일반물리실험 일반 물리 실험 액체밀도 액체 밀도 액체의밀도 액체의 밀도 측정 실험

목차

1. 실험 목적

2. 실험 원리
(1) 액체 내의 깊이에 따른 압력의 변화
(2) Hare의 장치를 이용한 액체의 밀도 측정

3. 실험 방법
(1) 에틸-알코올의 밀도 측정
(2) 소주의 알코올 도수 측정

4. 실험값
(1) 에틸-알코올의 밀도 측정
(2) 소주의 알코올 도수 측정

5. 결과 분석
(1) 에틸-알코올의 밀도 측정
(2) 소주의 알코올 도수 측정

6. 오차논의

7. 결론

8. 참고문헌

본문내용

실험 목적
Hare의 장치를 이용하여 액체의 밀도를 측정한다. 그리고 그 과정에서 뉴턴의 운동 제 1 법칙의 적용과 액체(유체) 내의 압력에 관한 정의를 이해한다.

실험 원리
(1) 액체 내의 깊이에 따른 압력의 변화
이상적인 액체가 용기 속에서 아무런 흐름 없이 정지해 있다면 액체의 모든 부분은 정적 평형상태에 있어야 한다. 이는 ‘액체 내의 같은 깊이에 있는 모든 점에서의 압력은 동일해야 함’을 말해준다. 만일, 그렇지 않다면 액체의 어떤 부분은 평형상태에 있지 않게 되어 용기 내에는 액체의 흐름이 있게 된다.
그림(b)에서와 같이 ‘정적 평형상태’에 있는 액체 내의 임의의 부피요소에 작용하는 힘들에 대해 논해보자. 이 부피요소는 밑면적은 A 높이는 h인 원기둥 모양으로 윗면은 수면과 접해있는 상태에 있다고 하자. 그러면 그림(b)에서 나타낸 것과 같이 원기둥 부피요소의 밑면에는 대기가 부피요소의 윗면을 누르는 힘(p_atmA)과 부피요소의 무게에 해당하는 중력(mg)이 아래쪽으로 누르는 힘으로 작용하고, 부피요소 아래 액체에 의해 가해지는 압력에 의한 힘(pA)이 위쪽으로 작용한다. ‘부피요소 아래의 액체가 부피요소에 위로 가하는 힘’ 이 힘이 존재하지 않는다면 이 부피요소에 아랫방향으로 알짜 힘이 작용하게 된다. 그렇게 되면, 액체 내에는 흐름이 발생하고 이는 정적 평형상태에 위배된다. 그러므로 ‘부피요소 아래의 액체가 부피요소에 위로 가하는 힘’은 반드시 존재하는 것이다.
원기둥 부피요소는 정적 평형상태에 있으므로 Newton의 운동 제 1법칙에 의해 이 부피요소에 작용하는 알짜 힘은 0 이어야 한다.
(2) Hare의 장치를 이용한 액체의 밀도 측정
Hare의 장치의 U자형 유리관의 양쪽 입구를 서로 다른 액체 시료가 담긴 비커에 잠기게 한 채 고무호스를 통해 유리관 내의 공기를 뽑아내면, 유리관 내의 공기압은 유리관 밖의 대기압보다 낮아지게 되어 비커에 담긴 두 액체는 각각 유리관을 따라 올라가 액체 기둥을 형성하게 된다.

참고자료

· 남형주, 『일반물리실험(1)』, 북스힐(2019), p10, p11, p55-p70
· https://syhmovie.tistory.com/58 s무비의 신나는 세계여행 (물의 밀도표)
· http://en.wikipedia.org/wiki/Ethanol_(data_page)#Thermodynamic_properties (에틸-알코올의 온도에 따른 밀도표)