pro++chem – ein Programm zur Aufnahme, Anzeige und Auswertung von Messwerten in der Schule
pro++chem wurde mit Hilfe der Entwicklungsumgebung Qt Creator (Opensource, Version 3.0.1) in C++ als Programmiersprache und unter Verwendung der Qt-Bibliotheken, Version 4.8, geschrieben.
Allgemeine Hinweise:
LMT = linke Maustaste; LMT-Klick = Klick mit der linken Maustaste.
RMT = rechte Maustaste; RMT-Klick = Klick mit der rechten Maustaste.
In der Werkzeugleiste werden kurze Hinweise angezeigt, wenn man den Mauszeiger auf eine der Symbolflächen bringt.
Die Funktionen der Werkzeugleistensymbole werden durch LMT-Klick aktiviert.
Bis auf eine Ausnahme, „Änderung der Koordinaten-Grenzen“, können Zahlenwerte mit Komma oder Punkt angegeben werden; eine Eingabe in exponentieller Schreibweise, z. B. 1E-7, 1.56e-3, ist ebenfalls möglich.
Die Messwerte können als Punkte-, Linien- oder Punkte-Linienkurve (entsprechende Option oberhalb der Schaltflächen mit LMT-Klick markieren und anschließend die Schaltfläche Kurve zeichnen mit LMT anklicken) dargestellt werden.
Ein
RMT-Klick auf eine beliebige Stelle der Programmoberfläche
aktiviert die Option Änderung
der Koordinaten-Grenzen;
es können neue Unter- und Obergrenzen für die X- und/oder Y-Achse
eingestellt werden. Gegebenenfalls müssen hier Werte
mit Komma und
nicht mit Punkt eingegeben werden!
Die
ursprünglichen Grenzen lassen sich über das Menü
Koordinatensystem,
urspüngliche Koordinatenwerte (oder
mit der Tastenkombination Strg-U
)
zurückholen.
In einer Punktekurve oder einer Punkte-Linienkurve lassen sich die X- und Y-Messwerte anzeigen, indem man die dargestellten Messpunkte mit dem Mauszeiger ansteuert.
Auf gleiche Weise kann man sich die Schnittpunkte und die Geradengleichungen von Ausgleichsgeraden anzeigen lassen; zur Anzeige der Geradengleichungen bringt man den Mauszeiger auf den Anfang bzw. das Ende der Geraden.
Ein Äquivalenzpunkt wird rot markiert. Seine Koordinaten können mit Hilfe des Mauszeigers (s. Koordinaten-Anzeige von Messpunkten) in der Messkurve angezeigt werden.
Aktiviert
man (Werkzeugleiste Ausgleichsgeraden
bzw.
Menü Messkurve,
Äquivalenzpunkt: 3-Geradenmethode)
die Anzeige des Äquvalenzpunktes so werden dessen Koordinaten an
das Ende der aufgelisteten Messwerte (Menü Messwerte, alle Werte
anzeigen oder Tastenkombination Strg-A) kopiert. Die Anzeige
der Geradengleichungen erfolgt
in dem eingeblendeten Fenster, in dem auch die Grenzwerte angezeigt
werden bzw. durch die Tastenkombination Strg-G.
Schnittpunkte von Ausgleichsgeraden sind immer am Ende der
Messwertauflistung im Listenfeld einsehbar.
Ein Äquivalenzpunkt kann nur bei der Bestimmung von 3 Ausgleichsgeraden angezeigt werden (3-Geradenmethode).
Ein LMT-Klick auf eine der angezeigten Messwerteinheiten aktiviert ein Eingabefenster, so dass die Einheiten neu eingegeben werden können.
Die
Option Formel
X^a+b*X+c im
Menü Messwerte,
Messwerte
umrechnen
ermöglicht
komplexe Umrechnungen der X- bzw. Y-Werte.
Eingabesyntax:
^a*(b)+(c),
wobei a, b und c beliebige Zahlen, auch negative, sein können. Bei
der Eingabe von b
und
c
müssen
die Klammern
gesetzt
werden!
