zhuǎn)折點(diǎn)等；能夠利用圖形作切線、求面積，可對數(shù)據(jù)作進(jìn)一步處理。,根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)，作出函數(shù)間相互關(guān)系的曲線，然后找出與某函數(shù)相應(yīng)的物理量的數(shù)值。如：在溶解熱的測定中，根據(jù)不同濃度下的積分溶解熱曲線，可以直接找出該鹽溶解在不同量的水中所放出的熱量。,A、作圖法的應(yīng)用,五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表達(dá),（1）求內(nèi)插值,87,在某些情況下，測量數(shù)據(jù)間的線性關(guān)系可外推至測量范圍以外，求某一函數(shù)的極限值，此種方法稱為外推法。如：強(qiáng)電解質(zhì)無限稀釋溶液的摩爾電導(dǎo)率m 的值，不能由實(shí)驗(yàn)直接測定，但可直接測定濃度很稀的溶液的摩爾電導(dǎo)率，然后作圖外推至濃度為0，即得無限稀釋溶液的摩爾電導(dǎo)率m。,（2）求外推值,五、實(shí)

59、驗(yàn)數(shù)據(jù)表達(dá),88,從曲線的斜率求函數(shù)的微商在數(shù)據(jù)處理中是經(jīng)常應(yīng)用的。如：利用積分溶解熱的曲線作切線，從其斜率求出某一指定濃度下的微分沖淡熱。再如：動力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，丙酮碘化反應(yīng)測定不同時(shí)間的透光率，換算成濃度，作濃度與時(shí)間的圖形，得一曲線，再作某一時(shí)刻的切線，可以得到該時(shí)刻的反應(yīng)速率，進(jìn)而求反應(yīng)級數(shù)等。,（3）作切線，以求函數(shù)的微商,五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表達(dá),89,若函數(shù)和自變數(shù)有線性關(guān)系 y = mx+b 則以相應(yīng)的x和y的實(shí)驗(yàn)數(shù)值（xi,yi）作圖，作一條盡可能連結(jié)諸實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的直線，由直線的斜率和截距，可求出方程式中m和b的數(shù)值來。對指數(shù)函數(shù)可取其對數(shù)作圖，則仍為線性關(guān)系。如：反應(yīng)速率常數(shù)k與活化能Ea的關(guān)系式 k =Zexp(-Ea/RT) 若根據(jù)不同溫度T下的k值，作lnk對1/T的圖，則可得一條直線，由直線的斜率和截距，可分別求出活化能Ea和碰撞頻率Z的數(shù)值。其他的非線性函數(shù)關(guān)系經(jīng)過線性變換，也可作類似的處理。,（4）求經(jīng)驗(yàn)方程,五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表達(dá),90,如：在求電量時(shí)，只要以電流和時(shí)間作圖，求出曲線所包圍的面積，即得電量的數(shù)值。 再如：差熱分析實(shí)驗(yàn)得出的溫差與時(shí)間圖，由峰曲線下的面積可求焓變