[결과레포트] 열의 일당량 측정

소개글

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목차

열의 일당량 측정

실험결과
1. 열량계의 물당량 측정
2. 열의 일당량 측정
3. 결론 및 토의
3.1) 결론
3.2) 오차의 원인
3.3) 개선되어야 할 점
3.4) 토의
4. 질문
4.1) 1. 전기 제품 중에서 일과 열의 관계로 작동 원리를 이해할 수 있는 것을 생각해 보자.
4.2) 열의 일당량을 측정할 수 있는 다른 방법으로는 어떠한 것들이 있을까?
5. 참고문헌

본문내용

하게 변동하면 이것에 공진하여 분자운동이 활발하게 된다.
④ 전기밥솥 : 스위치작동과 동시 열판 내부의 히터에 통전되어 열판이 가열되고, 가열된 열판을 내통에 전달되어 온도는 100℃로 상승하고 일정시간 후면 밥이 끓게 된다. 밥이 끓은 내통의 온도는 더욱 상승하여 일정온도(약 200℃에 가까운 온도)에 이르면 스위치가 자동으로 차단되어 취사 히터가 정지한다.
⑤ 전기다리미, 전기난로 : 도체내부에 자유전자가 이동할 때 일부전자는 원자 등과 부딛쳐서 운동에너지의 일부가 열로서 방출하게 된다.
2. 열의 일당량을 측정할 수 있는 다른 방법으로는 어떠한 것들이 있을까?
→ ① 줄의 실험 : 추가 낙하하면 열량계속의 날개가 회전하고, 날개와 물의 마찰에 의한 열이 발생한다. 물의 온도 상승에서 발생된 열량을 구하고 감소한 추의 위치 에너지와의 관계에 의해 일당량을 구할 수 있다. (이 때에 추의 위치에너지 변화는 모두 열로 전환된다는 가정이 필요하다.)
→ 이러한 식으로 장치를 하고 한쪽의 추가 중력에 의해 아래로 내려가면 열량계 속의 회전날개가 회전하게 되는데, 추가 내려가면서 잃은 위치에너지만큼 열량계 속의 물이 열에너지의 형태로 에너지를 얻게 된다. 이때 열량계 속의 물의 질량 및 비열을 m, c 라하고 물에 접촉하는 물체들의 물당량을 w, 추의 질량을 M이라고 하면, 이고, 온도가 에서 로 상승하는 동안 열량계가 흡수한 열량은 이므로,
열의 일당량 J는
② 역학적 에너지를 이용한 열의 일당량 측정 : 역학적 에너지는 열에너지로, 열에너지는 역학적에너지로 변화시킬 수 있다. 일 W과 열량 Q사이에는 의 관계가 성립하며 J는 열의 일당량이다. 마찰력이 F일 때 거리 d만큼 이동시킨 경우 사용된 역학적 에너지 이다. 이 역학적 에너지는 마찰에 의해 열로 바뀌어서 알루미늄 마찰원통의 온도를 상승시킨다.
마찰원통에 노끈을 여러 번 감고 노끈의 한쪽 끝에 질량 M을 매단 다음 마찰원통을 회전시키면 노끈과 마찰원통 사이의 총마찰력은 질량 M의 무게와 같아진다.
반경 R인 마찰원통을 N회 돌린 경우 총마찰 거리는
따라서, 사용된 역학적 에너지는 W== 이다.
알루미늄 마찰원통의 온도상승이 ΔT 라면Q = mcΔT
여기서 m=마찰원통의 질량, C=알루미늄의 비열(0.220 cal/g℃)
위의 식들로부터 열의 일당량은 이 된다.
참고문헌
- 대학물리학 실험1(성균관대학교 출판부)
- 대학물리학(대학물리학교재 편찬위원회)

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