[공학]물리예비-일당량 측정

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목차
1. 실험기구 및 장치

2. 실험목적

3. 이론

(1) 기본개념
(2) 열과 일의 관계

(3) 물당량(Water equivalnet)
4. 실험방법

(1) 열량계의 물당량 측정

(2) 열의 일당량 측정
본문내용
그런데 어느 정도 시간이 지나면 물체가 식는다. 이것은 물체가 마찰에 대하여 운동할 때 발생한 내부에너지가 열의 형태로 물체로부터 방출되기 때문이다. 어떤 계가 단열상태에 있지 않고 주변으로부터 열을 주고받는다면 식 ⊿K = W + ⊿U의 좌변에 ⊿Q를 더할 수 있다.

⊿K + ⊿Q = W + ⊿U

위 식은 마찰에 의해 발생하는 열과 일 사이의 관계에 주변으로부터 열의 출입을 고려한 식이다. 만약 운동에너지를 고려할 필요가 없다면 위 식은 열역학 제 1법칙이 된다.

⊿Q = W + ⊿U

열역학 제 1법칙은 에너지 보존법칙을 나타내며 열과 일, 에너지가 본질적으로 동일한 것임을 의미한다. 열과 에너지사이의 관계를 실험적으로 밝힌 줄(Joule)은 1cal에 해당하는 열량은 4.186J의 에너지와 같음을 보였다. 이를 열의 일당량이라 정의한다.

W = JQ
열의 일당량 : J = 4.186J/cal
(3) 물당량(Water equivalnet) : 그 물체와 열용량의 값이 같은 물의 질량을 의미한다.

4. 실험방법
(1) 열량계의 물당량 측정
① 전자저울을 사용하여 질량의 물(200g 정도)을 전기열량계에 담고 전기를 공급하여 물의 온도를 올린다. 전원장치는 Current mode로 한다.
② 위의 과정을 수행하는 동안 상온의 질량의 물(100g)을 비커에 넣고 센서를 담근다(온도의 측정).
③ 전기열량계의 물에 센서를 담근다. 온도가 상온보다 10℃ 정도(30~35℃ 사이) 높아지면 전원장치의 스위치를 끄고 교반기로 잘 저어주어 온도가 일정할 때의 온도을 데이터로 남긴다.
④ 두 번째 과정의 비커에 들어있던 물을 전기열량계에 부어 합친다. 열평형 상태에 도달하여 온도가 일정하게 되었을 때의 온도 T를 데이터로 남긴다.
⑤ 열량보존법칙에 의하면 온도의 물()을 열량계에 부었을 때 온도가인 물이 흡수한 열량은 온도가인 질량의 물과 열량계가 잃어버린 열량과 같다. w를 열량계의 물당량이라 할 때,

이 된다.
⑥ 열량계 안의 물을 버리고 열량계가 상온의 상태가 되도록 3분 정도 기다린다. 단 새로운 데이터를 얻을 때는 항상 Clear Chart를 하도록 주의한다.
(2) 열의 일당량 측정
① 전자저울을 이용하여 질량 m의 물(200g 정도)을 열량계에 붓고 뚜껑을 닫는다.
② 전원장치의 스위치를 켜고 전류조절 손잡이를 천천히 돌려 전류(i)가 1A가 되도록 한 다음 전원스위치를 <Off>로 놓는다.
③ 열량계 내의 온도가 일정하게 되었을 때의 온도을 센서로 측정한다.
④ 전원스위치를 <On>으로 놓아 열량계의 온도가 약 2~3℃ 정도 올라갈 때까지 열량계에 전류를 공급한다. 이때 LabVIEW 프로그램의 가로축을 보고 전류가 흐른 시간을 측정한다.
⑤ 전원을 끄고 교반기로 물을 잘 저어주어 열량계 내의 물의 온도가 일정해지면 온도를 측정한다.
⑥ 전기저항선 R 양단에 전압 V를 걸고 전류 I를 t초 동안 흘려줄 때 저항에 대하여 전류가
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