[물리실험보고서] General Physics Laboratory < Adiabatic Gas Law >

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목차

Title
Abstract
Theoretical background
Methods
Results
Analysis & Discussion
References

본문내용

있다.
이를 통해 실험 결과와 오차를 분석해 보면 다음과 같다.
2. Work 구하기.
단열 과정에서의 일은 다음과 같이 유도할 수 있다.
식을 통해 실험으로 구한 데이터로 단열 팽창 과정에서 얼마나 일을 하였는지 알아보자.
이 때 사용되는 P1, V1, V2, 는 단열 팽창 그래프의 lnP-lnV 그래프에서 구한 추세선을 이용하여 구할 것이다. 이론적으로 lnP-lnV의 상관관계가 직선을 나타내기 때문에, 추세선을 통해 실험값을 이론적인 방법으로 구해보는 것이다. 실제로 한 일을 구하기 위해서는 P-V 그래프의 아래 면적을 적분하여야한다. ()
단열 팽창 그래프의 lnP-lnV 그래프에서 구한 추세선은 다음과 같다.
lnP = -1.40 lnV - 3.60
우리는 그래프를 통해 우리가 에서 으로 부피 변화를 일으켰음을 알 수 있다. 그러므로 이 때 이므로, 로 임을 알 수 있다. 는 앞서 알아보았듯이 1.4이다.
에 위에서 구한 값들을 대입하여 W를 구해보면 다음과 같다.
이 때 그래프를 통해서도 알 수 있듯이, 추세선은 실제 실험 그래프와 다르므로 이렇게 구한 일의 값은 실제 일의 값과 다를 것임을 충분히 예상해 볼 수 있다.
일의 식 을 유도할 때에 기체가 이상기체라고 가정하고 이상기체 상태방정식을 이용했다. 그러므로 실제 실험에서는 공기가 이상기체가 아니므로 이 이상기체 방정식 대신에 반데르발스 기체 방정식을 이용해서 일의 식을 유도해야했을 것이다.
( 반데르발스 기체 방정식)
그러나 반데르발스 기체 방정식 또한 이상기체 방정식에서 입자가 차지하는 부피와 입자사이의 인력만을 고려해서 유도 된 식이기 때문에 공기가 이상기체가 아닌데서 발생하는 모든 오차를 상쇄시킬 수는 없을 것이다.
또한 우리가 계산과정에서 사용한 의 관계도 이상기체의 가정을 통해서 이론적으로 얻어진 값이기 때문에 실험에서 직접 사용했을 경우 오차가 발생했을 수 있다.
마찰력에 의해서도 일이 이론값보다 손실되었을 수 있다. 실제로 실험에서도 피스톨이 아래로 내려갔다가 올라오면서 부피가 처음보다 감소하는 것을 볼 수 있었다. 이것은 피스톨과 실린더 사이의 마찰이나 다른 요소가 작용했기 때문이다.
References
- General Physics Laboratory I
- Fundamentals of Physics, Halliday
- Essential University Physics IE, Richard Wolfson

키워드

Adiabatic gas law,   단열 팽창,   가스,   피스톤,   단열 압축