물리학 실험 - 열의 일당량
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♣열역학 제1법칙 => 열과 역학적 에너지를 동등한 입장에서 다루어 이 두 가지 형태의 에너지를 합한 에너지의 보존법칙이다. 어떤 물질계가 한 상태에서 다른 상태로 변할 때, 그 사이에 얻어진 총 에너지는 외부에서 하여진 역학적 일 W와 외부에서 들어온 열량 Q의 합W＋Q와 같고, 이 값은 초기상태와 나중상태만으로 결정되고 변화과정에는 무관한 양이다. 이 W＋Q는 두 상태량의 차와 같고 이를 내부에너지라고 한다. 외부에서 열의 흡입이 없고 일도 받지 않았다면, 그 물질계의 에너지는 변하지 않는다.
실험방법:
기본적인 실험 방법은 고등학교 때 해보았던 줄의 실험과 크게 다르지 않다.
♣줄의 실험이란?
일정한 높이에서 추를 떨어뜨리고 그 힘으로 물탱크 안의 물갈퀴판(板)을 돌려 물이 얼마만큼의 열을 얻었는가를 조사했다. 역학적 일의 양은 추의 낙하거리에서 산출하고 물이 얻은 열량은 수온의 상승을 온도계로 재어 알 수 있었다. 그 결과 일정한 일에 대해서는 언제나 열이 생기며, 1cal의 열량은 4.19×107erg의 일에 해당한다는 이른바 열의 일당량을 알아냈다. 열의 본질에 관한 이론이 분분하던 당시에 열도 역학적 에너지와 본질적으로 같으며, 에너지의 한 표현이라는 것을 증명하여 열역학 제1법칙을 정립한 획기적 실험이었다.
다만 차이점은 줄의 실험에서는 역학적 에너지를 이용하여 에너지가 보존된다는 것을 보였으나 이 실험에서는 전기에너지와 컴퓨터를 사용하여 좀더 정확한 실험을 할 수 있다. 다음은 교재에 실린 실험 방법이다.
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