Negative Vorzeichen sind nach der öffnenden Klammer
anzugeben.
Anm.:
Der Wert von a
darf
nicht
in Klammern
stehen!
Für a, b und c sind auch Brüche als Eingaben möglich (s. unten
Brucheingaben).
Eingabebeispiele:
Eingabe
(für X-Werte): ^2*(0.5)+(–4) oder ^2*(+0,5)+(–4);
Bedeutung:
X(neu) = X(alt)^2 + 0,5*X(alt) – 4 ;
Eingabe
(für Y-Werte):
^1.5+(2.66)
oder ^1.5+(2,66);
Bedeutung: Y(neu) = Y(alt)^1.5 + 2.66 ;
Eingabe
(für Y-Werte):
+(–3.25)
; Bedeutung: Y(neu) = Y(alt) – 3.25 ;
Brucheingaben:
Für
^a: ^1/2 oder ^-3,05/5,34;
Für *(b): *(4/5) oder *(1/-3,6);
Für
+(c): +(1/2) oder +(3,8/2,44);
Über die Option Messwerte umrechnen ist es möglich, bei Titrationen mit zeitlichem Verlauf (d.h. X-Werte in sec) die X-Werte nachträglich in „ml-Werte“ umzurechnen. Vorausgesetzt, man verwendet für die Zugabe der Maßlösung während der Titration und bei der nachträglichen Bestimmung der Austropfdauer von 100 ml Maßlösung dieselbe Gleichlaufbürette (s. auch Aufnahme von Messwerten).
Die Austropfdauer von 100 ml Maßlösung bestimmt man, indem man die Maßlösung in die Gleichlaufbürette füllt und die Zeit in Sekunden ermittelt, die verstreicht, bis 10 ml der Maßlösung in einen (10 ml) Messzylinder getropft sind. Den Vorgang kann man noch 2x wiederholen und aus der gemittelten Zeit auf die 100 ml Maßlösung hochrechnen.
Nachträgliche Umrechnung der X-Werte von „sec-Werten“ in „ml-Werte“:
Messwert-Datei mit pro++chem laden
im Menü 'Messwerte' die Option 'Messwerte umrechnen' wählen (Strg+R)
im Umrechnungsfenster Formel X^a+b*X+c auswählen und die Schaltfläche 'X-Werte umrechnen' mit der Maus anklicken (LMT-Klick)
im
danach geöffneten Fenster in die Eingabezeile, die nach dem
Eingabeschema ^a*(b)+(c) steht, folgende Eingabe [als *(b)-Term]
tippen: *(100/100ml-Zeit).
Die
Eingabe für die 100ml-Zeit muss dem ermitteltem Zeitwert in sec
entsprechen.
durch LMT-Klick auf die X-Achsenbeschriftung sec kann dann die neue Einheit ml festgelegt werden.
Die
Option Gehaltsberechnung
unter
der Schaltfläche Berechnungen
(in
der Werkzeugleiste)
ermöglicht die Berechnung des Gehaltes einer Probe in g/l sowie
deren Konzentration in mol/l aus den Werten einer vorangegangenen
Neutralisation der Probe.
Bestimmte
Maß- und Probelösungen können durch LMT-Klick in einer Liste
ausgewählt werden.
In
der Werkzeugleiste
(Berechnungen)
gestattet der Unterpunkt molare
Masse
die
Berechnung der molaren Masse einer gewünschten Verbindung, deren
Summenformel zuvor einzugeben ist.
Bei
der Formeleingabe dürfen nur die Elementsymbole in ihrer üblichen
Schreibweise (z.B. H, C, O, Na, Mg usw. ), gefolgt von den
Koeffizienten, verwendet werden (z.B. H2O, MgCl2, KMnO4, CH4,
C6H12O6 oder auch Mehrfache der Formeln: 2C6H12O6 ). Klammern werden
verworfen (verworfen wird K4Fe(CN)6; akzeptiert wird K4FeC6N6). Die
Reihenfolge der Elemente spielt keine Rolle; die Eingaben OH2 und
H2O oder Cl2Mg und MgCl2 sind äquivalent und liefern gleiche
Ergebnisse.
