[물리실험1]기압변화에 따른 현상 결과레포트

목차

1. 실험 목적과 이론 및 예비 보고서
(1) 실험 배경
(2) 실험 기구
(3) 이론 및 예비 보고서
(4) 주의사항

2. 실험 기구의 이해

3. 기압에 의한 물체의 변형

4. 압력에 따른 온도 변화
(1) 정해진 양의 공기를 주사기 등으로 팽창시킬 때 공기의 온도는 어떻게 변할까? 또 압축시킬 때는 온도가 어떻게 변하겠는가?
(2) 내부 물체를 모두 제거한 후, 내부 압력에 따라 내부 기체의 온도가 어떻게 변하는지 관찰하고 기록해보라. (실험을 너무 빠르게 진행하면 온도계가 기체의 온도를 정확히 읽을 수 없고, 실험을 너무 늦게 진행하면 용기 내부와 바깥의 열 교환에 의해 온도 변화가 감소할 수 있다.)
(3) 압력과 온도와의 상관관계를 그래프로 그려보라. (측정 직후 그래프를 손으로라도 대략 그려보는 것이 좋다.)

5. 압력에 따른 끓는점의 변화
(1) 물이 액체에서 기체 상태로 변하는 온도(끓는점)는 섭씨 100도라고 알려져 있다. 그러나 물의 상평형 곡선을 보면 끓는점이 외부 압력에 따라 달라짐을 볼 수 있다. 이 그래프에 의하면 압력이 낮아질수록 끓는점은 올라가는가, 아니면 내려가는가? 그 이유를 설명해보라.
(2) 위의 그래프(증기압력곡선)에 의하면 100도에 못 미치는, 약간 식어버린 물이라도 압력만 바꿔준다면 다시 끓게 만들 수 있다! 전기 주전자로 데운 뜨거운 물을 용기 안에 넣은 후 압력을 낮추어 물이 끓게 만들어보라.
(3) 이 실험장치를 사용하면 기압과 물의 온도를 동시에 잴 수 있으므로, 증기압력곡선의 일부를 직접 측정해볼 수도 있을 것이다. 시도해보라.

6. 실험 결과 및 토의

본문내용

1. 실험 목적과 이론 및 예비 보고서

(1) 실험 배경
우리는 공기 분자들로 빽빽한 공간 안에 살며, 이 공기 분자들이 가하는 엄청난 압력 속에서 살고 있지만 그 존재를 잊고 산다. 만일 기압이 바뀌면 어떤 일들이 일어날까? 높은 산에서 밥을 하면 쌀이 설익는다는데 그 이유는 무엇일까? 이 실험에서는 기압을 낮추거나 높일 때 일어나는 현상을 관찰함으로써 기압의 역할을 이해하고자 한다.

(2) 실험 기구
주사기형 공기 펌프, 압력 용기(압력계와 온도계 포함), 풍선, 초코파이, 비커, 전기 주전자 (3조당 1개)

(3) 이론 및 예비 보고서
기압이 달라질 때 물체의 형태나 물의 끓는점이 어떻게 변하며 그 이유는 무엇인지 정리해온다.

기압의 사전적 정의는 ‘대기가 단위 면적을 수직으로 누르는 힘’이다. 기압이 높아지면 물체를 누르는 공기의 압력이 커진다. 하지만 물체가 안에서 밖으로 작용하는 압력은 그대로 이기 때문에 물체를 누르는 공기의 압력이 물체 안에서 작용하는 압력보다 커지므로 물체는 원래 모습을 유지하지 못하고 찌그러지게 된다.
액체 입자 사이에는 서로 잡아당기는 힘인 인력이 작용하고, 액체가 열을 받아 인력이 끊어져 자유롭게 움직이게 되는 상태를 기체라고 한다. 액체 입자의 인력은 물질에 따라 달라진다. 또한, 압력이 높아지면 입자들 사이의 거리가 가까워져 물의 끓는점이 높아지고, 반대로 압력이 낮아지면 입자들의 거리가 멀어져 끓는점이 낮아진다.

(4) 주의사항
압력 용기의 뚜껑을 바닥에 내려놓을 때, 온도계의 탐침이 휘거나 부러지지 않도록 주의한다.

2. 실험 기구의 이해

(1) 소형 공기 펌프: 주사기의 피스톤을 움직여보며 공기의 이동 방향이 어느 쪽인지 확인한다.
(2) 실험 목적에 맞게 공기 펌프의 한쪽 관을 감압/가압 소켓에 연결한다. (소켓에서 관을 뺄 때는 소켓에 붙어있는 원판을 아래로 누르면서 관을 당기면 쉽게 빠진다.)

참고 자료

없음