일반물리학실험 열의 일당량 측정 예비 레포트

소개글

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목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험기구 및 장치
4. 실험 방법
5. 참고 문헌 및 그림 출처

본문내용

1. 실험 목적

이 실험의 목적은 역학적 계에 마찰력이 작용하면 마찰력이 한 일만큼 역학적 에너지의 일부가 감소하여 내부에너지로 전환된다. 이때 역학적 에너지의 감소량과 내부에너지의 증가량은 동일하다. 계의 에너지가 변화되는 방법은 이와 같이 계에 일을 해주는 것 외에 열을 이용해 에너지를 전달하는 방법이 있다. 단, 열은 계와 계 사이에 온도차가 있을 때만 전달되는 에너지다. 본 실험에서는 마찰을 통해 계에 전달해준 일을 열로 환산하여 열의 일당량(열을 일로 환산할 때의 비례상수)을 측정해 본다.


2. 실험 원리

계의 내부 에너지는 계의 질량 중심에 대해 정지해 있는 기준 틀에서 볼 때 계를 구성하는 미시적 구성 성분들(원자와 분자)이 갖는 모든 에너지를 의미한다. 내부 에너지에는 계 전체가 공간을 이동할 때의 운동 에너지는 포함되지 않는다. 그러나 분자의 무질서한 병진, 회전, 진동에 의한 운동 에너지, 그리고 분자 내 원자 사이의 힘과 관련된 전기적 위치 에너지 등은 모두 포함된다. 어떤 계가 가지고 있는 역학적 에너지는 보존력 장에서는 보존된다. 그러나 마찰력과 같은 비보존력이 존재할 때는 마찰력이 한 일만큼 역학적 에너지는 감소되며, 감소된 에너지는 내부 에너지로 전환된다.
흔히 ‘내부 에너지’와 ‘열’을 혼동하는데 ‘열’은 계와 주위 환경 사이의 온도 차에 의해 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흘러가는 ‘에너지의 전달 과정’을 뜻한다. 물질을 가열한다는 것은, 그 계보다 더 높은 온도의 주위 환경에 계를 접촉시킴으로써 계에 에너지를 전달하는 것이다. 예를 들어 따뜻한 물 잔을 손으로 잡는 경우 물 잔에서 손으로 ‘열’이 발생하여 흘러간다. 차가운 물 잔을 손으로 잡을 때도 손에서 물 잔으로 ‘열’이 발생하여 흘러간다.

참고 자료

일반물리학실험, 김연중, 김희수, 이주호, 북스힐, p.233, (2021)
대학물리학Ⅰ, 대학물리학교재편찬위원회, 북스힐, p.460, (2021)
일반물리학실험, 김연중, 김희수, 이주호, 북스힐, p.234, (2021)
일반물리학실험, 김연중, 김희수, 이주호, 북스힐, p.235, (2021)
일반물리학실험, 김연중, 김희수, 이주호, 북스힐, p.236, (2021)
일반물리학실험, 김연중, 김희수, 이주호, 북스힐, p.237, (2021)
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일반물리학실험, 김연중, 김희수, 이주호, 북스힐, p.239, (2021)
일반물리학실험, 김연중, 김희수, 이주호, 북스힐, p.239, (2021)