[A+] 열의 일당량 레포트 실험보고서

소개글

"[A+] 열의 일당량 레포트"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론
9. 참고문헌 및 출처

본문내용

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

2. 실험 원리
에너지 보존 법칙에 따르면 어떤 계에 역학적인 일을 하여 계의 온도가 증가된 경우 증가된 열에너지는 계에 가해준 일의 크기와 같아야 한다. 일의 단위는 보통 joule로 표시되고 열에너지는 calorie 로 표시한다. 이때 열 1cal가 몇 joule에 해당하는가를 열의 일당량이라 한다. 따라서 가해준 일 W와 열량 Q사이에는 W=JQ(J: 열의 일당량)의 관계가 성립한다.

a.일(W)의 계산
일을 열로 변환하는 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. 이때 실린더와 나일론 줄 사이의 마찰력은 중력에 의한 투의 무게와 힘의 평형 상태에 있으므로 마찰력과 추의 무게는 같은 크기를 가진다. 즉,
(식 1)
이다. 또한 나일론 줄의 마찰력을 통해 외부에서 알루미늄 실린더에 가해준 일은 다음과 같다.
(식 2)

여기서 는 마찰력에 의해 반지름 R인 실린더에 작용하는 회전력이고 마찰력이 추의 무게와 같으므로,
(식 3)


이 된다. (식 3)에서 θ는 회전력이 가해지는 동안에 실린더가 회전한 각도이다. 실린더가 한 번 회전할 때 회전각이 2π이므로, N번 회전한 경우 회전각 θ는 2πN이다. 따라서 나일론 줄의 마찰력을 통해 외부에서 알루미늄 실린더에 가해준 일은 다음과 같다.
(식 4)

참고 자료

일반물리학 개정 10판 제 1권 18장 593~600p, 618~624p
(Halliday, Resnik and Jearl Walker, 범한서적주식회사, 2015)
일반물리학실험 5판 141~144p
(부산대학교물리학교재편찬위원회, 청문각2012)