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1、第一章 应用概述1.1 计算机技术在化工中应用的发展历史计算机在化学中的应用已经有40余年的历史。主要体现在以下几个阶段：1：以量子化学计算为代表的计算化学发展史从20世纪50年代发展起来。主要用于量子化学，结构化学的计算。为将化学由实验科学向理论化发展做出了重大贡献。50年代人们通过薛定谔方程采用从头计算法求解了氢分子的分子轨道方程，第一次从理论上得到分子轨道的空间结构。2：以化工过程计算机控制为代表的化工过程自动化发展史以计算机化工控制系统为标志，计算机的实时监控和交互控制大大提高了化学工业的水平，为将经典化学工业发展为现代化化学工业奠定了基础。3：计算数学与分析化学相结合的发展史在红外，
2、质谱和核磁共振中利用傅立叶变换进行波谱分析。今天建立在计算机技术基础上的傅里叶变换技术和其他数学方法正在加速其在分析化学领域中的普及速度。4：计算机网络技术在化学信息收集方面的应用5：计算机模拟技术在化学化工过程模拟中的应用许多化学化工过程的高风险性和高消耗性，在一定程度上阻碍了化学学科的发展，基于现代计算机模拟技术的高温，高压，高险等化工过程模拟技术的发展加快了实验化学学科的发展，并使化学科技成果的产业化过程加速。6：计算机智能技术在化学专家系统中的应用计算机图形化和多媒体技术近年来获得了快速发展，除此之外，计算机在化学远程教学，数据智能化存储，实验设计与结果分析等方面也都获得了日益广泛的应
3、用。总之，计算机技术的飞速发展给化学和化工科技的发展插上了腾飞的翅膀。化学学科的不断进步也为计算机科学提出了越来越高的要求。目前，计算机技术已经成为成功化学家的一项必不可少的基本技能。1.2 计算机技术在化学中应用的主要领域1：以计算机网络技术为基础的计算机网上应用知识包括运用计算机技术进行计算机化学信息和数据的收集，管理，检索，交换，远程计算机的登录，操作使用，网上多媒体化学教学课件的制作与使用等知识。2：在数理统计与实验设计中的应用在化学化工领域中数理统计比较典型的应用主要包括以下几个方面：实验设计（正交设计，均匀法设计等），实验数据的分析检验（可信度分析，相关性分析，误差分析），实验数据
4、的回归分析（线性回归，非线性回归等）常用的软件有：Excel，主要用作数据分析，并可把数据用各种统计图的形式形象的表示出来。Origin，主要有数据制图和数据分析两大功能。制图功能比Excel较强。Statistic，是一个通用的数理统计软件，主要用途是为所有需要数据处理的领域提供一个公共处理平台，可进行科学实验设计，常见统计参数计算，数据相关性分析，置信度测定和各种回归分析等工作。3: 以化学程序编写和使用为目的的计算化学知识通过运用一门高级语言进行程序编制,进行化学数值计算,化学机理推导,方程求解,参数运算等计算化学课题。现在越来越多的化学问题可以通过使用商业软件来解决。目前国际上三十几个
5、数学类科技应用软件中，Matlab在数值计算方面独占鳌头，而Mathematica和Maple则分居符号计算软件的前两名，Mathcad因其提供计算，图形，文字处理的统一环境而深受中学生欢迎。4: 以计算机CAD，三维动画和图形化技术为基础的化学结构模拟和图形表达知识包括分子结构，化学和化工装置，试验数据的图形化表达。其中三维分子结构绘制软件已经发展的相当成熟，有：ISIS/Draw,Chemwindow,Chemdraw，ChemSKetch等。ISIS/Draw主要功能有：绘制分子结构图，分子结构类型自动变换，自动建立化学反应式，绘制几何图形，数据的输出和输入ChemSKetch主要功能有
