열의일당량 예비, 결과보고서

소개글

괜찮은 자료입니다. 특히 결과보고서요 ^^

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험방법

본문내용

1. 실험 목적
역학적 일을 열에너지로 변환시키고 행한 일과 발생한 열량을 측정하여 열의 일당량을 구한다.

2. 실험 원리
에너지 보존법칙에 따르면 어떤 계에 역학적인 일을 하여 계의 온도가 증가된 경우 증가된 열 에너지는 계에 가해준 일의 크기와 같아야 한다. 일의 단위는 보통 joule로 표시되고 열에너지는 calorie로 표시된다. 이 때, 열 1cal가 몇 joule에 해당하는가를 열의 일당량이라 한다. 따라서 가해준 일 W와 열량 Q 사이에는 W = JQ(J : 열의 일당량)의 관계가 성립한다.

a. 일(W)의 계산

그림 19.1의 일을 열로 변화하는 실험 장치에서는 실린더 위에 나일론 줄이 4～6회 감겨있고 나일론 줄 끝에 추가 달려 있다. 실린더와 나일론 줄 사이에는 일정한 마찰력이 작용하고 있어 실린더를 회전시키면 추가 바닥으로부터 일정한 높이를 유지한 채 공중에 떠 있게 된다. 이 때 실린더와 나일론 줄 사이의 마찰력은 중력에 의한 추의 무게와 힘이 평형 상태에 있으므로 마찰력(Ff)과 추의 무게(Mg)는 같은 크기를 가진다.
Ff = Mg (19.1)

그리고 나일론 줄의 마찰력을 통해 외부에서 알루미늄 실린더에 가해준 일은 다음과 같다.
W = τθ (19.2)
여기서 τ는 마찰력에 의해 반지름 R인 실린더에 작용하는 회전력이고 마찰력이 추의 무게와 같으므로,
τ = │R × Ff│ (19.3)
= RFfsin(90°)
= RMg
이 된다. 식 (19.2)에서 θ는 회전력이 가해지는 동안에 실린더가 회전한 각도이다. 실린더가 한 번 회전할 때 회전각이 2π이므로, N번 회전한 경우 회전각θ는 2πN이다. 따라서 나일론 줄의 마찰력을 통해 외부에서 알루미늄 실린더에 가해준 일은 다음과 같다.

참고 자료

없음