화공기초실험 | 온도계의 검정

 

 

 

TIP

 

 

1. 온도계의 검정 실험을 통해 정확하지 않은 온도계의 수치를 보정하고 보다 정확한 수치를 얻어 실험을 이해한다.
2. 이미 검정을 마친 온도계를 사용하여 여러 온도에서의 차로부터 교정표를 만든다. 순수 물질계의 상전이 온도는 단지 압력만의 함수(F=C+P-2)라는 사실을 이용하고 순수한 물의 빙점과 비점 및 NaSO₄·10H₂O를 사용하여 수은 온도게를 교정한다.

 

 

 

일반적으로 온도계가 나타내는 온도는,

1) 유리가 서서히 수축하며,

2) 모세관의 굵기가 균일하지 못하며,

3) 수은의 팽창률이 온도에 따라 다름에도 불구하고, 눈금을 같은 간격으로 만들어 놓은 점 등으로 인하여 온도가 언제나 정확하다고 볼 수는 없다.

 

따라서 이를 검정(Calibration)하여 측정치를 보정(Correction)하지 않으면 안 된다. 보통, 온도계의 교정에는 얼음의 융점(0℃)과 물의 비점(100℃)이 이용되나 이 두 점 외에 그 중간의 각 점에 상당하는 상전이(Phase inversion)의 온도가 사용된다. 이용되는 물질과 그 전이점은 다음의 표와 같다.

물론 이들 전부에 대하여 교정을 행하면 극히 정확하겠으나, 여기서는 망초, NaSO₄·10H₂O 의 전이를 이용하여 30℃ 전후의 교정을 행하는 경우만을 실험해본다. 이것은 아래와 같은 일종의 화학반응이 일어날 때 상전이가 시작되어서 마칠 때까지 동일 온도 (32.38℃)를 나타내는 것을 이용한 것이다.

 

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실험 방법

1. 0℃의 검정 (얼음물+증류수 이용)

1) Dewar병에 증류수와 얼음을 넣는다.

 

2) 검정하려는 온도계를 0℃의 눈금이 잠기도록 넣고 교반하고 이때 온도계의 수은부위가 용기의 바닥에 근접하지 않도록 한다.

 

3) 약 10분 후 눈금을 읽는다. 온도계를 손가락으로 가볍게 두드린 후에 조용히 뽑아내서 수은의 상단이 얼음물 위에 나오자마자 바로 읽는다.

 

4) 눈금을 읽고 난 후 온도계의 눈금을 상온으로 만들고 이전과정을 2회 더 반복한다.

 

2. 100℃의 검정 (증류수 이용)

1) Flask 에 물과 함께 비등석을 넣는다(끓는점이 넘치지 않기 위해).

 

2) 상부에 온도계를 삽입하고 하부에서 서서히 가열하다.(단, 온도계는 물에 담그면 안된다.)

 

3) 10 분 후 눈금을 읽는다. (총 2회 반복)

 

3. 32.38℃의 검정 (망초 이용)

1) 작은 beaker에는 물 200㎖와 망초 120g을 넣고, 큰 beaker에는 작은 beaker의 밑부분이 담길 수 있을 정도로 물을 넣는다.

 

2) 검정할 온도를 작은 beaker의 중앙부에, 다른 온도계를 큰 beaker 안에 장치한다.

 

3) Sandbath 위에서 조용히 가열하여 큰 beaker안의 수온이 약 40℃ 되도록 한다.

 

4) 작은 beaker 안에는 다음과 같은 전이가 일어난다.

 

 

5) 모든 결정이 녹을 때까지 일정한 온도를 유지하게 되는데 이때의 눈금을 읽는다.

 

 

 

[화공기초실험]온도계의 검정 레포트