단열변화 예비보고서

소개

중급물리학 실험 예비보고서

목차

1.실험목표

2.실험이론

3.실험방법

Data Studio setting

1.이상기체 상태방정식 확인

2. The ratio(?) of specific heats for the gas

4.참고문헌

본문내용

단열 피스톤 용기에 담겨져 있는 기체를 순간적으로 압축하여 온도, 부피, 압력 변화를 측정해 계산하고 단열과정에서의 해준 일의 양과 비열비를 구할 수 있다.
매우 빨리 진행되거나 단열이 매우 잘 되어 외부와 열전달이 일어나지 않는 과정을 단열과정 또는 단열변화라 한다.

열역학 제1법칙 ΔE = ΔQ - ΔW 에서 단열과정은 ΔQ = 0인 경우이다. 따라서 이 관계식은 ΔE = -ΔW가 된다. 즉, 계가 일을 하면 계의 내부에너지는 감소하고, 반대로 계에 일을 해주면 계의 내부에너지는 증가한다. 기체의 내부에너지는 기체분자의 운동에너지에 비례한다. 그리고 운동에너지는 속력이 클수록 더 크다. 외부와 열 교환이 없는 단열상태에서 기체의 부피를 줄이면 기체분자가 외벽에 충돌할 때 운동에너지를 더 얻어서 평균속력이 더 커진다. 따라서 기체를 압축하면 기체분자의 운동이 더 빨라지고 내부에너지가 증가한다. 반대로 기체가 팽창하면 내부에너지는 줄어든다.
[그림]과 같이 이상적인 단열과정을 예로 들어보자. 단열 벽 때문에 열에너지의 출입은 전혀 없다고 가정한다. 따라서 원통 속에 있는 기체의 내부에너지를 변화시키려면 피스톤 위에 쇠구슬을 올리거나 내려 기체를 압축시키거나 팽창시켜야 한다. 기체를 압축시키는 것은 계에 일을 하는 것 또는 계가 일을 받는 것으로 계가 한 일의 양 ΔW는 음의 값을 가진다. 반대로 기체를 팽창시키는 것은 계가 일을 하는 것으로 ΔW는 양의 값을 가진다. 따라서 쇠구슬을 더 올려 기체를 압축시키면 기체의 내부에너지는 증가하고, 쇠구슬을 내려 기체가 팽창하면 내부에너지는 감소한다.

참고자료

· 단열변화 [斷熱變化, adiabatic change ] | 네이버 백과사전
· Essential university Physics volume1 p.261~ Thermodynamics
· 하이탑 고등학교 물리 Ⅱ 1권(운동과 에너지) p.290~ 열역학 법칙