化工原理实验
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2.2 实验数据的采集

由于实验的测量仪表、使用方法、实验者和周围环境等的客观差异,使得实验的测量值和客观的真实值之间总存在一定的差异。为了减小这种差异,提高实验的精度,需要对实验产生的误差进行计算和检验。因此,实验者必须做好实验预习、实验操作和数据读取三方面的工作,以减小实验误差。

2.2.1 实验预习

预习是做好实验的必要条件,它可以帮助学生理解实验原理,了解实验内容、操作步骤以及实验注意事项,准确了解所要测定的变量和参数,以便顺利完成实验,达到较好的教学效果。预习后需要书写预习报告,拟定实验方案,具体要求如下:

①了解实验目的、要求以及实验原理;

②了解实验流程、设备操作步骤及有关注意事项;

③按照实验指导书要求,了解应测量的实验数据及其方法;

④对设备结构、测量仪表进行资料查询,熟悉实验中仪表和设备的使用方法;

⑤画出原始实验数据记录表格,了解实验数据的误差和回归方法;

⑥要分组分工。化工原理实验往往需要几位同学相互配合,协同操作。因此,在实验前,要分组,组内应适当分工,明确各自要求,共同完成实验。

预习结束后,指导教师要根据实验原理、实验内容、操作步骤及注意事项等逐项进行考察,考察通过后才能进行实验操作。

2.2.2 实验操作

实验操作的目的是为了准确获取实验数据。正确进行实验操作,是实验数据采集的重要步骤,是成功做好实验的关键,实验者必须认真按以下程序进行。

①操作开始前,应检查实验所需仪器、设备是否齐全和完好,除固定安装的设备外,其余仪器均由实验组长向实验老师借用,实验结束后应如数、完好归还。对于转动的动力设备,如离心泵、压缩机等,更需注意检查有无异常声音和严重发热现象,以保证设备正常运转及操作人员的人身安全,保障实验的顺利完成。

②操作过程中,必须严格遵照实验操作规程、操作步骤及操作注意事项进行。若在操作过程中发现问题、发生故障时,应及时向指导教师及实验室工作人员报告,及时处理。

③在实际操作中,测取数据需要分工进行。为使实验小组内的学生全面了解和参与实验,每项操作完成后,应将分工岗位进行适当的交换,使之受到较全面的训练。换岗操作应在指导老师的监督下进行。

④正确测取实验数据,注意数据的有效性、准确性和重现性。应特别注意,只有正确完成一组数据的测量后,方能改变操作条件,进行另一组数据的测量。

⑤实验数据全部测取完,经指导教师检查通过后,方能结束实验。归还所借仪表、仪器,恢复设备原始状态。

⑥使学生养成仔细观察实验现象,从实验中发现问题、分析问题、解决问题,以培养自己严谨的科学工作作风和良好的科学实验习惯。

2.2.3 数据读取

做好实验记录,正确读取实验数据是实验操作的重要步骤。实验数据同实验结果紧密相关,规范地记录好实验数据,是防止实验数据出现过失误差(如漏记、误记等),减小随机误差的有效方法。其步骤及要求如下。

①实验操作开始之前应画好实验数据记录表格,表格中应标明各项物理量的名称、符号及单位。实验记录要求完整、准确、条理清楚。

②实验数据一定要在现象稳定后才读取、记录。在工程中,热量和质量的传递需要一定时间才能使整个传递过程达到某一稳定状态。所以对稳态的实验过程,测取实验数据一定要在稳态条件满足后方可读取数据,条件改变后,就应在新的条件稳定后才能读取并记录数据。只有这样,数据才具有真实对应的关系。由于测试仪表存在滞后现象,条件改变后往往需要一段时间的稳定过程,不能一改变条件就读取数据,这样所测数据的可靠性较差。

③同一条件下至少要读取两次数据,且只有当两次读数相近时,才能改变操作条件继续进行实验。实验测取的数据,应及时进行复核,以免发生读数或记录数据的错误。如果读数和记录是两人分头进行的,则记录数据的同时还需重复读数。

④数据记录必须真实地反映仪表的精度。认真观察仪表指示的量程、分度单位,记录数据准确到仪表上最小分度以下1位数,并注明单位。例如,某温度计的最小分度为1℃,在某一条件下的读数为20.6℃,不能记为21℃;若温度读数刚好为20℃时,则应记录数据为20.0℃,而不能记为20℃。

⑤记录数据要以实验时的实际读数为准,如规定的水温为40.0℃,而读数时实际水温为40.5℃,就应读记为40.5℃。如果数据稳定不变时,每次读数都应记录,不留空格。如果因故漏记了数据,则应留出相应的空格。

⑥实验过程中,如果数据出现异常情况或者有明显误差时,应及时向老师反映,并在备注栏中加以说明。

⑦读取数据后,应立即将该数据和前次数据及其他相关数据加以比较,分析相互关系是否合理。如果发现有不合理情况出现,应立即研究原因,以便及时发现问题并加以处理。读取数据后,还应根据事先拟定的数据采集方案,检查是否漏采数据,以减少工作反复。读取数据后,尤其应注意实验点的选择是否合理,合理地选择实验点能正确地反映各变量之间的关系,使绘图时各数据点分布更加合理。

⑧坚持实事求是的原则,严禁自拟或更改实验测试的原始数据。