6、：绘制分子结构和化学反应式（可绘制三维结构，提供丰富的分子结构模板），绘制各种化学图形（比ISIS/Draw强大），计算测定分子性质。Chemwindow主要功能有：绘制分子结构和化学反应式，主要特点是体积小巧。Chemdraw可绘制高质量的结构图形，3D转换，基本的分子模型及化学数据管理功能等。5: 以计算机模拟仿真技术为基础的知识计算机仿真技术在化学中的应用主要是化学过程模拟，化工控制技术模拟和大型仪器操作仿真模拟等。常用的模拟软件有：Aspen Plus，Pro等，是化工流程模拟软件系统，在过程开发，过程设计及老厂的改造中发挥着重要的作用。Gaussian，ChemCAD等，分子模拟软件
7、。6: 以计算机接口技术为基础的计算机自动控制和数据收集知识利用计算机自动采集化学试验室或装置每天产生的大量数据并进行综合处理，以及对实验室各种仪器设备或装置进行交互式的自动控制是提升实验室和生产装置工作效率的重要内容之一。需掌握基本电工电子知识，基本的计算机接口与数据传输技术。目前工业上都采取了先进的集散控制系统（DCS）。7: 了解计算机化学专家系统的开发和使用知识人工智能是计算机发展的最高境界。所谓计算机专家系统是一类用于解决复杂问题的智能化计算机系统。它具有能够大量运用人类已经创造的专门知识，运用人工智能的理论和技术，模拟人类专家解决问题的过程，解决那些以往需要某领域专家才能解决的复杂
8、问题，提供专家水平的咨询和决策。目前开发的计算机专家系统根据解决问题的方式可以分为决策型，预测型，解释型和设计型。以下公式演示word中公式编辑器使用方法：86第二章 用Excel管理和分析数据在Office办公集成软件中，Excel,Word,Access都能制表，但它们各有不同的特点和不同的适用范围。Excel主要有表格制作，数据计算，绘图，数据分析，数据共享与Internet，开发工具VisualBasic等功能。在化工数据处理中常用到的是前三项功能，也是我们这章主讲内容。Origin软件也是常用的制表软件之一，其绘图功能和曲线拟合功能都比Excel强大，但其数据的输入和计算方面没有Ex
9、cel方便。对于一般的实验数据基本可以通过Excel来处理。2.1 中文版Excel2003的启动用户可以通过多种方式启动Excel1）利用“开始”菜单启动：点Windowns桌面左下方的“开始”，然后点程序Microsoft OfficeMicrosoft Office Excel 2003即可。2）快捷图标启动：如果桌面有Excel2003的快捷图标，则左键双击即可；或是双击某个已经存在的Excel文件图标。2.2 Excel2003界面介绍启动Excel2003后，界面划分为标题栏，菜单栏，工具栏，编辑栏（名称框），操作区（列标，行号，上下左右滚动条，工作表标签，标签移动条等），状态栏等
10、区域，见图2.1。图2.1 Excel2003界面 标题栏：显示当前编辑的工作薄名称，拖动标题栏可以移动工作薄位置，双击标题栏可以完全放大或缩小工作薄。菜单栏：利用菜单栏中的选项可以完成所有Excel操作。点击某个菜单后会出现对应的下拉菜单，在下拉菜单中左边的图标是该菜单在工具栏中的图标样式，如下拉菜单复制左边图标就是其在常用工具栏中显示的图标；下拉菜单名称后面括号里的字母表示打开下拉菜单后，按下相应的字母可以实现该菜单的操作，如打开编辑菜单的下拉菜单，然后按下C键就可以实现对当前单元格的复制工作；右边出现的的字母组合为该菜单的快捷按钮，如复制菜单右边标有Ctrl+C，表示同时按住“Ctrl”
11、键和“C”键可以实现同样的复制功能；菜单右边标有“”表示点击该菜单会出现一个对话框，进行进一步的操作；菜单右边标有三角，则将光标放在该菜单上会在右方出现可选择的子菜单，如图2.2中的填充菜单。工具栏：用鼠标点击工具栏上的按钮即可完成相应工作。将光标放在工具上，则在光标的右下方会出现该工具的名称。通常只显示“常用”工具栏和“格式”工具栏。可以根据需要显示或隐藏某个工具栏：将光标放在工具栏上右击，然后选中需要显示或隐藏的工具栏即可，如果工具栏中没有所要的工具比如格式工具，则点击“工具” 菜单的下拉菜单“自定义”或在工具栏右击，选择下面的自定义进入自定义对话框，见图2-3，选择命令左边类别中的格式，
