고체의 선팽창계수

소개

토의 포함

목차

1.목적
2.이론
3. 실험기구및 방법
4. 결과
5.토의

본문내용

1. 목적

온도가 올라가면 물질은 일정한 비율로 팽창함을 확인하고 여러 가지 금속 막대의 온도에 따른 선팽창계수를 측정해 보고 물질에 따라 그 값이 다른 고유한 특성을 가짐을 이해한다.

2. 이론

물질의 온도가 올라가면 분자나 원자의 운동이 평균적으로 활발해져서 그들 사이의 간격이 늘어난다. 그 결과 물질이 팽창한다. 약간의 예외는 있지만 고체, 액체, 기체 및 플라즈마 상태의 대부분은 열을 가하면 팽창하고 냉각시키면 수축한다. 이와 같은 현상을 열팽창 (thermal expansion)이라고 한다. 고체의 길이, 폭, 두께 등 고체의 1차원적 변화를 선팽창(Liner dilation)이라고 하며, 물체의 온도가 1。C상승할 때 1차원적인 변화를 선팽창률이라고 한다. 만일 원래의 길이가 이고 온도의 변화량을 라고 하면 길이의 증가량은 처음 길이에 비례함이 밝혀졌다. 선팽창계수는 좁은 온도범위에서는 정수로 간주되지만 일반적으로 넓은 온도범위에서는 정수가 아니다. 따라서 실측한 곡선 중 직선에 근접할 수 있는 온도범위를 지정하여 그 중에서 통용하는 선팽창계수로써 평균선팽창계수를 이용한다. 또한 이방성을 갖는 고체의 경우, 방향에 따라 다른 선팽창계수의 평균값을 평균 선팽창계수라고 한다. 선팽창계수가 크다는 것은 온도가 변할 경우 재료의 크기가 심하게 변한다는 의미이므로 재료선택, 특히 전자제품 등 소재를 선택할 때 중요한 항목이다.
한 변의 길이가 이고 체적이 인 입방체를 생각하자. 온도를 만큼 상승시키면 한 변이 만큼 팽창하여 체적 증가량 는 다음과 같이 된다.
(1)
여기서 은 극히 미소한 양이므로 2차항 이상을 무시하였다.
한편 체적 팽창계수를 라고 할 때 체적증가량와 온도상승량사이에는 다음과 같은 관계식이 성립한다.

참고자료

· 없음