Проведение химического эксперимента неизбежно связано как с предварительными расчетами, так и с математической обработкой результатов измерений сделанных в ходе эксперимента. Начальные представления о характере таких вычислений должны получать и учащиеся в ходе изучения школьного курса химии. Наконец, потребность математической обработки данных возникает и у учителя химии в процессе его работы. Все эти задачи в настоящее время рационально решать с помощью компьютера.

Существуют два вида программ для обработки экспериментальных данных: частные программы, для какого-то определенного вида исследований (программы обработки данных ГЖХ, спектроскопических данных), и общие - позволяющие проводить часто встречающие математические операции независимо от характера исходных данных. Из последних наибольшее применение получил табличный процессор Microsoft Excel для Windows. Возможности этой программы позволяют не только хранить данные в табличной форме, но и производить сложные математические расчеты, создавать диаграммы и иллюстрации.

Задача: вспомнить основные приемы работы с Excel в ходе решения конкретной химической проблемы.

Определение термодинамических характеристик возгонки кристаллического кремния и энергии связи Si-Si в нем по давлению насыщенного пара кремния при различных температурах.

Уравнение процесса: Si_(кр) ↔ Si_(г)

Константа равновесия этого процесса K_p = p(Si_(г)) связана с энергией Гиббса:

RTlnK_p = -ΔG.

Т.о. зная давление насыщенного пара при какой-либо температуре, можно рассчитать ΔG для этой температуры. (Предварительно надо перейти к абсолютной температуре, к давлению в атмосферах и найти lg(p)). ΔG связано с ΔH и ΔS:

ΔG = ΔH-TΔS

В этом уравнении два неизвестных ΔH и ΔS. Однако, используя то, что они мало зависят от температуры, можно считать, что зависимость ΔG от температуры линейная. Коэффициенты линейной зависимости определяем, используя МНК (метод наименьших квадратов). Коэффициенты в уравнении прямой y = a + bx, определяются по формуле
где n - число измерений,

Значит для каждой температуры надо посчитать х², у², ху, их суммы, выражения U², UV, V², и затем а и b. Зная а и b определяем ΔH, ΔS и ΔG₂₉₈.

В кристалле кремния на каждый атом приходится 2 связи, т.е. при возгонке моля кремния рвутся 2 моля связей. Таким образом E связи = ΔH/2 в кДж/моль. Чтобы перейти эв/атом надо учесть число Авогадро и соотношение между эв и джоулем.

Исходные данные хранятся в файле Sil0.xls, ячейки, которые нужно заполнить в ходе работы, выделены желтой заливкой (исходный файл).

Запуск Excel традиционный для других приложений Windows, пиктограмма Excel находится обычно в программной группе Microsoft Ofice.

Окно Excel содержит привычные для Windows меню, панели инструментов, хотя некоторые кнопки на них специфичны.

Процедуры сохранения, открытия документов Excel аналогичны процедурам работы с файлами в других приложениях Microsoft Ofice. Файлы документов имеют расширение xls.

Документ Excel называется Книга, состоит из нескольких листов, которые можно перелистывать, используя ярлычки с названиями. Листы можно удалять, добавлять, переименовывать и т.п.

Рабочее поле листа Excel представляет собой таблицу, состоящую из колонок и строк. Ячейки таблицы обозначаются буквами колонок и цифрами строк, например В12. Это обозначение называется адресом ячейки. Одна из ячеек обычно выделена жирной рамкой это активная ячейка. Адрес активной ячейки представлен в адресном поле. Сделать ячейку активной можно, щелкнув по ней мышкой, при этом в адресном поле появится новый адрес.

Особенностью Excel является строка формул, которая показывает истинное содержание текущей ячейки и позволяет его редактировать (хотя это можно делать и непосредственно в ячейке).

I Запустите Excel, рассмотрите элементы рабочего окна. Откройте файл Sil0.xls и сохраните его как Sil1.xls (тем самым создаем копию)

Выбор листа. Нужный лист выбирают щелчком по его ярдычку. Можно работать с группой листов, выбрав их с помощью мышки и клавиши Shift. При этом надо быть осторожным, т.к. ввод данных на одном листе может испортить содержимое других.

Перемещение или копирование листов в книге. Выберите лист или листы, которые следует переместить или скопировать. Чтобы переместить листы, перетащите их ярлычки на новое место. Чтобы скопировать листы, перетащите их ярлычки на новое место, удерживая нажатой клавишу Ctrl.

Вставка листа. Чтобы вставить отдельный лист, выполните команду меню Вставка - Лист .

Переименование листа. Дважды щелкните по ярлычку листа, который следует переименовать, при этом прежнее название выделится, его можно удалить и ввести новое название. Чтобы закончить ввод надо нажать Enter или щелкнуть мышкой по любой ячейке

Удаление листов из книги. Выберите листы, которые следует удалить, затем выберите команду меню Правка - Удалить лист.