12、然后用鼠标左键按住右边命令下边的单元格，将光标移动到工具栏合适的位置松开鼠标即可。图2-2 下拉菜单界面状态栏：显示当前操作的重要信息。控制按钮：用来最小化/最大化或关闭Excel。工作表标签：用于显示工作表名称，一个工作薄可以有多个工作表。一般默认是3个工作表，可以通过点击“工具”菜单的“选项”下拉菜单，进入选项对话框，见图2-4，在图中“新工作薄的工作表数(S)”选项中输入希望的数目，则在打开一个工作薄后，工作表就有刚才输入的个数；单击某个工作表标签可以激活该工作表；可以对工作表标签进行插入/删除/重命名/移动/复制等操作，方法是：将光标放在某个标签上，按鼠标右键，点相应选项即可，见图2-
13、4；移动操作也可以将光标放在要移动的标签上，按住鼠标左键不放，移动光标到目标位置，放开鼠标左键即可实现；复制也可以将光标放在要复制的标签上，同时按住“Ctrl”键和鼠标左键不放，移动光标到目标位置，放开鼠标左键即可实现复制操作，新复制出的工作表名称为原名称后面多个“（2）”，见图2-5。图2-3 自定义对话框编辑栏：用于显示活动单元格内的常数或公式。如果要输入或编辑数据及公式，可选定单元格或图表，键入数据后在按Enter键，如果输入公式要先输入=号。名称框：用于指示当前选定的单元格，图表项或绘图对象，Excel用单元格所在的列名加所在的行号表示该单元格的名称。图2-4 选项对话框图2-5 工作
14、表标签选项2.3 Excel的制表过程1：打开计算机，进入Excel工作表2：输入数据一般第一行输入每列所输数据的名称，数据输入从第2行输入。按行向输入，输完当前单元格后要到同行后面的单元格继续输入数据，可以按键移至右侧的单元格，或用鼠标点击右边单元格继续输入。按列向输入：按键移至下一行的单元格，或用鼠标点击下边单元格继续输入。3：数据处理对数据进行相应的计算，方法为将光标放在存放结果的单元格，然后直接键入或将光标放在编辑栏键入“=”和公式后，按“Enter”键即可，输入的公式也相应在编辑栏显示，见图2-6如果同列所有行计算公式相同，则可以只对第一行数据进行公式键入计算，后面行数的计算可以通过
15、下拉迅速完成：用鼠标点击第一个存放键入公式得到结果的单元格，然后将鼠标移至该单元格的右下角的小方框上，此时光标由虚十字变成黑体实十字，该状态叫单元格的“填充柄”，按住填充柄向下拖拉直到目标单元格，放开鼠标左键，则选择区域单元格按照上面第一个单元格相同的计算公式进行计算填充，公式中的行号会相应改变，如图2-6，C2单元格公式自动为“=A2+B2”。图2-6 工作表计算4：工作表的编辑区域的选择：1）如果是单个单元格用光标点击目标单元格即可，2）如果是选择一列或以行，则用光标点击列标或行号即可；如果是多列或多行，则将光标放在第一列或行，按住鼠标左键向右或下拖拉到目标列或行，放开鼠标，则中间所有列或行就被选中；3）如果是选择一个单元格区域，则将光标放在该区域的左上单元格，按住鼠标左键向右下方拖拉到目标单元格，放开后在前后两个单元格中间的区域就被选中。单元格格式的设置：1）选择区域后，点击“格式”菜单中的“单元格”下拉菜单进入单元格格式对话框，然后相应对数字/对齐/字体/边框/图案等进行设置；2）或用工具栏中的单元格工具；3）或者选择区域后，点击鼠标右键，选择“设置单元格格式”，同样进入单元格格式对话框，进行相应的设置，见图2-7，其中点击数字选项下的数值，在右边小数位数后面方框填入或选择合适的数字，则可以控制数据的小数位数；右边下方可以选择负数的显示方式。 图2-7 单元格格式
