[공학]물리예비 - 비열 측정
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- 목차
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1. 실험기구 및 장치
2. 실험목적
3. 이론
4. 실험방법
- 본문내용
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3. 이론
․ 열 평형
물리 계에서 온도, 압력, 부피 같은 값들이 계의 모든 점에서 같고, 또 시간에 따라 변하지 않을 때 그 계는 열 평형 상태에 있다고 한다.
압력과 온도가 다른 두 개의 다른 계를 생각하자. 이들이 서로 영향을 주고 받을 수 없도록 떼어놓으면, 이들은 각각 자기들의 압력과 온도를 유지한다. 하지만, 접촉하고 있으면 서로 영향을 주고받는다. 예를 들어 뜨거운 철판과, 차가운 철판이 있다고 할 때 떨어져 있는 두 철판은 각각의 온도를 유지하지만, 두 철판을 접촉시키면 뜨거운 철판은 온도가 내려가고, 차가운 철판은 뜨거워진다. 결국 두 철판은 온도가 같아지며, 이렇게 두 물체의 온도가 같아질 때 두 물체는 서로 열 평형 상태에 있다고 한다.
․ 열 역학 제0법칙
두 계가 각각 제3의 계와 평형상태에 있으면 이들 두 계도 서로 열 평형 상태에 있다. 두 물리 계 A와B가 열 평형 상태에 있는지를 결정하는 한 가지 방법은 제 3의 계, C(이 계는 온도계로 생각하도록 하자)와 비교하는 것이다. C와 A가 열 평형 상태에 있고, 또 C와 B가 열 평형상태에 있다면, A와B도 열 평형 상태에 있게 된다.
․ 열 용량
물체의 질량에 관계없이 물체의 온도를 1K만큼 높이는 데 필요한 열량을 열 용량이라 한다. 만일 물체가의 열량으로의 온도변화를 일으켰다면, 열용량( )은 다음과 같이 정의된다.
(kcal/K 또는 J/K)
․ 비열
물질의 질량이 크면 온도를 변화시키는 데에 더 많은 열량이 필요하다. 즉, 온도변화를 발생시키는 데 필요한 열량는 물질의 질량 m과 온도변화에 비례한다. 따라서 단위 질량 당 열 용량을 정의해서 사용하는 것이 편리하다. 비열은 물질 1kg의 온도를 1K만큼 높이는 데 필요한 열량으로 물질마다 다르다
질량이 m인 어느 물질의 온도를만큼 높이는 데 필요한 열량이이면 비열( )은 다음과 같다
(kcal/kgK 또는 J/kgK)
물질의 비열은 혼합법을 통해서 알 수 있으며, 이것은 에너지 보존법칙을 이용한 것이다. 즉, 어떠한 물체의 비열은 이미 알고있는 다른 물체와 서로 열 적 접촉시킴으로써 알아낼 수 있다. 단열 용기에 온도인 물체A와 온도인 물체B를 넣으면(단, ), 시간이 경과함에 따라 온도가 낮은 물체 B는 물체A로부터만큼의 열량을 흡수하고, 반대로 온도가 높은 물체A는만큼의 열량을 잃게 되어, 같은 온도(평형상태에 이른 온도)에 도달하게 된다.
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