Для работы с листами удобно использовать контекстное меню, которое раскрывается при щелчке правой кнопкой мышки на ярлычке Листа.

I Переставьте на первое место Лист 1. Дайте листам книги имена Данные, МНК, Результат. Добавьте в книгу еще один Лист, поместите его в конец книги и назовите Разное. Сохраните файл.

Ячейки.

Одна из ячеек листа является активной – она выделяется жирной рамкой, в нее производится ввод с клавиатуры, с ней можно работать через контекстное меню или панель инструментов. Можно выделить область ячеек и работать с ними одновременно. Для того, чтобы выделить несколько ячеек в разных местах листа используйте мышку и клавишу Ctrl.

Колонки и строки листа можно выделять, щелкая мышкой по их заголовкам. Используя контекстное меню можно работать с выделением, удалять строки и колонки, добавлять новые, очищать содержимое, копировать, форматировать и т.п. Так, для добавления нескольких строк/колонок нужно выделить необходимое число строк/колонок и выполнить команду контекстного меню Добавить ячейки.

Размеры ячеек можно изменять, изменяя ширину колонок или высоту строк. Для этого указатель мышки наводится на границу между заголовками колонок. При этом появляется двухсторонняя стрелка, что показывает, что за границу можно взяться и потащить в нужном направлении.

Группу выделенных ячеек можно объединить, используя соответствующую кнопку на панели инструментов или меню Формат Ячейки - Выравнивание.

В ячейках Листа может находиться текст, числа, формулы и другие объекты

I На листе Данные активизируйте ячейку Е1, Попробуйте выделить колонку Е, строчку 10, интервал ячеек В2:E10. Добавьте две строки в начало листа

Щелкните по нужной ячейке, при этом ее содержимое отразится в строке формул. Наберите число или текст и нажмите клавишу Enter. При этом старое содержимое ячейки заменяется на новое. Может показаться, что длинная текстовая строка занимает несколько ячеек (А1,В1,С1 и т.д.). Однако вся она находится в ячейке А1. Если щелкнуть по ячейке В1, строка формул покажет, что ячейка пуста. Если в эту ячейку что-нибудь ввести, текст ячейки А1 будет виден лишь в пределах границ ячейки. Для того, чтобы увидеть его целиком можно:

• раздвинуть границы ячейки
• установить флажок “Переносить по словам” на вкладке "Выравнивание" формата ячеек
• объединить ячейки

Чтобы начать в ячейке новую строку, нажмите комбинацию клавиш Alt+Enter.

Коррекция содержимого ячейки. Выберите ячейку, затем щелкните по сроке формул в нужном месте и исправьте ошибку. Нажмите Enter. Можно проводить редактирование непосредственно в ячейке, для этого входят в нее двойным щелчком.

Текст можно форматировать обычными приемами, используя панель инструментов Форматирование или меню Формат - Ячейки (вкладка "Шрифт").

I Лист Данные. Активизировать ячейку Е1, ввести свою фамилию. Используя панель инструментов, меню, установить для этой ячейки шрифт Times New Roman, 16, Ж, К Сохраните файл .

Число в Microsoft Excel может состоять только из следующих символов:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 + - ( ) , / $ % . E e

Для ввода отрицательных чисел перед числом вводится знак минус. Знаки плюс (+) можно не вводить, так как они игнорируются. Для разделения целой и дробной частей десятичного числа используется, в зависимости от настроек, точка или запятая. Чтобы не ошибиться, лучше использовать клавишу разделителя на правой части клавиатуры («клавиатуре калькулятора»). При ошибке число может быть интерпретировано как дата. Все другие комбинации, состоящие из цифр и нецифровых символов, интерпретируются как текст.

Можно вводить смешанные числа. (1,5 можно ввести как 1 1/2) и рациональные дроби. Их тоже необходимо вводить как смешанные числа, чтобы избежать интерпретации их как даты; например, для ввода одной второй вводите 0 1/2.

Очень большие или маленькие числа вводятся в экспоненциальной форме, например 2*10⁵ вводится как 2е5, или 6,25*10^-12 – как 6,25е-12. Следует учитывать что е – буква английской раскладки, она может вводиться на любом регистре.

Введенные числа выравниваются в ячейке по правому краю, а текст по левому. Чтобы изменить выравнивание используйте панель инструментов или меню Формат - Ячейки (вкладка "Выравнивание").

Если в ячейке используется универсальный (общий) формат, то при вводе и в ходе расчетов числа округляются или преобразуются по размерам ячейки. Изменить числовой формат можно, используйте меню Формат - Ячейки (вкладка "Число") или кнопки на панели инструментов. Если в заданном формате число не вмещается в ячейку, в нее выводится ####.

