Mini-bomb Combustion Calorimeter (미니봄베열량계)

소개글

Mini-bomb Combustion Calorimeter (미니봄베열량계)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1] 서 론


2] 실 험 장 치


3] 실 험 방 법


4] 실 험 계 산


5] 실 험 결 과
1) Some characteristics of the calorimeters
2) 실험에 의한 Standard energies
3) Energy equivalent 의 electric calibration
4) <표 A>와 <표 B> 의 비교
5) 보정


6] 결 론


7] 참 고 문 헌

본문내용

calorimeter1
calorimeter2
calorimeter3
31.85097
34.5345
33.59515
31.96738
34.8869
33.41855
31.45115
34.74004
33.70867
31.93751
34.3944
33.5291
32.11243
34.71942
33.44324
31.26956
33.67268
31.76483
34.65505
33.56123
이는 <표 B>에서의 데이터가 각 열량계의 cooling constant나 stiring heat, heating power of thermistor, wire 등 실험에서 얻어진 오차를 무시하였기 때문이다. 따라서 이를 아래와 같이 보정을 해주어야 한다.
5) 보정
여기서 Hc m 이 <표 A>의 데이터이고 WT는 <표B>의 데이터로 볼 수 있다. 따라서 cooling constant나 stirring heat 등에 의한 보정 인자를 구하여 WT에서 빼주게 되면 에너지 오차를 줄 일 수 있다.
① e1 (Stirring heat, Heating Power of thermistor)
stirring heat (e1.1)
Q=mc△T 식을 이용하여 보정인자 e1.1을 구할 수 있다.
m은 논문에 주어진 값들로부터 각각 95g, 85g, 85g 임을 알 수 있으며 c의 값은 4.184J/g.℃ 이다. 가열 시간은 600초(10분)이고, 따라서 각 열량계에 대한 보정 값은 다음과 같다.
calorimeter1
calorimeter2
calorimeter3
stirring heat (K/min)
0.00027
0.0001
0.0002
△T(K)
0.0027
0.001
0.0027
e1.1(J)
1.073196
0.39748
1.073196
Heating Power of thermistor
서미스터에 대한 보정인자 값도 위와 같이 Q=mc△T 식을 이용하여 구할 수 있다.
calorimeter1
calorimeter2
calorimeter3
Heating Power of thermistor ( K min^-1)
0.00053
0.00002
0.00002
△T(K)
0.0053
0.002
0.0002
e1.2(J)
2.106644
0.79496
0.079496
② e2 (cooling constant)
뉴턴의 냉각법칙을 수식으로 표현하면 다음과 같다
dT/dt = -k(T - S)
(where, T: 물체 온도, S: 물체 주위 온도, k: 는 초기조건으로 구해지는 상수)
이 미분방정식은 다음과 같이 온도와 시간의 함수로 풀 수 있다.
이 식에 논문에 주어진 데이터를 대입하여 구한 각 열량계의 온도와 그 온도와 연관된 Calorimeter의 열량의 차를 이용해 e2를 구할 수 있다.
calorimeter1
calorimeter2
calorimeter3
Cooling Constant(min^-1)
0.0098
0.0066
0.0068
△T(K)
1.178643575
1.216970124
1.214538616
e2
12.07624814
11.95525475
12.75951327
③ e3 (연소된 wire)
논문에서는 wire에 대한 데이터가 주어지지 않아 e3에 대해선 확인을 할 수가 없었고 e1, e2 보정 식에 적용하고 보정에 의한 오차가 없다고 가정하여 e3를 계산하면 다음과 주어질 수 있다.
calorimeter1
calorimeter2
calorimeter3
e3
16.50874569
19.39896327
18.30514194
즉, 이 값은 점화를 위한 wire의 연소에 의한 에너지로 볼 수 있다
※ 열량 측정 실험에서 연소된 wire 의 길이?
다른 문헌에서 조사해본 결과 wire는 1cm 당 2.3cal = 9.6232 J 의 연소열이 발생하므로 논문에서 주어지지 않은 연소된 와이어의 길이를 구할 수 있다.
　
calorimeter1
calorimeter2
calorimeter3
연소된 fuse wire(cm)
1.715515181
2.015853694
1.902188663
6. 결 론
이론값과 논문의 값을 비교해 보았을 때 다음과 같은 오차율이 발생했다.
　
calorimeter1
calorimeter2
calorimeter3
논문값 (J)
264.768
264.117
264.126
이론값 (J)
264.411
264.411
264.411
오차율 (%)
0.135017076
0.111190533
0.107786741
calorimeter 1보다 calorimeter 2, 3에서의 오차율이 작으므로 더 좋은 열량계라고 할 수 있다.
이를 토대로 분석해 본 결과 효율적인 열량계의 조건은 다음과 같다.
1) stirring 효과가 충분해야한다
2) Cooling 상수가 낮아야한다.
3) Vessel의 열전도도가 좋아야한다.
4) 히팅 타임동안 적은 저항 값을 가져야 한다.
7. 참 고 문 헌
[1] An Xu-WoHe Jun, 1999, 「Mini-bomb combustion calorimeter」, Thermochemica Acta 352-353.
[2] 손영목*이동제*하대성**김형만***,「소형 봄베 발열량 측정기구 개발에 관한 연구 (An Experimental Study on the Development of Mini-Bomb Combustion Calorimeter)」
[3] An Xu-WoHe Jun, 1988, 「Determinations of combustion and formation enthalpies of C60 and C70」, SCIENCE IN CHINA
[4] http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C65850&Mask=2 (NIST, Benzoic acid 표준 연소 엔탈피)
[5] http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=945093 (네이버 지식사전, 봄베 열량계)
[6] Robert H. Perry외, 『Perry\'s Chemical Engineers\' handbook』,7th Edition, Mc Graw-Hill, 245p.
[7] CHETHA 7.3 (컴퓨터 프로그램)

키워드

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