[일반물리실험] HARE장치를 이용한 액체밀도의 측정

1.실험목적

Hare의 장치를 이용하여 액체의 밀도를 측정한다. 그리고 그 과정에서 뉴턴의 운동 제 1법칙의 적용과 액체(유체)내의 압력에 관한 정의를 이해한다.

2.기본원리

(1) 이상적인 액체가 용기 속에서 아무런 흐름 없이 정지해 있다면, 액체의 모든 부분은 정적평형상태에 있어야 한다. 이는 ‘액체내의 같은 깊이에 있는 모든 점에서의 압력(단위면적 당 작용하는 힘)은 동일해야 함’을 말해준다.

(2) 액체 내의 크기를 무시 할 수 있을 정도로 작은 부피요소에 작용하는 압력은 방향에 관계없이 동일하다.

(3) 액체 내부에서의 압력은 액체의 표면으로부터의 깊이에 비례하고 액체 내부의 압력은 동일한 깊이에서 모두 같다.

(4) Hare의 장치에서 양쪽 유리관에 형성되는 액체기둥의 높이는 두 액체의 밀도에 따라 각기 다른 값을 갖게 되는데, 이러한 액체 기둥의 높이와 밀도와의 관계를 이용하면 액체 기둥의 높이의 측정으로부터 액체의 밀도를 쉽게 알아낼 수 있다.

(5) 온도가 높아질수록 부피가 늘어나므로 단위 부피당 질량은 감소하고 밀도도 감소한다.

(6)깊이에 따른 압력 변화

(7) Hare 장치를 이용한 액체의 밀도 측정

3.실험기구

◎ Hare의 장치
스탠드
U자형 유리관(눈금자 표시되어 있음)
고무호스
피펫필러: 공기펌프 역할, 주사기로 대체 가능
◎ 비커(2)
◎ 액체 시료
물: 증류수가 없다면 수돗물로 대체
에틸-알코올
소주

4.실험방법

(1) 이전 실험조가 사용한 액체 시료가 유리관에 남아있다면 이를 제거한다.
(2) 비커 C와 D를 유리관 X와 Y밑의 선반에 올려놓는다. 그리고 Hare의 장치 뒷면에 있는 유리관 높이 조절 나사를 풀어 유리관 X,Y의 하단이 비커의 바닥에 가까우나 닿지 않을 정도의 높이가 되게 하고 고정시킨다.
(3) 비커 C에는 에틸-알코올을, 비커 D에는 물을 각각 비커의 약 1/2~3/2 정도 채운다.
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