I Лист Результат. Активизировать ячейку В13, ввести значение электронвольта в Джоулях 1,6*10^-19, в ячейку В14 – значение постоянной Авогадро.

Одинаковые и закономерно изменяющиеся данные можно вводить, используя приемы копирования и автозаполнения. Чтобы скопировать ячейку (диапазон ячеек), содержащие текст или число их сначала нужно выделить. Затем содержимое ячейки копируется в буфер (используются те же приемы, что и в других офисных программах) - на листе скопированные ячейки выделяются пунктирной рамкой. Щелкнув по нужной ячейке выполняем команду Вставить - содержимое переносится на новые ячейки. Также можно переносить содержимое ячеек (Вырезать-Вставить).

В Microsoft Excel кроме заполнения существующих ячеек можно добавить скопированные ячейки в любое место книги – при этом существующие ячейки сдвигаются – для этого используется команда контекстного меню Добавить скопированные ячейки. Также можно перенести ячейки, вырезав их в одном месте и добавив в другом.

И, наконец, в Microsoft Excel для копирования используется прием протягивания. В рамке активной ячейки есть черный квадратик (внизу, справа) – маркер заполнения. Если потянуть мышкой за этот маркер на соседние ячейки, содержимое ячейки копируется в них. Этот прием называется протягивание.

Для введения последовательности чисел, вводят два первых числа в соседние ячейки, потом их выделяют и протягивают на необходимое число ячеек. Получают арифметическую прогрессию с заданной разностью, возрастающую или убывающую.

Прием протягивания используется и для ввода стандартных текстовых данных. Существуют так называемые Ряды Автозаполнения позволяющие быстро ввести названия месяцев, дней недели с помощью приема протягивания. Для этого достаточно ввести в ячейку название, например, какого либо месяца и затем потянуть эту ячейку.

I На листе Данные скопируйте первую строку (с фамилией). Вставьте эту строку в качестве первой строки на другие листы книги.
Лист Разное. Ввести в колонки листа:
А) последовательность целых чисел,
В) чисел от 0 до 1 с интервалом 0,033;
С) дней недели – для 4-х недель
Лист Данные. В колонку «№ оп.» используя протягивание введите номера опытов. Сохраните файл.

Все вычисления в таблицах проводятся с помощью формул. Ввод формулы начинается со знака =. Для построения простых формул используют знаки арифметических действий и скобки. Адреса ячеек, содержащих необходимые данные, показывают, щелкая по ним мышкой. По окончании набора формул нажимают Enter. Например, запись =2*А1*В2/(А3+5) показывает, что удвоенное содержимое ячейки А1 умножается на содержимое ячейки В2, затем делится на сумму содержимого ячейки А3 и числа 5. Рациональнее все числа, которые могут быть изменены, заносить в ячейки листа, а не непосредственно в формулы. Так легче внести возможные изменения в расчеты и обнаружить ошибки.

Самая простая формула - формула ссылки, например =В12. Она просто помещает в данную ячейку то, что содержится в ячейке В12. Следует учитывать, что все буквы в адресах должны быть буквами английского алфавита. Поэтому адреса проще вводить, щелкая мышкой по нужным ячейкам.

Формулы также можно копировать, в том числе и используя протягивание. При копировании формул, автоматически меняются входящие в них адреса ячеек. Это может быть оправдано, но может быть и не нужно. Чтобы избежать автоматического изменения адресов, необходимо в формуле использовать абсолютный адрес – адрес содержащий знаки $ (A$1$).

Для преобразования обычного адреса в абсолютный, в момент ввода формулы, или при ее коррекции, когда курсор стоит на адресе ячейки или рядом с ним нажмите клавишу F4. Адрес может быть как полностью абсолютным, так абсолютным только по колонке или только по строке. Все возможные варианты получаются при последовательном нажатии клавиши F4.

I Введите формулы для пересчета температуры и давления в соответствующих ячейках листа Данные. При этом используйте абсолютные адреса ячеек, содержащих дополнительные данные, и прием протягивания. Сохраните файл.

При работе с формулами приходится сталкиваться с ошибками, сообщения о которых выводятся вместо ожидаемого результата. Вот некоторые из них:

I На листе Данные введите любые буквы вместо числа 273, удалите число 760. Как изменилось содержание листа? Вернитесь к прежнему состоянию используя кнопку Отменить.

Для ввода более сложных функций используется Мастер функций, запускаемый кнопкой вставки функции f_х. (или командой меню Вставка-Функция).

