일반물리학실험-열기관 및 열효율 측정 실험

소개글

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목차

1. Abstract
2. Introduction
3. Theoretical Background
4. Method
5. Results
6. Discussion
7. Conclusion

본문내용

1. Abstract
본 연구에서는 Heat engine의 열역학적 과정을 직접 실험하였으며, 실험한 데이터를 바탕으로 열역학적 과정에서 발생한 일, 내부에너지, 열에너지 공급 및 손실 등을 확인하였다. P-V 그래프를 통해서 기체의 작동 과정을 확인하였으며, 사이의 넓이를 통해 일을 구하였다. 구현한 heat engine을 카르노 열기관과 비교 분석하였으며, 카르노 열효율에 미치지 못하는 이유를 분석하였다. 실험 과정 중에서 발생한 여러 오차 원인들을 분석하였으며, 열 손실, 가열 또는 냉각되는 부분이 공간적으로 크게 분리되어 있다는 점 때문에 전체 기체의 온도가 균일하지 못하였다는 점이 가장 큰 오차원인으로 생각되었다. 고무관 내부의 기체의 부피를 고려해주고 열기관 내부의 온도를 균일하게 할 수 있는 장치를 이용한다면 외부와 에너지 및 물질 출입이 제한된 계를 형성할 것이고, 이와 같은 오차는 줄어들 것으로 생각된다.

2. Introduction
본 연구에서는 Heat engine의 작동 원리를 구상해보고, 직접 실험을 통해서 어떤 방법으로 열기관을 작동시키는지 연구하였다. 등온 압축,팽창과 등압 압축,팽창으로 열역학 과정의 사이클을 구성하였다. 열기관의 작동을 P-V그래프 분석을 통해서 열기관이 사이클을 돌 때 한 일 등을 분석하였으며, 열효율, 카르노 열기관과의 비교 분석 등을 진행하였다. 따라서 필요한 준비물은 다음과 같다.
실린더, 알루미늄 캔, 비커, 뜨거운 물, 차가운 물, 피스톤, 추, 압력 센서, 온도계, 데이터 분석 프로그램, 고무 관 등

< 중 략 >

4. Method
실험 준비 과정은 다음과 같다.
1) 실린더와의 마찰이 거의 없는 피스톤이 달린 실린더를 준비한다.
2) 피스톤의 위에 실(string)을 달고, 실을 회전센서(Rotary sensor)을 거쳐 무게추(hanger)와 연결시킨다. 피스톤이 움직이면 회전센서가 회전하게 되고 회전한 각도를 센서가 측정하여 프로그램이 이를 위치로 변환하여 기록한다.

참고 자료

John W. Jewett, Jr., Raymond A. Serway, <대학물리학I>, 대학물리학 교재편찬위원회, 북스힐,CENGAGE Learning(2013), p.280-293.
국가참조표준데이터[Internet].Korea Relative Gravity Point (KRGP)- 045[대전광역시 유성구 테크노 10로 8 (탑립동)](KSRD.02.2014.004.001.011):국가참조표준센터. c2007-[Cited yyyy.mm.dd]. Availiable from: http://www.srd.re.kr/db/srdDataInfoView.do?scid=S02004001002&sdid=45