Schaltfläche Infos (Werkzeugleiste): Die Schaltfläche zeigt Informationen über die Anzahl der Messkurven und Messwerte und die Grenzen der aktiven Kurven an, wenn man den Mauszeiger über die Schaltfläche bringt oder sie mit der LMT anklickt.
Ein
LMT-Klick auf die Schaltfläche Messen
ermöglicht
die Aufnahme
von Messungen,
vorausgesetzt der
AD-Wandler
bzw. das Messgerät sind über die serielle
Schnittstelle
oder,
mit Hilfe eines USB-Seriell-Adapters,
über
die USB-Schnittstelle
mit
dem Computer verbunden.
Im Programm voreingestellt sind die
Parameter (Baudrate, Datenbits, Stoppbits, Sendezeichen und die
Belegungen der Schnittstellenleitungen DTR (= true) und RTS (=
false)) der folgenden AD-Wandler/Messgeräte:
Steiber ADW-16 |
Voltcraft M3850D |
Voltcraft M-3610D |
Voltcraft M-42 |
Voltcraft VC-820 |
UNI-Trend UT70B |
Mastech MS8250D |
Es ist auch möglich,
die Parameter von anderen
AD-Wandlern einzugeben
(Option eigene
Eingaben).
Die eingegebenen Parameter werden in der Datei myadw.dat
(im
aktuellen Programm-Verzeichnis) gespeichert und können bei einer
späteren Messung wieder eingelesen werden.
Nach der Wandlerauswahl ändert sich die Programmoberfläche und es können weitere Messparameter festgelegt und die Schnittstelle ausgewählt werden, über die der Wandler mit dem Computer verbunden ist. Nach dem Öffnen der Schnittstelle erscheint die Schaltfläche Kalibrierung, bei deren Aktivierung eine Kalibriermessung der Messwerte möglich ist. Dabei handelt es sich um eine 2-Punktkalibrierung, bei der die Spannung am Wandlerausgang auf den mit dem Messgerät gemessenem Wert abgestimmt wird.
Überblick über die Programm-Menüs:
Hauptmenü |
Untermenü |
Funktion |
Datei |
Datei
öffnen |
Einlesen einer
Messwert-Datei. Bei Fremddateien öffnet sich eine tabellarische
Dateivorschau, in der der 1. X-Wert und der 1. Y-Wert durch
LMT-Klick auszuwählen sind. |
Datei
speichern |
Werte der angezeigten Messkurve in einer Datei speichern. Es können auch Informationen zur Messung eingegeben und in der Messwert-Datei gespeichert werden. |
|
Beenden |
Beendet das Programm auf Rückfrage. |
|
Messwerte |
Messwerte
laden |
Identisch mit Datei öffnen. Aus der Messwert-Datei werden die Messwerte und, falls vorhanden, die Informationen zur Messreihe eingelesen. |
Messkurve
zeichnen |
Die aktuellen Messwerte werden als Kurve, entsprechend dem gewählten Kurventyp (Punkte-, Linien-, Punkte-Linien-Kurve), dargestellt. |
|
alle
Werte anzeigen |
Die Messwerte werden in einem Listenfeld (links auf der Programmoberfläche) eingeblendet. |
|
keine
Werte
anzeigen |
Angezeigte Messwerte werden samt Listenfeld verborgen. |
|
Messwerte
vertauschen |
Die X-Werte und die Y-Werte werden vertauscht. Der Tausch wird auch in der Kurve und im Listenfeld vollzogen. |
|
Messwerte
umrechnen |
Addition
konstanter Werte, Multiplikation, Ermittlung der Kehrwerte,
Logarithmen usw. der Messwerte ist möglich. |
|
X-Werte
in ml-Werte umrechnen |
Im sich öffnenden Fenster können durch Eingabe des Zeitwertes, welcher der Austropfdauer (in Sekunden) von 100 ml Maßlösung aus der verwendeten Gleichlaufbürette entspricht, die X-Werte einer Messung mit zeitlichem Verlauf in ml-Werte umgerechnet werden. |
|
ursprüngliche
Messwerte |
Die
unveränderten, nicht umgerechneten Messwerte werden zurückgeholt.
