[물리]열의 일당량

소개글

열의 일당량 레포트

목차

1. 실험목적
2. 원 리
3. 기구 및 장치
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 결과분석
7. 토의 및 건의사항

본문내용

1. 실험목적
열의 역학적, 전기적 일당량 실험 장치를 통하여 역학적인 일, 또는 전기적인 일의 총량이 전부 열로 변환될 때 열에너지는 수행된 일의 총량과 같다. 역학적(또는 전기적)인 일과 열에너지 사이의 등가성을 이해하고 에너지 보존법칙에 의해 줄-칼로리 단위의 관계식, 열의 일당량을 측정한다.
2. 원 리
물리적인 모든 반응에서 에너지라는 양이 보존된다는 것은 현재에는 그리 이상한 일이 아니다. 에너지는 우리가 키워온 개념이다. 약 150년 전에는 겉보기에는 관계가 없는 현상인 열과 운동 사이에 밀접하고, 양적인 관계가 존재할 것이라는 증거가 없었다. 열과 운동이 같은 것-에너지이지만 다른 형태로 보일 수 있다는 사실의 발견은 에너지라는 개념과 에너지 보존의 이해를 향한 최초의 가장 큰 발걸음이다.
1798년 Bavaria의 Count Rumford는 열과 일이 서로 연관되어 있다는 것을 최초로 깨달은 사람이다. 그 당시에는 열은 질량이 없는 유체와 같은 열소(熱素; caloric) 라는 물질의 흐름에 의해 생긴다고 일반적으로 믿어왔다. 이러한 물질은 물체 내부에 존재한다고 믿어졌으며, 그것은 잘리거나 땅에 접촉되거나 또는 조각들로 나누어지면 조각들은 원래의 물체가 가지던 만큼의 열소를 갖지 못한다고 믿어졌다. 열소의 방출의 결과가 우리가 경험하는 열이라 생각했다.
어느 날 대포의 보링(구멍 뚫기) 작업동안 Rumford는 보링기가 사용하기에 너무 무뎌져서 더 이상 쇠를 보링 할 수 없을 때에도 열이 만들어지는 것을 주목했다. 그러므로 열은 금속을 작은 조각으로 절단하는 것에 기인하지는 않는다. 사실 이것은 무한한 양의 열이 철과 보링기로부터 만들어질 수 있다는 것을 의미하고, 물질 내에 있는 열소의 방출로 열이 생긴다는 생각과 일치하지 않는 것이다. Rumford는 드릴의 움직임과 열 사이에 어떠한 관계가 있다는 것을 인식했다. 심지어 그는 열이 그가 관찰한 운동의 형태로 존재할 수 있다는 그의 믿음으로부터 출발하여 논리를 좀 더 발전시켰다.
1850년에 줄(Joule)의 실험이 있기 전까지는 Rumford의 견해가 일반적이었다. 줄은 마찰에 의해 측정된 일의 양이 측정된 열로 전환되는 다양한 실험을 하였다. 예를 들면 줄은 열적으로 고립된 물통속의 회전날개를 돌리기 위하여 질량을 떨어뜨리기도 하였다. 줄은 질량이 떨어진 길이의 측정과 물의 온도변화를 통해 수행된 일에 따른 열의 발생을 결정하였다. 이러한 많은 실험을 통해 역학적인 일과 발생하는 열 사이의 비가 일정함을 보였다. 오늘날의 단위로 줄의 결과는 다음과 같다.

참고 자료

연세대학교 일반물리실험실 ( http://phya.yonsei.ac.kr/~phylab/ )을 참고하였습니다.
GIANCOLI일반물리책을 참고하였습니다.
네어버 지식in을 참고하였습니다.
두산세계대백과 사전을 참고하였습니다.
계산은 모두 MS 오피스 2003으로 하였습니다.