고체의 비열 실험결과 레포트

소개글

고체의 비열 실험결과 레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 원리

3. 실험 기구 및 장치

4. 실험 방법
a. 물당량 의 측정
b. 시료의 비열 측정

5. 측정값
a. 열량계의 물당량
b. 시료의 비열

6. 실험 결과
a. 물당량 M
b. 시료의 비열

7. 질문 및 토의
(1) 물당량이란 무엇이며, 왜 필요한가?
(2) 물당량의 오차가 비교적 크게 나온다. 오차의 원인과 오차를 줄일 수 있는 방법을 제시해 보시오.
(3) 물당량의 오차가 시료의 비열에 미치는 오차의 정도를 계산하시오.
(4) 평형상태의 온도는 어떻게 결정하였나?

8. 결론 및 검토

본문내용

필요한 열량은 물의 비열이 철의 비열의 10배이므로, 물 10g(즉, 쇠막대기의 열용량 100g을 물의 비열 10으로 나눈 값)을 같은 온도만큼 올리는데 드는 열량과 같다. 이때 이 10g을 쇠막대기의 물당량이라고 한다. 물당량이 문제가 되는 것은 물열량계로서, 이 열량계에서 내부의 물에 가해지는 열은 물뿐이 아니라 물을 담는 그릇 온도계, 기타 부수물에도 가해지므로 순수하게 물만을 데우는 데 쓰인 열량을 알려면 총소요열량에서 부수물의 물당량을 빼야만 하기 때문에 물당량이 필요하다.
(2) 물당량의 오차가 비교적 크게 나온다. 오차의 원인과 오차를 줄일 수 있는 방법을 제시해 보시오.
끓인 물을 열량계에 부어 넣는 과정에서 열손실이 일어난다. 특히 실험실의 기온이 낮은 경우 열손실은 더 많다. 그래서 끓는 물을 가능한 빨리 열량계에 부어 넣고, 밀폐시키는 것이 중요하다. 그리고 열량계의 뚜껑부분의 온도계와 젓개를 연결하는 부분에서도 열손실이 일어나는데, 잘 틀어 막는 것이 중요하다.
(3) 물당량의 오차가 시료의 비열에 미치는 오차의 정도를 계산하시오.
에서 에 의한 오차의 전파는 다음과 같다.
그런데 이고,
과 는 전자저울로 측정하여 오차가 없다고 가정하면,
여기서 , , , ,
라고 하면
따라서 , , , ,
라고 하면
물당량의 오차가 시료의 비열에 미치는 오차의 정도는 이다.
그러나 이것은 질량의 측정오차가 없다고 가정하고, 시료를 열량계에 넣는 과정에서 손실되는 열량의 효과를 완전히 무시했을때의 값이고, 실제로 오차는 이보다 더 훨씬 크다.
(4) 평형상태의 온도는 어떻게 결정하였나?
시료를 열량계 안에 넣고, 밀폐시킨 후 젖개로 골로루 썩어준다. 이때 계속해서 온도계를 관찰한다. 이때 온도의 변화가 없을 때의 온도를 평형상태의 온도라 하고 측정하였다. 그러나 열량계는 완전 밀폐가 되는 것이 아니기 때문에, 너무 오래 두면 평형상태의 온도가 아니므로, 온도계를 계속 관찰해야 한다.
8. 결론 및 검토
이번 실험은 열량계를 이용하여 물질의 비열을 측정하는 과정을 이해하고, 물질의 종류에 따라 비열이 다름을 이해하는 실험이다. 열량계에서 온도계나 열량계 용기가 비열에 미치는 효과를 제거 하기 위하여 먼저 물당량을 측정하였고, 그 값은 다음과 같다.
=
앞에서 측정한 물당량의 값을 이용하여, 황동, 알루미늄, 철, 세 개의 시료의 비열을 측정하였는데, 그 결과는 다음과 같다.
시 료
참 값
측정값
상대오차
황 동
12.1%
알루미늄
3.8%
철
3.7%
이번 실험은 열손실로 인해서 오차가 많이 발생하는 실험인데도, 오차가 10% 내외에서 발생하였고, 생각보다 오차가 적게 나왔다.
이번 실험은 고등학교 과정에서 강조해서 가르쳐 지고 있는 부분 중 하나이고, 특히 시료의 온도를 측정하기 위해서는 열역학 1법칙을 활용하게 되고, 오차를 줄이기 위한 방법으로 가능한 빠르게 시료를 열량계안에 넣을 것을 강조하고 있다. 실험 과정 자체는 그리 어렵지 않았지만, 오차를 줄일려는 노력과, 물을 끓이기 위한 노력이 많이 필요한 실험이다.

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