|
|
Messwert
löschen |
Ein
Fenster wird mit dem Hinweis eingeblendet, den zu löschenden
Messwert durch LMT-Klick auf den Messpunkt in der
Kurve auszuwählen. Wodurch der Messwert gelöscht
wird. |
|
Messwertbereich
löschen |
Ein Hinweisfenster wird eingeblendet und fordert zur Eingabe der Bereichs-Unter- und -Obergrenze auf. Durch Klick auf die Ok-Schaltfläche des Fensters wird der angegebene Bereich der Messwerte gelöscht (und Listenfeld, Koordinatensystem und Messkurve entsprechend angepasst). |
|
Koordinaten-system |
Koordinatensystem
verändern |
Einblendung
eines Fensters, das durch LMT-Klick auf entsprechende
Schaltflächen die Eingabe neuer Koordinatengrenzen
ermöglicht. |
ursprüngliche
Koordinatenwerte |
Das ursprüngliche Koordi-natensystem wird mit den alten Grenzen (Minimum- und Maximumwerte der X- und Y-Messwerte) eingestellt. Die Messkurve wird den alten Werten entsprechend angepasst. |
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rechte
Y-Achse
einblenden |
Bei 2 Messkurven kann eine 'rechte' Y-Achse angezeigt werden, mit grüner Beschriftung für beide Achsen und die zweite (= grüne) Kurve. |
|
rechte
Y-Achse ausblenden |
Ausblendung der rechten Y-Achse. Es gibt jetzt wieder ein gemeinsames Koordinatensystem. |
|
Messkurve |
Äquivalenzpunkt:
3-Geradenmethode |
Mit Hilfe von 3 Ausgleichs-geraden kann man pH-Kurven (Dreigeradenmethode) oder auch Kurven von Leitfähigkeitsmessungen auswerten (Schnittpunkt-Ermittlung) |
Äquivalenzpunkt:
Steigung |
Ermittlung
des Äquivalenz-punktes einer pH-Kurve über das
Steigungs-maximum. |
|
Messpunktgröße
ändern |
in einer Auswahlbox kann die Größe der Messpunkte mit den Werten 4, 5, 6, 8 oder 10 belegt werden. |
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Messwerteinheiten
setzen |
Einheiten der X- und Y-Achse neu eingeben. Die aktuellen Einheiten werden in den Eingabefeldern angezeigt. Aktivierung auch durch LMT-Klick auf eine der angezeig-ten Messwerteinheiten. |
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Flächeninhalte
bestimmen |
Bestimmung von bis zu 5 Flächeninhalten in einem GC-Spektrum. Die Flächeninhalte werden durch Integration ermittelt und in relativen Flächeneinheiten und in Prozent der integrierten Gesamtfläche angezeigt. |
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Informationen
zur Messreihe |
Anzeige der in der Messwert-Datei gespeicherten Informationen zur Messung. Bei der pH-Kurven-Simulation werden Volumen und Konzentration der neutraliserten Säure und die Laugen-Konzentration als Informationen gespeichert. |
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Messkurve
löschen |
Messkurve löschen, eine bestimmte, wählbare oder alle Kurven. |
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Geradengleichung/en
anzeigen |
Nur bei zuvor aktivierter „Anzeige Geradengleichun-gen“ (ja/nein) werden die Gleichungen der Ausgleichs-geraden in einem Info-Fenster angezeigt. |
|
Es
wird ein Fenster einge-blendet, in dem man die zu verbergende
Kurve auswählen kann. |
||
Verborgene
Kurve anzeigen |
Alle verborgenen Messkurven werden wieder angezeigt. |
|
Hilfe |
Hilfe |
Anzeige dieser Hilfeseiten. |
über
pro++chem |
Anzeige der Programmversion und Programm-Lizenz (GNU General Public License) in deutscher Sprache |
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