일반물리학실험 - 고체의 선 팽창계수 측정

소개글

일반물리학실험 - 고체의 선 팽창계수 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 장치
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험 결과
7. 질문 및 토의
8. 결론 및 검토

본문내용

후 시료의 온도는 실제보다 크게 측정되어서, 은 실제 변화량보다 크게 측정되어 에서 보는 바와 선팽창계수가 알려진 값보다 작게 측정되었다.
(4) 실험결과로부터 체적 팽창계수를 구하라.
체적팽창 계수를 선팽창계수와 동일한 형태로 정의하면,
가 된다.
따라서 가 된다.
한편 부피변화량 이라고도 쓸 수 있으며이므로 이항정리하면
라고 쓸수 있다.
따라서 체적 팽창계수는
시 료
선 팽 창 계 수
체 적 팽 창 계 수
구 리
14.496±0.056
43.488±0.168
철
10.903±0.045
32.709±0.135
알루미늄
22.048±0.011
66.144±0.033
8. 결론 및 검토
이번 실험은 물질에 의한 물체의 팽창과 수축을 이해하고 다이얼게이지를 이용하여 구리와 철, 알루미늄의 선팽창계수를 측정하는 것이다.
고체의 길이나 부피는 온도의 함수로서 의 멱급수로 표시 할 수 있고, 이로부터
의 관계식을 얻었다.
다이얼 게이지가 있는 선팽창계수 측정장치를 이용하여 열팽창에 의한 금속막대의 길이변화 을 측정하였고, 증기 발생기를 이용하여 금속막대에 열을 공급하였다. 시료의 온도를 직접측정할 수 없으므로 반도체센서를 이용하여 금속막대의 온도를 직접측정하지 않고, 멀티미터로써 저항을 읽어서 금속막대의 온도를 대신하였다.
주어진 온도와 저항의 관계는 선형적이지 않고, 지수함수적이였으며, 측정한 저항값으로부터 금속막대의 온도를 계산하기 위해서 엑셀2000을 이용하여 최소자승법으로 금속막대의 온도를 계산하였고, 온도가 낮을 때의 오차범위는 , 온도가 높을때의 오차범위는 로써 온도변화에 대한 오차 범위는 정도 였다.
이상의 측정결과를 이용하여 금속시료의 선팽창계수를 측정한 결과는 다음과 같고, 알려진 값들과 비교하면 오차범위는 1O%내외로 측정되었다.
시 료
참 값
측 정 치
상대오차 (%)
구 리
16.00
14.496±0.056
9.4
철
12.00
10.903±0.045
9.1
알루미늄
24.00
22.048±0.011
8.1
측정값들은 알려진 값들보다 약 정도 낮게 측정되었는데, 이것은 실험실 내부의 온도가 12℃정도로 낮은 온도였고, 시료와 실험실 내부 찬공기들과의 열교환을 무시해서 금속막대의 온도가 실제 온도보다 높게 측정되었기 때문이라고 예상된다. 실제로 는 94℃ 내외 였고, 증기의 온도 100℃보다 많이 낮았으며, 금속시료에서 열을 직접받는 부분과, 그 반대쪽의 온도는 차이가 많을 것으로 예상된다.

키워드

일반물리학실험,   고체의 선 팽창계수 측정,   선팽창계수