물리실험 - 압력과 온도 측정

소개글

물리실험 - 압력과 온도 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 이상기체

2. 이상기체상태방정식

3. 보일 - 샤를의 법칙

4. 절대 0도

5. 압력과 온도 실험

6. 실생활에서 관련된 현상

7. 참고 문헌

본문내용

1. 이상기체 [ ideal gas , 理想氣體 ]
이상기체법칙을 따르는 기체로 구성분자들이 모두 동일하며 분자의 부피가 0이고, 분자간 상호작용이 없는 가상적인 기체이다.
실제의 기체들은 충분히 낮은 압력과 높은 온도에서 이상기체와 거의 유사한 성질을 나타낸다. 
1. 어떤 한 기체는 많은 동일한 분자들로 구성된다. \'많다\'는 표현은 개개의 분자들의 경로를 추적할 수 없다는 것을 의미한다.
2. 분자들은 뉴턴의 운동법칙을 따른다.
3. 분자 자체만의 총 부피는 기체 전체가 차지하는 부피 중에서 무시할 수 있을 만큼 작은 부분이다. 즉, 분자 자체의 부피는 무시한다.
4. 모든 분자의 운동은 무작위적(random)이다. 즉, 각각의 분자들은 각각의 운동방향과 속력을 가지고 운동한다. 
5. 분자들은 서로 상호작용하지 않으며, 분자와 용기 벽면의 충돌은 완전탄성충돌이라 가정한다.
2. 이상기체 상태 방정식[ ideal gas equation , 理想氣體狀態方程式 ]
기체의 상태량들 간의 상관 관계를 기술하는 방정식이다.
압력, 부피, 온도를 각각 P, V, T라고 할 때
PV=nRT
(n = 몰수, R = 기체 상수: 8.3143 m3·Pa·K-1·mol-1)
3. 보일 - 샤를의 법칙
온도가 일정할 때 기체의 압력은 부피에 반비례한다. (보일의 법칙)
압력이 일정할 때 기체의 부피는 온도의 증가에 비례한다. (샤를의 법칙)
4. 절대 0도[ absolute zero]
물리학에서 거시적으로 이론적인 온도의 최저점으로 0 켈빈의 온도를 의미한다.
섭씨로는 -273.15 °C에 해당하며, 화씨로는 -459.67 °F에 해당한다.
샤를의 법칙에 따르면 온도가 내려갈 수록 기체의 부피도 줄어 들게 되어 있는데 이상기체의 경우 절대 온도에 도달하면 부피도 0이 된다.
하지만, 대부분의 기체는 절대 온도 이전에 이미 액화된다.
5. 압력과 온도 실험
중략
실험방법
1) 고무마개에 Temperature Sensor와 Pressure Sensor를 연결한 후 플라스크에 단단하게 눌러서 꽂는다.
2) Hot water bath에 삼각플라스크를 담갔을 때, 플라스크가 2/3정도 잠기도록 물을 채운다.
3) 플라스크가 담긴 상태에서 5분 정도 기다린 후 3초간 실온에서의 온도와 압력을 측정한다.
4) 그 상태에서 물을 끓이고 80도가 되면 Hot water bath의 전원을 끄고 온도가 50도 이하로 떨어질 때까지의 압력을 측정한다.
중략
그래프 분석
실험결과 값인 온도-압력그래프에 Linear Fit을 적용하여 확대했을 때, 그래프의 x절편이 ‘절대0도＇값이다.
따라서 이번 실험에서 나타나 ‘절대0도’ 값은 -291.4°C (오차 값 = 6.68%)이다.
결론
부피가 일정할 때 온도가 증가하면 압력도 증가하고 온도가 감소하면 압력 또한 감소한다.
온도의 곱이 상수이므로 서로 비례한다.
압력과 온도 실험을 통해 이론 값 -273.15 ˚C의 근사값을 구할 수 있다.
오차의 원인 : 실험시작 전 대기중의 온도와 공기중의 온도를 정확하게 일치시키지 못하였다.

키워드

물리실험,   압력,   온도측정