선팽창계수

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2016.04.16 / 2016.04.16
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본문내용: 1.결과
모든 물체는 대체로 온도가 올라가면 부피가 팽창하게 된다. 고체는 부피와 함께 길이,
면적도 팽창한다. 온도가 올라가면서 길이가 팽창하는 것을 선팽창, 부피가 팽창하는 것을 부피 팽창이라 하고 이들을 합해서 열팽창이라고 한다. 이것은 온도가 올라가면 열팽창하는 것은 분자 또는 원자들의 운동이 활발해져서 분자 또는 원자들의 평균 거리가 커지기 때문이다.
고체의 팽창 - 선팽창
처음의 길이를 잰후 온도를 높이면 일정 온도까지 올라간 다음에 고체의 길이를 다시잰다.
그러면 고체가 늘어난 길이는 처음 길이에 비례하고 상승한 온도에 비례한다.
선팽창 계수는 단위 길이당 1 ℃ 상승할 때 늘어난 길이 이다. 고체가 열을 받을 때 길이외 부피도 팽창하는데 여기서는 부피 팽창 계수로 단위 부피당 1 ℃ 상승할 때 늘어난 부피로 선팽창 계수의 약 3배이다. 0℃에서 길이 l0인 물체가 온도변화 dθ에 대해 dl만큼 열팽창할 때, β=(dl/d/θ)/l0가 그 물질의 선팽창계수이며, 부피팽창계수 α와의 사이에 β＝α/3라는 관계가 성립된다.
2.오차요인
선팽창 계수를 측정할 때 긴 원통에 수증기를 이용하여 전체적인 온도를 높였다.온도가 균일하게 골고루 알루미늄에 전달 되지 않았을 수도 있다. 혹시 원통안이 매끄럽지 않고 굴곡이 있다면 그 안에서 수증기가 액화되어 이슬점 이하의 상태에 이르면 물로 된다. 그러면 일시적으로 온도가 떨어져서 정확한 수치를 얻기 힘들어진다. 또한 수증기가 직접적으로 들어간 부분은 팽창되고 그렇지 않은 부분은 덜 늘어났을 것이다. 또한 수증기의 열은 길이 외 부피의 변화에도 영향을 주어 정확한 선팽창의 계수를 측정하지 못한 요인이 되었을것이다. 또 수증기를 만들어 내는 물이 부족하였을 수도 있다. 물이 부족하였하여 다시 물을 부어 데웠다면 온도변화 영향을 주었을 것 이다. 가장 큰 이유로는 마이크로미터의 눈금을 정확히 읽지 못 한것 같다. 이 실험은 온도에 따른 길이의 변화가 아주 중요하다. 그래서 1/1000㎜까지 읽어냈어야 했는데 그러지 않고 눈금을 대충보고 측정했던것이 오차가 나게된 가장 큰 이유같다. 다른 이유로는 알루미늄 막대의 순도가 100％인지 마이크로미터 및 처음 길이를 쟀던 줄자의 정확도를 확인해야했다.
3.느낌
이번 우리조의 알루미늄의 선팽창 계수 실험은 비교적 알루미늄이 잘 늘어나는(?)것이라서 실험했지만 다른 물질(잘 늘어나지 않는것)로 실험했다면 어떻게 구할지 궁금했다. 적은 수치까지 계산할 수 있는 장비는 아마 비쌀 것이라 생각된다. 우리가 쉽게 사용하고 있는 열기구 예를 들면 다리미, 선풍기 뒤쪽, 전기밥솥같은 것도 제품의 안전과 영구적 사용을 위해 물질의 선팽계수를 고려해서 만들어졌을 것이라고 이 실험을 통해 유추할 수 있었다. 그리고 아주 뜨거운 여름이면 기차레일사이가 ㅅ자가 될 수도 있을거라 생각하니 우스었다.
4. 참고
http://cysics.com.ne.kr/high/energy/gas/k15.html
http://seyangpo.co.kr/service/technical/property/liner_expan.htm
http://www.powerindex.net/Machine/properity/properity.htm#공업재료의%20선팽창계수(線膨脹係數)%201℃%20와%201℉
http://www.empas.com 의 백과사전
온도의 여러 가지 종류
http://phys.kyungwon.ac.kr/internet-class/general-physics99/CH10/Ch10.htm

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