[부산대] 열의 일당량

목차

1.실험목적
2.실험원리
3.실험 기구 및 재료
4.실험 방법
5.측정값
6.실험 결과
7.결과에 대한 논의
8.결론

본문내용

실험의 목적
역학적 일을 열에너지로 변환시키고 행한 일과 발생한 열량을 측정하여 열의 일당량을 구한다.

실험 원리
에너지 보존 법칙에 다르면 어떤 계에 역학적인 일을 하여 계의 온도가 증가된 경우 증가된 열에너지는 계에 가해 준 일의 크기와 같아야 한다. 일의 단위는 보통 joule로 표시되고 열에너지는 calorie로 표시된다. 이때, 열 1 cal가 몇 joule에 해당되는가를 열의 일당량이라 한다. 따라서 가해 준 일 W와 열량 Q 사이에는 W=JQ \( J : 열의 일당량\)의 관계가 성립한다.

1)일의 계산
그림 15-1의 일을 열로 변환하는 실험 장치에서는 실린더 위에 나일론 줄이 4~6회 감겨 있고 나일론 줄 끝에 추가 달려 있다. 실린더와 나일론 줄 사이에는 일정한 마찰력이 작용하고 있어 실린더를 회전시키면 추가 바닥으로부터 일정한 높이를 유지한 채 공중에 떠 있게 된다. 이때 실린더와 나일론 줄 사이의 마찰력은 중력에 의한 추의 무게와 힘이 평형 상태에 있으므로 마찰력(F_〖f) )와 추의 무게(Mg)는 같은 크기를 가진다.

실험 기구 및 재료
열의 일당량 실험 장치, 멀티미터, 추, 버니어캘리퍼, 저울, 나일론 줄, 고무줄

실험방법
알루미늄 실린더의 질량 m과 나일론 줄에 매달린 추의 질량 M을 측정하여 기록한다.
버니어캘리퍼로 실린더의 지름 D를 측정하여 실린더의 반지름 R(=D\/2)을 기록한다.
그림 15-1과 같이 나일론 줄의 한쪽 끝에 추를 매달고 실린더 표면에 나란하게 3~6회 정도 고르게 감는다. 줄의 다른 쪽 끝에 고무줄을 매고 고정시킨다. 크랭크를 시계 방향으로 돌리면서 추가 바닥에서 3cm 정도 떨어졌는지 확인하면서 고무줄의 장력을 조절한다.
멀티미터를 그림 15-2와 같이 장치의 온도 측정 단자에 연결한다.
저항값 R_i를 읽고 기록한다. 장치에 붙어 있는 저항 대 온도표를 보고 저항값 R_i에 대응하는 T_i를 찾아 기록한다. 저항 대 온도표에 나타나 있지 않은 중간 영역의 값은 비례식을 사용하여 결정한다(온도는 소수 둘째 자리까지 계산하라).

참고 자료

일반 물리학 실험, 제 4판, Chapter 1 오차론, Chapter 15 열의 일당량, 부산대학교 물리학교재편찬위원회, 청문각
Naver_지식백과_열의 일당량_
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=4390101&cid=58577&categoryId=58577