일반물리학실험 | 금속의 열용량

 

 

 

TIP

 

 

여러 금속이 가진 비열을 이용하여 실험을 하는 것이다. 따라서 본 실험에서는 끓는 물에 담겨져 있는 금속시편을 찬물과 접촉시켜 열평형 도달 후의 최종온도를 측정하고, 계산을 통해 시편의 비열과 열용량을 얻을 것이다.

 

 

 

열량

열의 많고 적음을 나타내는 양이다. 열량의 단위는 칼로리(㎈, 1㎈ = 4.18605J)를 사용한다. 1cal은 물 1g의 온도를 1℃만큼 올리는 데 필요한 열의 양이다. 1g의 물을 열을 가하여 1℃만큼 올리는 데 필요한 열의 양을 1cal 이라고 한다. 예를 들어, 이보다 9배 많은 9g의 물을 열을 가하여 1℃ 만큼 올리는 데는 9cal만큼의 열의 양이 필요하다.

 

이렇게 열의 많고 적음을 표시하는 양을 열량이라고 한다. 열량은 칼로리(㎈:1㎈=4.18605J)로 표시한다. 열량은 역학적 일과 같은 양으로 환산할 수 있으며, 물질계 내부의 에너지의 변화에 기여한다(열역학 제1법칙). 물질계의 온도변화나, 증발·응고 등 상태변화는 열량의 변화로 나타난다.

 

열의 단위인 칼로리(cal)는 국제단위계(SI)로 줄(J)과 와트초(W·s)로 나타낼 수 있다. 그외 단위로는 IT칼로리(㎈ IT, 1㎈ IT = 4.1868J), 열화학칼로리(㎈th, 1㎈th = 4.184J), 영국열량단위(BTU, 1BTU = 1055.06J), 에르그(erg), 와트시(W·h) 등이 있다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 버니어 스테인리스 온도 센서를 인터페이스 아날로그 채널에 연결하고 데이터 수집프로그램을 실행시킨다.

 

2) 1000㎖ 비이커에 물을 가득 담아놓고 실험실 온도와 같아질 때까지 일정시간 기다린다.

 

3) 알루미늄 칼로리미터에 200㎖의 물을 채운다. 실험용 줄을 이용해 시료의 윗부분 홀에 묶는다.

 

4) 250㎖의 비이커에 200㎖의 물을 채운다. 클램프에 금속 블록을 연결하여 비커의 바닥에 금속이 닿지 않도록 걸어놓는다.

 

5) 토치에 불을 붙여 250㎖ 비이커의 물이 끓을 때까지 기다린다.

 

6) 물이 끓으면 데이터 수집을 시작하고 토치의 불을 끄고 금속(알루미늄, 비스무스, 황동) 조각을 꺼내어 칼로리미터에 집어넣고 유리막대를 이용해 잘 저어준다.

 

 

 

[일반물리학실험]금속의 열용량 레포트