일반화학실험 | 온도계 보정

 

 

 

TIP

 

 

1. 대부분의 화학실험 과정에서 온도는 실험결과에 결정적인 영향을 미친다. 우리가 실험실에서 사용하는 온도계는 수은을 유리모세 관에 넣어 수은이 차지하는 모세관의 높이로 온도를 일게한 것 이다. 온도계는 제작될 때부터 혹은 사용할 때마다 유리모세관의 수축과 팽창에 의한 체적변화 때문에 부정확한 경우가 많다.
2. 온도계는 그 값이 유체의 팽창특성에 따라 다르고, 표준대기압이 아닌 경우에도 다르기 때문에 정확한 읽음을 위해 온도계를 사용하기 전에 보정을 해주는 것이다.
3. 온도의 개념과 온도계의 보정을 통한 시료의 정확한 끓는점을 측정하는 방법을 이해한다.
4. 실험실에서 사용하는 온도계는 유체의 팽창 특성에 따라 다르고, 표준대기압이 아닌 경우에도 다르기 때문에 정확한 온도의 측정을 위해서 온도계의 보정이 필요하다.

 

 

 

무게와 부피 측정과 함께 온도측정은 화학 실험에서 가장 기본적인 조작 중 하나이다. 온도는 어떤 물질이 함유하고 있는 에너지 양의 척도가 되며 또한 물리적 상태와 화학적 변화를 수행하는 능력에 영향을 미치기 때문에 화학에서 중요하다. 따라서 우리가 어떤 기준을 정해 놓고 그것과 상대적으로 비교한 값을 수치화해서 읽을 때 온도를 측정한다고 한다.

 

즉, 온도는 물체의 차고 뜨거운 정도를 수량적으로 나타낸 것으로 물질이 함유하고 있는 에너지의 기본 척도중의 하나이며, 물질을 구성하는 입자들의 운동에 의한 결과로 나타난다. 입자의 병진운도, 분자진동이나 전자 전이들과 같은 내부에너지의 변화는 온도변화를 가져온다. 일반적으로 실험실에서 사용하는 온도계들의 눈금은 대개 정확하지 못하다. 따라서 온도를 정확히 측정하려면 온도계를 보정해 주어야 한다.

 

온도를 나타내는 척도에서 섭씨, 화씨, 및 절대온도가 있다. 섭씨온도는 물의 어는점과 끓는점을 각각 0℃와 100℃로 정하고, 그 사이를 100등분 한 것이고, 화씨온도는 각각 32℉와 212℉로 정하고, 그사이를 180등분 한 것이다. 이에 비해 절대온도를 물의 삼중점을 기준점으로 하여 정한다. 물질의 부피는 온도에 따라 변화하는 성질 중 하나이고,특히 액체와 기체의 부피는 온도에 매우 민감하게 변화한다. 물질의 부피라는 성질이 어떤 일정한 상태에 도달한 값이 온도계의 온도가 되며 이런 성질을 이용하여 온도계를 제작한다.

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실험 방법

1. 전이점에 의한 온도계 보정

1) 물이 든 큰 비이커 안에 작은 비이커 설치하고 작은 비이커엔 NaSO₄·10H₂O를 다량 넣은 후 보정하려는 온도계를 꽂는다.

 

2) 물이 든 큰 비이커에는 또 다른 온도계를 매달고 30°C 가량이 될 때까지 천천히 가열한다.

 

3) 작은 비이커 속의 물의 온도가 높아지다 일정한 온도에서 머무를 때 온도계의 눈금을 읽고 기록한다.

 

2. 어는점 보정

1) 잘게 부순 얼음과 증류수를 적당히 섞어서 Dewar병(또는 스티로폼 컵)에 넣고 잘 저은 후, 온도계를 담그고 2～3분 정도 기다린 후 온도계의 눈금이 일정한 자리에서 머무르게 되면 그 값을 소수점 아래 첫째 자리까지 읽고 기록한다. 이때의 온도가 물의 어는점인 0℃이다.

 

3. 끓는점 보정

1) 끓는점 측정장치를 준비하고 증류수를 조금 넣고 온도계의 끝(수은 또는 알코올구)을 증류수의 수면보다 약간 높은 위치에 고정한 다음 조심스럽게 가열한다.

 

2) 온도계의 눈금이 일정한 위치에 머물게 되면 그 값을 소수점 아래 첫째 자리까지 읽고 기록한다. 이때의 온도가 물의 끓는점인 100℃이다.

 

4. 시료의 어는점과 끓는점 측정

미지의 액체시료를 사용해 어는점과 끓는점을 위와 같이 측정하여 기록하고 어떤 물질인가 확인한다.

 

5. 각각의 어는점과 끓는점을 이용하여 보정식에 대입해 보정값을 구한다.

 

 

 

[일반화학실험]온도계 보정 레포트