일반물리학실험_고체의 비열 결과보고서
- 최초 등록일
- 2020.04.08
- 최종 저작일
- 2016.03
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목차
1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험 결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론
9. 참고 문헌 및 출저
본문내용
실험 목적
물 열량계를 이용하여 물질의 비열을 측정하는 과정을 이해하고 물질의 종류에 따라 비열이 다름을 이해한다.
실험 원리
물체에 열을 가하면 물체의 온도가 변하거나 물체의 상태가 변한다. 질량이 m인 물체에 Q만큼의 열을 가하여 물체의 온도가 〖 T〗_1에서 T_2으로 변하였다면, 물체의 비열 c는 다음과 같이 정의 된다.
c=Q/(m(T_2-T_1)) (cal⁄(g∙℃))
온도가 다른 두 물체를 열적으로 접촉시키면 고온의 물체로부터 저온의 물체로 열이 이동한다. 그리고 충분한 시간이 지나면 두 물체의 온도가 같게 되는 열적 평형 상태에 도달된다. 이때 두 물체가 외부와 열적으로 차단된 열량계 내에 있다면 고온의 물체가 잃은 열량은 저온의 물체가 얻은 열랑과 같게 된다.
온도가 T_1인 물(질량 m_1, 비열 c_ω)이 담겨 있는 열량계(질량 m_3, 비열 c_3)에 온도가 T_2로 가열된 물체(질량 m, 비열 c)를 넣은 후 열적 평형 상태에 도달하면 물체와 물, 열량계가 모두 같은 온도 〖 T〗_3가 된다. 이때 열의 흐름을 기술하는 방정식은
cm(T_2-T_3 )=c_ω m_1 (T_3-T_1 )+c_3 m_3 (T_3-T_1)
이며, 물체의 비열 c는 다음과 같다.
c=((c_ω m_1+c_3 m_3 ))/m((T_3-T_1)/(T_2-T_3 ))
그런데 열량계 내의 용기, 젓개, 온도계 등의 비열을 모두 고려할 수 없으므로 열량계와 관련돤 물체의 비열을 물당량(물과 비열이 다른 물질의 열용량을 물과 같다고 할 때 이에 환산되는 물의 질량)으로 환산하여 계산하면 편리하다.
열량계의 물당량을 M이라 두면 식은
cm(T_2-T_3 )=c_ω (m_1+M)(T_3-T_1)
c=(c_ω (m_1+M))/m((T_3-T_1)/(T_2-T_3 ))
이 된다. 여기서 물의 비열 c_ω는 1cal⁄(g∙℃)이다.
실험 기구 및 재료
통열량계(용기와 젓개 및 온도계), 간이열량계, 시료(알루미늄, 구리, 황동), 전열기, 비커, 저울
참고 자료
일반 물리학 실험 (제 3판), 부산대학교 물리학교재편찬위원회, 청문각
College Physics (9th Edition), Raymond A. Serway, Chris Vuille 원저, 북스힐 http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9C%84%ED%82%A4%EB%B0%B1%EA%B3%BC:%EB%8C%80%EB%AC%B8 (위키백과)