일반 물리학 실험 - 고체의 비열
1. 실험 목적
열량계를 이용하여 물질의 비열을 측정하는 과정을 이해하고, 물질의 종류에 따라 비열이 다름을 이해한다.
2. 실험 원리
물체에 열을 가하면, 물체의 온도가 변하거나 상전이를 한다. 질량이 인 물체에 만큼의 열을 가하여 물체의 온도가 에서 으로 변하였다면, 물체의 비열 는 다음과 같다.
(2.1)
온도가 다른 두 물체를 열적으로 접촉시키면 고온의 물체로부터 저온의 물체로 열이 이동한다. 그리고 충분한 시간이 지나면 두 무체의 온도가 같게 되는 열적 평형 상태에 도달한다. 이 때 두 물체가 외부와 열적으로 차단된 열량계 내에 있다면 고온의 물체가 읽은 열량은 저온의 물체가 얻은 열량과 같게 된다.
온도가 으로 가열된 물체(질량, 비열)를 온도가 인 물 (질량 , 비열 )이 담겨져 있는 열량계(질량 , 비열 )에 넣은 후 열적 평형 상태에 도달하여 물체와 열량계가 모두 온도가 가 되었다면, 열의 흐름을 기술하는 방정식은
(2.2)
이며, 물체의 비열 는
(2.3)
이 된다. 그런데 열량계 내의 용기, 젓개, 온도계 등의 비열을 모두 고려할 수 없으므로 열량계와 관련된 물체의 비열을 물당량 (물과 비열이 다른 물질의 비열을 물과 같다고 할 때 해당하는 물의 질량)으로 환산하여 계산하면 편리하다.
열량계의 물당량을 이라 두면 식(2.2)와 식(2.3)은
(2.4)
(2.5)
이 된다. 여기서 물의 비열 는 이다.
3. 실험 기구 및 장치
열량계(용기와 젓개 및 온도계), 시료(알루미늄, 철, 구리, 황동), 전열기, 비이커, 저울
그림2.1 : 열량계
4. 실험 방법
a. 물당량 의 측정
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2014.04.18
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