일반화학실험 | 온도측정과 온도계 보정

 

 

 

TIP

 

 

1. 실험실에서 사용하는 온도계는 부정확한 경우가 많다. 그러므로 정확한 온도의 측정을 위해서 온도계의 보정이 필요하다
2. 본 실험은 잘못 만들어진 온도계의 눈금을 보정하는 것이 아니라 이미 정확하다고 알려진 온도계를 이용해서 실제 실험을 할 경우 발생하는 주변의 환경(압력이나 반응기내부와 바깥의 온도차 등)등에 따라 어떻게 정확히 온도를 측정(보정)하느냐 하는 문제가 주목적이다. 하지만 잘못 만들어진 온도계의 눈금보정도 필요다.

 

 

 

온도를 나타내는 척도에는 섭씨, 화씨, 그리고 절대온도 등이 있다. 섭씨 온도는 순수한 물의 어는점과 끓는점을 각각 0℃와 100℃로 정하고 그 사이를 100등분한 것이다. 절대온도 눈금은 물의 삼중점(273.16K와 4.58mmHg)을 기준 점으로 하여 정한다. 물질의 부피는 온도의 부피에 따라 변화하는 성질 중의 하나로 특히 액체와 기체의 부피는 온도에 매우 민감하다. 물질의 부피라는 성질이 정류 상태에 도달한 값이 온도계의 온도가 된다. 온도계는 이 원리를 이용하여 만든 것이다.

 

화학 실험실에서 많이 사용되는 온도계는 착색된 알코올이나 수은을 사용하는 것으로 진공의 모세관에 액체를 넣어 액체가 차지하는 모세관의 높이로부터 온도를 읽을 수 있도록 하였다. 온도를 정확히 측정하기 위해서는 온도계 끝 부분의 액체 구가 시료와 충분한 시간 동안 접촉하여 열적 평형을 열적 평형을 이루면서 정류 상태에 도달하여야 한다.

 

섭씨 온도계의 눈금은 순수한 물의 어는점과 끓는점을 기준으로 새겨져 있으나 흔히 부정확한 경우가 많다. 따라서 온도를 정확하게 측정하기 위해서는 온도계의 눈금을 확인하고 보정하여야 한다. 물의 끓는점은 압력에 따라 달라진다. 온도계로 물의 어는점 t₀와 t₁₀₀을 결정한 후 다음 식을 사용하면 측정한 온도 t에 대응하는 온도T를 얻을 수 있다.

 

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실험 방법

1. 어는점 측정

1) 보온병이나 비커 또는 스티로폼 컵에 잘게 부순 얼음을 넣고 증류수를 부은 뒤 저어준다.

 

2) 온도계를 얼음물에 담그고 2～3분 정도 기다린다.

 

3) 온도계의 눈금이 일정한 값에 머물게 되면 그 값(어는점)을 기록한다.

 

2. 끓는점 측정

1) 끓는점 측정 장치를 준비하고 증류수를 소량(밑바닥으로부터 2～3㎝높이) 붓는다.

 

2) 온도계의 수은구를 증류수의 표면에서 2～5㎝ 정도 떨어진 위치에 고정시킨다.

 

3) 서서히 가열하여 증류수가 끓어 수증기가 온도계의 수은구 둘레에서 응축되게 한다.

 

4) 온도계의 눈금이 일정한 값에 머물게 되면 그 값(끓는점)을 기록한다.

 

5) 온도계 보정식을 이용해 보정된 온도를 구한다.

 

3. 가스버너 불꽃의 온도 분포

1) 길이가 약 15㎝ 정도인 니크롬선의 끝을 구부려서 작은 고리가 되게 만든다.

 

2) 가스버너의 공기 구멍을 조절하여 불꽃의 색이 연한 청색 이 되게 한 후, 니크롬선 끝의 고리를 불꽃의 여러 부분에 넣어 관찰한다.

 

3) 관찰한 사항을 기록한다.

 

 

 

[일반화학실험]온도측정과 온도계 보정 레포트