물리화학실험 | 밀도 측정

 

 

 

TIP

 

 

물질의 질량과 부피를 정확하게 측정하여 어떤 특정 상태에서 물질의 밀도를 결정하는 법을 배운다.

 

 

 

어떤 물질의 부피에 대한 질량의 비를 그 물질의 밀도라고 부르는데, 일정한 온도에서 물질의 밀도는 그 물질의 고유한 값으로서 규정된다. 그러나 물리화학에서 취급하는 밀도의 원래 개념은 몰밀도(molar density)로서 일정한 부피에 해당하는 물질의 몰수(또는 분자수)로 나타내는 것이며, 우리가 보통 사용하는 밀도의 개념과는약간 차이가 있다.

 

어떤 특정 상태에서 물질의 밀도를 결정하기 위해서는 그 물질의 질량과 부피를 정확하게 측정하는 일이 중요하다. 특히 물질의 부피는 온도와 압력에 의해서 영향을 받기 때문에 밀도 역시 온도와 압력의 영향을 받게 된다. 따라서 밀도를 취급할 때에는 온도와 압력을 잘 규정해 주어야 한다. 우리는 4℃에서 물의 밀도를 기준으로 하여 다른 물질의 밀도를 상대적으로 나타내기도 하는데 이를 비중(specific gravity)이라고 한다. 따라서 비중과 밀도 사이에는 다음과 같은 관계가 있다.

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 항온조의 온도를 40℃로 맞추고 수온 온도계를 꽂아서 고정시킨다.

 

2) Weld 비중병을 깨끗이 씻어서 증류수로 헹군 다음 오븐에 넣어서 건조시킨다.

 

3) 잘 건조시킨 Weld 비중병을 가지고 저울에서 무게를 잰다.

 

4) 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 Weld 비중병에 넣어서 무게를 잰다.

 

5) 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리프로필렌을 Weld 비중병에 넣고 저울에서 무게를 잰다.

 

6) 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리프로필렌이 함께 들어있는 Weld 비중병에 증류수를 가득 넣고 40℃의 항온조 물속에 담가서 10분동안 방치한다.

 

7) 비중병을 항온조에서 꺼내고 크리넥스로 비중병의 바깥면을 닦아낸 다음 저울에서 무게를 잰다.

 

8) 비중병속의 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리프로필렌을 모두 꺼내고(이때 증류수도 같이 따라낸다) 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 폴리프로필렌에서 분리시킨 다음 비중병에 폴리에틸렌 테레프탈레이트만 넣고 다시 증류수를 가득 채워서 20℃의 항온조 물 속에 10분동안 담가둔다.

 

9) 비중병을 항온조에서 꺼내고 크리넥스로 비중병의 바깥면을 닦아낸 다음 저울에서 무게를 잰다.

 

10) 비중병속의 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 증류수를 모두 꺼내고, 다시 증류수만 채워서 20℃ 항온조에 10분동안 담가둔다.

 

11) 비중병을 항온조에서 꺼내고 크리넥스로 비중병의 바깥면을 닦아낸 다음 저울에서 무게를 잰다.

 

12) 20℃에서 공기의 밀도를 (1)식에 의하여 계산한다.

 

13) 20℃에서 증류수의 밀도를 표에서 찾아 기록한다.

 

14) (3)식을 이용하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 부피를 계산한다.

 

15) (4)식을 이용하여 20℃에서의 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 밀도를 계산한다.

 

16) 폴리프로필렌의 질량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

 

17) 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리프로필렌을 묶은 고체의 부피에 해당하는 액체의 질량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

 

18) (폴리에틸렌 테레프탈레이트+폴리프로필렌)의 부피, 즉 V₁+V₂는 다음과 같이 계산할 수 있다.

 

19)  폴리프로필렌의 부피, V₂를 계산한다.

 

20) 16)과 19)로부터 폴리프로필렌의 밀도를 계산한다.

 

21) 만일 시간이 충분히 확보된다면 폴리에틸렌 테레프탈레이트(물보다 무거운 고체)의 밀도와 폴리프로필렌(물보다 가벼운 고체)의 밀도를 여러 온도에서 측정하고 밀도와 온도 사이의 관계를 고찰하면 더 좋다.

 

 

 

[물리화학실험]밀도 측정 레포트