Первый шаг работы служит для выбора нужной функции. Все функции разделены, в зависимости от своего назначения на несколько категорий (математические, логические и др.). Выбрав нужную категорию функций (Математические), в списке функций (упорядоченном по алфавиту) находят нужную функцию (например SIN) При щелчке по названию любой функции внизу появляется ее краткое описание. Специальная ссылка позволяет вызвать систему помощи Excel, в которой данная функция будет разобрана подробно, с примерами.

На втором этапе определяют аргументы функции. Хотя можно вводить в соответствующие поля численные значения, как правило все исходные данные для функции должны быть на листе и вводят (указывая мышкой) адреса ячеек, содержащих эти значения. Обратите внимание, что окно аргументов можно перемещать, если оно заслоняет нужную часть экрана. Кроме того, рядом с полем для ввода есть маленькая кнопка с красной стрелочкой. При щелчке по ней окно аргументов сворачивается до узкой полоски, новый щелчок опять развернет окно аргументов. Помогает работе с мастером функций подсказка под полем для ввода аргументов, в которой разъясняется их смысл и возможные значения. Когда аргументы введены, в окне появляется значение функции, что тоже помогает избежать ошибок. Заканчивается работа с мастером функций нажатием кнопки “Ok” или клавиши “Enter”.

Часто используемая функция - Суммирование значений ячеек. Для нее используется кнопка Автосумма (Σ) на панели инструментов. Аргументом этой функции является диапазон ячеек, например =СУММ(В3:В9). Excel автоматически выбирает в качестве такого диапазона соседние ячейки с численными данными, но при необходимости его можно задать мышкой.

I Ввести формулу нахождения lg(p), используя Мастер функций. (функция LOG10, категории Математические). Закончить ввод формул на Листе Данные (формулы для расчета dG).
Оформить вычисление сумм и других формул на Листе МНК. Самостоятельно закончить ввод формул на Листе Результат. Сохраните файл.

После выделения ячейки или области ячеек можно форматировать их содержимое, используется кнопки на панели форматирования или диалоговое окно, вызываемое командой меню Формат – Ячейки. (через контекстное меню, сочетание клавиш Ctrl-1)

Это окно содержит несколько вкладок, применение которых уже упоминалось (установка вида числа, числа знаков, параметров шрифта, выравнивания).

Следует учитывать, что видимые на экране границы ячеек, не будут видны при печати. Чтобы создать видимые границы используется вкладка "Граница". На этой вкладке сначала выбирают тип линии, ее цвет, затем, используя специальные кнопки задают нужные границы ячеек, которые отображаются в поле образца. Можно также непосредственно в поле образца, щелкая в нужном месте задавать или убирать границы ячеек.

При желании можно для выделения ячеек использовать заливку (вкладка "Вид").

Для создания заголовков, больших текстовых блоков используется объединение ячеек. Для этого выделяют нужное число ячеек и на вкладке Выравнивание устанавливают нужный флажок. На этой же вкладке текст в ячейке можно отцентрировать не только по горизонтали но и по вертикали, а также задать произвольную ориентацию текста.

I Отформатируйте таблицу на листе Данные рабочей книги. Выделите заливкой шапку таблицы, задайте разные линии для внешних и внутренних границ. Создайте объединенную ячейку подходящего размера куда скопируйте из информационного текста название эксперимента (см. Задача). Отформатируйте и выровняйте текст

Для подготовки к печати служит режим Разметка страниц (меню Вид). В этом режиме можно мышкой перемещать границы страниц, так, чтобы на них попало все необходимое. В Excele можно достаточно произвольно менять границы страниц, "загоняя" на страницу большое число ячеек. Понятно, что когда размер таблицы большой, при втискивании ее на страницу размер шрифта может оказаться слишком мелким. В этом случае лучше разделить таблицу, чтобы она была напечатана на нескольких страницах.

Для этой же цели можно использовать режим Предварительный просмотр (меню Файл). Он позволяет просмотреть страницы в разном масштабе задать поля, параметры страницы, выйти на печать. Вызвать диалоговое окно Параметры страницы, которое служит для настройки параметров разметки и печати, можно и используя соответствующую команду меню Файл.

Эти возможности могут быть отключены, если компьютер не был настроен на какой либо принтер.

I Проверьте вид содержимого ваших Листов в режиме разметки страницы и в предварительном просмотре, внесите необходимые изменения. Сохраните файл.

1. Запуск и рабочее окно Excel.
2. Работа с листами и ячейками
3. Ввод текста и чисел. Ввод рядов чисел
4. Ввод и копирование формул.
5. Сообщения об ошибках Excel
6. Мастер функций.
7. Форматирование ячеек. Текст и число.
8. Форматирование ячеек. Вид, границы, объединение
9. Подготовка к печати и просмотр.

Сдача практической части темы - на дискете: файл sil01.xls c заданным содержимым

Задать вопрос
Наверх

© Можаев Г.М.
kontren.narod.ru