Python在物理化学实验数据处理中的应用

王强**，刘佳节，黄雪莉，买买提江·依米提，黄河，张迎霜

（新疆大学化工学院，新疆  乌鲁木齐 830017）

摘  要：通过仪器测定所得大量实验数据来揭示客观规律是物理化学实验的特色，而对数据进行处理分析是这门课的难点。有鉴于此，本文以燃烧热测定为例讨论了如何运用Python处理物理化学实验数据。将Python程序直接用于实验数据处理，能够快速、准确、高效地得到雷诺曲线、蔗糖燃烧热及相对误差等，并通过对关键代码的修改，能将程序扩展到其他实验应用中，进一步通过第三方库将其转化成脱离语言环境、且能够在操作系统使用的软件。Python程序应用于物理化学数据处理中能为实验的高效进行提供切实的保障，具有较好的普适性和应用性，同时能够激发学生的创新能力和培养学生理论与实践相结合的应用能力。

关键词：物理化学；Python；燃烧热；实验数据处理；

物理化学实验课是化学及化工专业本科生的必修课，是继无机、分析化学以及大学物理实验课后开设的一门基础实验课，是化学及化工专业实验教学培养体系中的重要组成部分^[1]。其教学目的和任务主要是：巩固并加深对物理化学概念和理论的理解，熟练掌握物理化学实验的基本方法、实验技术及各类常用的实验仪器构造、原理和使用方法，学会正确观察记录实验现象和数据、能够运用相关软件处理实验数据、分析结果、撰写报告。通过解决实际问题，锻炼学生的创新能力和综合素质，认真、严谨、求真务实的科学精神，为学生今后学习和工作、毕业论文设计及独立开展科学研究打下坚实的基础。

作为一种精密、科学、系统的实验，物理化学实验具有精确性与严谨性等特点^[2]。一方面，通过实验仪器多次测定，可读出较多的数据；另一方面，实验数据计算的重复性和复杂性使得在进行数据处理时需要耗费大量的时间和精力。以往常采用Matlab等数据处理软件对实验数据进行分析处理，有部分高校开设这门课程，指导学生利用其进行数据处理。然而，该软件需购买许可证才能得以使用^[2]。Python是一种开源编程语言，兼容众多平台，由吉多·范罗苏姆于1989年创建，它因为具有许多完整功能的第三方库，简化了很多不必要的符号，所以在编程时无需编写过多的代码，只需表明关键字和运算关系，且没有复杂的语法结构，着重关注如何解决问题，即可高效地完成任务。Python因其简单易懂，易于学习，可读性强等优点被广泛用于数据科学、人工智能和机器学习等领域，受到广大开发人员欢迎。

利用Python第三方库对实验数据进行处理可以避免重复且繁琐的单一计算过程，并将结果可视化展示。通过将复杂的计算过程编写为代码，并交由计算机完成运算，大大提高了实验效率。基于此，本文以燃烧热测定实验为例，展示如何运用Python处理实验数据，以此来阐述Pyhton在物理化学实验中应用潜力。

Python在物理化学实验数据处理中的应用.pdf