发现物质X的结晶奥秘
天气瓶是一种美丽的装饰品,起源于19世纪。它内部的液体会随着环境变化形成不同的结晶图案,有时像羽毛,有时像雪花,非常神奇!
科学家在未知星球发现了一种神奇的物质X,它具有特殊的性质:
结晶形态主要由溶解度决定,而溶解度受两个因素影响:
<10g → 羽毛状
>10g → 雪花状
老师讲解和演示时,请先认真听讲,保持节奏一致。
到'动手练习'时,按自己的速度完成,节奏快的同学可以继续向下查看。
检查拼写、路径
小声讨论,互相检查
老师和助教会前来支援
我们的目标:一起体验从数据到发现的全过程!
打开data_training文件夹,你会看到许多CSV文件:
每个CSV文件包含两行数据:
| 273.15 K | 278.15 K | 283.15 K | 288.15 K | ... |
|---|---|---|---|---|
| 0.0112 | 0.0133 | (缺失) | 0.0194 | ... |
科学数据的特点:真实科学环境下的测量数据往往不完美,会有缺失值。
把每个表中缺失的部分补全。
使用相邻数据的平均值来填充缺失值:
例如,在5.csv中,283.15K的缺失值计算为:
(0.0133 + 0.0194) ÷ 2 = 0.01635
补全后把各个表整合为一个大表格。
这个表格将体现:
三者之间的对应关系。
根据完整的数据表,通过临界值筛选:
用热力图(Heatmap)清晰展示所有规律:
通过图表直观理解数据规律。
完成任务后,你需要生成以下两种结果文件:
| 乙醇浓度 (%) | 273.15 K | 278.15 K | 283.15 K | ... |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0.0056 | 0.0066 | 0.0077 | ... |
| 5 | 0.0112 | 0.0133 | 0.0164 | ... |
| ... | ... | ... | ... | ... |
| 溶解度 (g) | 温度 (K) | 乙醇浓度 (%) |
|---|---|---|
| 0.0056 | 273.15 | 0 |
| 0.0066 | 278.15 | 0 |
| ... | ... | ... |
有同学发现,用Excel也可以完成,它的过程是下面这样:
Excel版步骤:
Excel手动操作会更清楚地理解数据处理的每一步,但我们在这个任务中用更加数据科学的方式来完成!