고체의 선 팽창계수 측정 예비,결과

목차

1. 실험 제목

2. 실험 목적

3. 실험 원리

4. 실험 기구 및 재료

5. 실험 방법 및 구상

6. 측정결과

7. 질문 및 토의

8. 결론 및 검토

본문내용

+αT+βT2+)
선팽창 : L = L0(1+αT) 이고,
V0 = πr2L0 이기 때문에
V = V0(1+αT+βT2+) = V0(1+αT) = πr2L0(1+αT)
체적팽창 : V = πr2L0(1+αT) 이 된다.
(5) 등방적 물질의 경우 식(20.1)로부터 체적팽창계수를 계산하고, 실험결과로부터 체적 팽창계수를 구하여라.
V0 = L03 이기 때문에
V = L3 = (L0+L0αT)3 ≒ L03 + 3L03αT = V0 + 3αV0T
체적팽창 : V = V0 + 3αV0T = V0 + γV0T이 된다.
따라서 선팽창계수와의 관계는 3α=γ의 관계에 있다.
스틸의 체적팽창계수 = 3 × 1.69×10-5 = 5.07×10-5
알루미늄의 체적팽창계수 = 3 × 3.71×10-5 = 11.13×10-5
구리의 체적팽창계수 = 3 × 2.60×10-5 = 7.80×10-5
(6) 시료의 길이가 열을 가해준 시간에 따라 어떻게 늘어났는가?
다이얼게이지를 관찰한 결과를 쓰시오.
스틸, 알루미늄, 구리의 시료를 실험해 보았다. 스틸은 다른 시료들 보다 가장 작게 늘어났었고 알루미늄이 가장 많이 늘어났었다. 그리고 세 개의 시료 모두다 증기압이 시료봉 사이로 들어가는 순간 저항값이 내려가면서 잠시 후 길이 변화가 일어났다. 그리고 계속해서 증기압을 넣으면서 온도를 높였지만 일정한 길이변화가 일어나고 난 후에는 길이 변화는 없었다. 대신 저항값은 계속 내려갔다. 우리는 다이얼게이지의 눈금의 변화가 생기지 않는 순간 저항값을 측정하였고 온도를 측정할 수 있었다. 고체의 선팽창은 일정한 온도를 가해주면 계속해서 늘어나지만 일정한 팽창 길이가 되면 더 이상 늘어나지 않음을 알 수 있었다.
(7) 평형상태의 온도는 어떻게 결정하였고, 평형상태에 도달하면 시료의 온도와 시료의 길이는 어떻게 변하는가?
(6)번에서 설명했듯이 평형상태의 온도는 다이얼 게이지의 눈금의 변화가 없는 순간의 저항값을 읽어 저항대 온도표를 이용하여 온도를 측정하였다. 그리고 평형상태에 도달하면 시료의 온도가 올라가더라도 시료의 길이는 변하지 않음을 알 수 있었다.
(8) 측정 물질의 비열의 크기순서와 팽창계수의 크기 순서에 관계가 있는가? 설명하시오.
시 료
비 열(cal/g℃)
선팽창계수
측정값
조사값
스틸
0.107
1.69×10-5
1.1×10-5
알루미늄
0.215
3.71×10-5
2.4×10-5
구리
0.0924
2.60×10-5
1.7×10-5
비열의 크기순서 : 알루미늄 > 스틸 > 구리
선팽창계수의 크기순서 : 알루미늄 > 구리 > 스틸
즉, 서로의 상관관계가 없음을 알 수 있다.
8. 결론 및 검토
선팽창계수 측정장치를 이용하여 스틸, 알루미늄, 구리의 선팽창계수를 측정하였다. 그리고 고체는 온도를 높여주면 팽창하는데 이 팽창하는 비율을 각 시료마다 다르다는 것을 실험을 통해서 알 수 있었다. 그리고 팽창비율은 선팽창계수, 체적팽창계수로서 나타내어 진다는 것을 알았고 팽창계수의 값이 클수록 고체의 온도에 대한 팽창거리는 크다는 것을 알 수 있었다. 그리고 선팽창계수와 체적 팽창계수와의 관계가 3α=β의 관계인 것(등방적 물질일 경우)을 관계식의 유도를 통하여 알아 보았다. 그러나 측정값과 실제의 조사값과의 오차는 컸다. 이 오차들은 증기 발생기와 선팽창계수 측정장치 사이에서의 열손실의 오차에서 가장 컸으며, 보다 정확한 실험을 위해서는 이 열손실을 줄이는 것이 최대 안건일 것이다. 그리고 실험을 하면서 저항값을 측정하기 위한 시료자체에 부착하는 전선이 높은 온도에 의해 녹으면서 실험에 불편함을 주었다. 그리고 이 녹은 액체 때문에 정확한 저항값이 측정되었는가도 의문이 간다.

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