[공학]물리예비-일당량 측정
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- 목차
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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
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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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