1

1. melléklet a "Számítógépek használata a Fizikai Kémiai Tanszéken" című leíráshoz

Célprogramok a fizikai kémiai laboratóriumi gyakorlatokhoz

A programok célja a mérési adatok kiértékelésének megkönnyítése, a számított eredmények statisztikus leírása. Mindegyik programnál ajánlott — némelyiknél pedig kötelező — az, hogy a felhasználó a mért adatait és a futtatás paramétereit előzetesen egy külön file-ba tárolja. Ehhez természetesen ismerni kell egy ASCII-editor alapszintű használatát. A célnak nagyon megfelel akár az EDIT.COM nevű DOS-program, akár a Volkov (VC.COM) vagy Norton Commander (NC.COM) beépített editor-ja, de a felhasználó nyugodtan használhatja saját kedvenc programját is.

Mérési adatok értékelése egyenesillesztéssel

Erre a célra egy külön program áll rendelkezésre EGYENES.EXE néven. A futtatáshoz az adatokat egy külön file-ban kell tárolni, amelyet a hallgatónak kell megszerkesztenie. A file az adatokat két oszlopba rendszerezve tartalmazza. Az első oszlop a független (X), a második a függő (Y) változó adataiból áll, tehát minden sorban egy és csak egy adatpár található. Az adatokat egy vagy több szóközzel kell egymástól elválasztani. Ha egy sor végén, a második szám után is áll valamilyen látható karakter vagy karaktersorozat az utolsó számtól legalább egy szóközzel elválasztva, akkor az adott sor nem fog szerepelni az illesztett adatok között, de a grafikon tartalmazni fogja.

A program futásához egy DOS paraméter szükséges, amely az adatokat tartalmazó file neve. A program először megjelenít egy grafikont a bemenő adatokkal és az illesztett egyenessel, majd a "Q" billentyű lenyomása után az illesztés eredményeit írja ki. Az eredményeket a program beleírja az EGYENES.OUT nevű file-ba is. A prgram angolul működik, ha átnevezik PGLINFIT.EXE-re. Ekkor az eredményeket tartalmazó file neve PGLINFIT.OUT.

A program grafikai képességei csak gyors vizuális megjelenítésre valók és nem helyettesítik az igényesebb programokat vagy a milliméterpapírt a gyakorlatokon!

Speciális programok az egyes gyakorlatokhoz

Néhány gyakorlaton a mért adatok kiértékeléséhez speciális programok állnak rendelkezésre. Ezek általában nemlineáris paraméterbecslés alkalmazásával számítják ki a szükséges adatokat. A programok az adatokat egy adatállományból olvassák be (ennek nevét a programok az indítás után kérik, vagy a nevet meg lehet adni a futtatható program első DOS paramétereként). Ezt az adatállományt a hallgatónak kell a futtatás előtt elkészítenie. Ezeket a programokat lehet interaktívan is használni, de nem érdemes, mert hiba esetén az adatokat újra be kell gépelni.

Mindegyik program kiír minden eredményt a képernyőre és ugyanezeket beleírja egy file-ba is. Ennek neve megegyezik a futtatott programmal, de a kiterjesztése .OUT. Ez a file csak ASCII-karaktereket tartalmaz, így bármely más program (pl. rajzolók) fel tudja használni a tartalmát.

A következő táblázatok az egyes célprogramok által megkövetelt adatállományok szerkezetét részletezik, feltételezve, hogy a gyakorlat során n számú adatpárt mértek.

"Elektrolitoldatok moláris fajlagos vezetésének változása a koncentrációval" című gyakorlat

A VEZKEP.EXE nevű program a molaritás (c) – moláris fajlagos vezetés (L_m) kísérleti adatpárokat használja a kiértékeléshez. A bemenő adatállomány szerkezete a következő:

Sor száma	Sor tartalma	Sor leírása
1	c₁ _m,1	Az első n sor tartalmazza a mért adatokat, minden sor egy-egy adatpárt, egy vagy több szóközzel elválasztva.

