일반화학실험 | 온도계의 보정 및 끓는점 측정

 

 

 

TIP

 

 

온도의 개념과 온도계의 보정을 통한 시료의 정확한 끓는점을 측정하는 방법을 이해한다.

 

 

 

척도 중의 하나이며, 물질을 구성하는 입자들의 운동에 의한 결과로 나타난다. 입자의 병진운동, 분자진동이나 전자 전이들과 같은 내부에너지의 변화는 온도변화를 가져온다. 온도를 측정할 때에는 어떤 기준을 정해놓고 그것과 상대적으로 비교한 값을 수치화해서 읽게 된다.

 

섭씨온도의 척도는 1기압 상태에서 물의 어는점 0℃,끓는점을 100℃로 하고, 그 구간을 균일하게 100등분하여 정한 값이며, 화씨온도의 척도는 1기압 상태에서 물의 어는점을 32℉,끓는점을 212℉로 하고, 그 구간을 균일하게 180등분하여 정한 값이다. 섭씨와 화씨온도 간의 변환식은 다음과 같다.

 

℉ = 5/9℃ + 32 ℃ = 5/9(℉-32)

 

물리량의 측정에 많이 사용하는 SI기본단위인 절대온도(K)는 0K를 -273.15℃로 정하고, 1 K의 눈금은 섭씨 온도계의 눈금(℃)과 동일하게 사용한다. 따라서 절대온도는 다음과 같은 식에 의해 구할 수 있다.

 

K = ℃+273.15

 

일반적으로 실험실에서 사용하는 온도계들의 눈금은 대개 정확하지 못하다. 따라서 온도를 정확히 측정하려면 온도계를 보정해 주어야 한다.

 

섭씨온도(℃) : 1기압에서 물의 어는 점과 끓는 점을 0℃~100℃으로 하여 그 사이를 100등분한 온도이다. 단위기호는 ℃이다. 1742년 스웨덴의 천문학자이자 물리학자인 A.셀시우스가 창시한 한란계에서 기원하기에 셀시우스도라고도 한다.

 

화씨온도(℉) : 1기압에서 물의 어는점(0℃)을 32℉ 끓는점(100℃)을 212℉로 정하고, 이를 등분한 눈금이다. 또한 파렌하이트 온도라고도 하며 17세기 북이탈리아에서 액체를 봉입한 유리제 온도계를 발명, 그 기술을 활용하여 독일의 파렌하이트가 최초로 사용하기 시작한 눈금이다.

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실험 방법

1. 어는점 보정 실험

1) 비커에 얼음을 넣고 증류수를 적당히 부은 후잘 저어준다.

 

2) 온도계를 조심해서 얼음물에 담그고 3분정도 기다린 후, 온도계의 눈금이 일정한 위치에 머물게 되면 0.1℃ 눈금단위까지 읽고 기록한다.

 

2. 끓는점 보정 실험

1) 끓는점 측정장치를 준비하고 소량의 증류수를 넣는다. 이 때, 온도계의 붉은 알코올 구를 증류수의 수면보다 약간 높은 위치에 고정시킨다

 

2) 알코올램프를 사용하여 시험관을 서서히 가열하여 증류수가 끓어서 발생한 수증기가 온도계의 알코올 구 둘레에서 응축되게 한다. 발생되는 수증기에 의한 폭발을 방지하기 위하여 고무마개에 유리관을 사용하여 배기구를 만들어야 한다.

 

3) 온도계의 눈금이 일정한 위치에 머물게 되면 그 값을 0.1 ℃눈금 단위까지 읽고 기록한다.

 

4) 증류수의 녹는점과 끓는점을 이용하여 온도계의 보정식을 얻는다

 

5) 미지의 액체시료를 사용하여 위에서 실험한 것과 같은 방법으로 끓는점을 측정한 후 어떤 물질인지 추정한다.

 

3. 시료를 통한 보정 실험

1) 비커에 물과 황산나트륨십수화물을(Na₂SO₄·10H₂O) 넣고 물중탕으로 장치한다.

 

2) 보정온도계와 별도의 온도계를 물중탕에 넣고 지나치게 온도가 올라가지 않도록 관찰한다.

 

3) 가열하여 황산나트륨십수화물이(Na₂SO₄·10H₂O) 녹으며 온도가 일정해지는 점을 측정한다.

 

 

 

[일반화학실험] 온도계의 보정 및 끓는점 측정 레포트