n	c_n _m,n
n+1	-1.0	Ez a sor jelzi a bemenő adatok végét.
n+1	egy egész szám (z^±)	A használt biner elektrolit ionjai töltésének abszolút értéke.
n+3	egy egész szám	A szám értéke 1, 2, 3 vagy 4 lehet. Ez határozza meg, hogy az illesztés során melyik egyenletet használja a program: 1 jelenti a Kohlrausch-törvényt, 2 a Debye-Hückel-Onsager-t, 3 a Robinson-Stokes-t és 4 az Atkins 25.5. példájában (761. oldal) szereplő módosított Kohlrausch-törvényt.
n+4	az illesztendő paraméterek kezdő értékei szóközökkel elválasztva	Az utolsó sor tartalma függ a használandó egyenlettől: N+2. sor n+3. Sor 1 L⁰_m, K 2 L⁰_m 3 L⁰_m 4 L⁰_m, (A+B^.L⁰_m),x

"Fémkomplexek stabilitási állandóinak meghatározása" című gyakorlat

A KOMPLEX.EXE nevű program a titráló oldat aktuális fogyása (v) – mért pH adatpárokat és a leírás (7,8) egyenleteit használja a kiértékeléshez. A bemenő adatállomány szerkezete a következő a réz(II)–etilén-diamin komplexek vizsgálatakor:

Sor száma	Sor tartalma	Sor leírása
1	V₀	A titrált oldat kezdeti térfogata cm³-ben.
2	c_M,0	Kezdeti [Cu²⁺] a titrált oldatban.
3	c_S	Az erős sav kezdeti molaritása a titrált oldatban.
4	c_en	Az etilén-diamin teljes moláris koncentrációja a titráló oldatban.
5	k₁	Az etilén-diamin első disszociációs állandója.
6	k₂	Az etilén-diamin második disszociációs állandója.
7	v₁ pH₁	Ezek a sorok tartalmazzák az elsődleges mérési adatokat, minden sor egy-egy fogyás – mért pH adatpárt, egy vagy több szóközzel elválasztva.

n+6	v_n pH_n
n+7	-1.0	Ez a sor zárja a bemenő adatokat.

A réz(II)–ammónia egyensúlyi rendszer tanulmányozásakor a következő lesz az adatállomány szerkezete:

Sor száma	Sor tartalma	Sor leírása
1	V₀	A titrált oldat kezdeti térfogata cm³-ben.
2	c_M,0	Kezdeti [Cu²⁺] a titrált oldatban.
3	^cNH₃	Az ammónia teljes moláris koncentrációja a titráló oldatban.
4	K	Az ammónium-ion stabilitási állandója.
5	v₁ pH_o,1 pH_M,1	Ezek a sorok tartalmazzák az elsődleges mérési adatokat, minden sor egy-egy fogyás – mért pH-k adathármast, egy vagy több szóközzel elválasztva. A második adat a fémion nélküli titrálásból származik, a harmadik esetben a titrált oldat tartalmazott fémiont is.

n+4	v_n pH_o,n pH_M,n
n+5	-1.0	Ez a sor zárja a bemenő adatokat.

"Közepes aktivitási együttható meghatározása oldhatóságmérés alapján" című gyakorlat

Az LA.EXE nevű program az ionerősség (I) – moláris koncentráció (c_±) adatpárokat és a leírás (11) egyenletét használja a kiértékeléshez. A bemenő adatállomány szerkezete a következő:

Sor száma	Sor tartalma	Sor leírása
1	z₊ z	Az első sor a kation és az anion töltéseinek számát tartalmazza.
2	(I₁)^1/2 lg(c_±,1)	Ezek a sorok tartalmazzák az átszámított, mért adatokat, minden sor egy-egy adatpárt, egy vagy több szóközzel elválasztva.

n+1	(I_n)^1/2 lg(c_±,n)
n+2	-1.0	Ez a sor jelzi a bemenő adatok végét.

Görbeillesztés mérési adatokra

Néhány gyakorlat esetében olyan nemlineáris görbét kell illeszteni a mérési adatokra, amelynek nem ismert a matematikai függvényalakja. Ilyen esetekben célszerű lehet (de sohasem szükséges!) az SPFIT.EXE program használata. Ez a program bonyolultabb az előzőeknél ezért itt nem adjuk meg a részletes leírását. A használathoz szükséges tudnivalókat a program kiírja (angolul), ha azt DOS-paraméterek nélkül indítjuk el. A program alkalmazásához célszerű a gyakorlatvezető segítségét kérni.

Sok gyakorlat esetében olyan (nemlineáris) görbét kell a mérési pontokra illeszteni, amelynek ismert a matematikai formája (pl. elsőrendű kinetikai görbe: c=c₀ e^{-k t}). Ilyen esetekben sok program egyformán jól használható, amelyek közül néhányat a 2. melléklet részletez.