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염화수소 결과보고서 평가A+최고예요

염화수소 측정 실험1)실험목적티오시안산제이수은법으로 대기중의 염화수소를 정량하는 방법과 원리에 대해 알아보고 배출허용기준에 적합하진를 판단하여 환경과 인체에 미치는 영향 및 그 대처방안에 대해 생각해본다.2)측정원리티오시안산 제이수은법시료 채취장치를 이용해 채취한 시료 가스 40L속의 HCl을 흡수액 NaOH에 흡수시킨 다음 티오시안 제이수은 용액을 가해주면 NaOH용액에 녹아 있던C``l ^{-}이온이 티오시안산 제이수은 용액과 반응하여 티오시안산 이온과 철 이온이 반응하여 등적색을 띄는 티오시안산 제이철의 착염을 생성하게 된다. 이것을 흡광광도계를 이용하여 460nm에서 흡광도를 측정하면 분석시료 내에 존재하는 HCl을 정량 할 수 있다.*반응식#Hg(SCN)_2 `` +2C`l^- rarrow HgC`l_2`+2SCN^-# 2SCN^ - +2Fe^+ ``rarrow `2Fe(SCN)^2+3)시약제조방법ㄱ.염소이온 표준액을 제조- 100mL기준염화나트륨 0.1305g을 물에 녹여 정확히 500mL 로 하고, 이 용액 중 10mL를 물 100mL 메스플라스크에 취하고 물을 가하여 100mL로 한후 염소이온 표준액으로 한다.ㄴ. 티오시안산 제이수은 용액을 제조티오시안산제이수은 0.1g + 메틸알코올을 넣어 전체 25mL로 한다.ㄷ.과염소산(1+2)용액을 제조과염소산 (60%):2+3용액 제조 (과염소산 40mL + 증류수 60mL를 가한다.)ㄹ.황산제이철암모늄 용액을 제조황산제이철암모늄 3g+ 과염소산(60%)(2+3)을 가하여 전량을 50mL로 한 다음에 은박지로 덮어서 보관한다.)ㅁ. 흡수액(수산화나트륨 0.1N)을 제조하시오NaOH 0.4g을 일정량 증류수에 녹인 후 100mL 표선까지 증류수를 가한다.ㅂ.미지시료염화수소 표준액 : 증류수= 부피를 2:3으로 혼합하여 분석용 시료용액으로 가정하여 분석한다.4)실험방법1. 분석용 시료용액 5mL 및 염소이온의 표준액 5mL를 각각 유리마개가 있는 시험관에 취하고 각각에 황산제이철암모늄 용액 2mL와 티오시안산 제이수은 용액 1mL 및 메틸 알코올 10mL를 가하고 마개를 닫은 후 흔들어 잘 섞는다.2. 약 20 ℃에서 10분 정도 발색시킨후 10mm셀에 옮겨 광전광도계 또는 광전분광광도계에서 460nm부근에서 흡광도를 측정한다.3. 대조액으로는 흡수액으로 위와 같은 방법으로 처리하여 사용한다.계산다음식에 따라서 시료중의 염화수소 농도를 계산한다.C= {0.01(mL/mL) TIMES {A} over {A _{S}} TIMES 150(mL)} over {V _{S} (L)} ` TIMES 1000(L/m ^{3} )#````````````````````````````````````````A _{S} :표준용액의`흡광도#````````````````````````````````````````A:`분석용`시료용액의`흡광도#`````````````````````````````````````````V _{S} :`표준상태`건조가스`량`(L)V _{S} :``V TIMES ` {273} over {273+t _{m}} ` TIMES {Pa+Pm} over {760}#V=시료`가스량(40L)#t _{m} :`가스미터`온도(27 CENTIGRADE )#P _{m} :`게이지`압력(21mmHg)℃5)실험 결과용액BLANK 보정후흡광도(ABS)흡수액0미지시료(분석시료)0.023염소이온표준액0.217````흡수액의`흡광도`0ABS`(`blank로`지정)#````분석시료용액의`흡광도:0.023ABS#```염소이온표준액의`흡광도:0.217ABSV _{S} =`40L`` TIMES ` {273} over {273+27} TIMES ` {760+21} over {760} =37.40578947` APPROX 37.4LC= {0.01 TIMES {0.023} over {0.217} TIMES 150} over {37.4L} TIMES 1000`=4.250967239` APPROX 4.25`ppm(mL/m ^{3} )ppm(mL/m ^{3} )을`mg/m ^{3} 으로`전환으로 전환이상`기체`방정식~~`PV=nRT#P= {rho RT} over {M} ```#rho = {PM} over {RT} `````= {1atm` TIMES `36.5g/mol} over {(0.082atm CIRC L/mol CIRC `K) TIMES 273K}염화수소의 밀도= 1.64g/L{4.25mL} over {m ^{3}} TIMES {1.64g} over {1L} TIMES {1L} over {1000mL} TIMES {1000mg} over {1g} =6.97` TIMES 10 ^{3} mg/m ^{3}4.25ppm`=6.97` TIMES 10 ^{3} mg/m ^{3}미지시료는 염화수소표준액을 0.4배 묽게 만든용액이므로 이론상 미지시료의 흡광도:염화수소표준액=2:5 이다. 그러므로{A} over {A _{S}}는 0.4가 이론값이고 측정값은{0.023} over {0.217}=0.106이다.오차율은오차율`=` {이론값-`실험값} over {이론값} ` TIMES `100`% 를 통해{0.4-0.106} over {0.4}TIMES 100%=73.5%이다.6)고찰이번 실험은 티오시안산산 제이수은법으로 염화수소를 정량하는 실험이다. 티오시안산 제이수은을 제조할 때 물에 대한 용해도가 적기 때문에 메틸알코올을 사용한다. 그리고염소이온표준액을 제조 할 때 염화나트륨 0.1305g을 사용하는데 염화나트륨의 몰질량은 56.5g/mol이다. 여기에 500mL 표선까지 증류수를 채우면 (0.1305/56.6)mol/500mL{{0.1305g} over {56.6g/mol}} over {500mL} TIMES ` {1000mL} over {1L} =`4.6 TIMES 10 ^{-3} M 이고 여기에 10mL 분취하여 100mL 플라스크 표선까지 증류수를 채우면{4.6 TIMES 10 ^{-3} M} over {100mL} TIMES `10mL=4.6 TIMES 10 ^{-4} `M 이므로 염화수소4.6 TIMES 10 ^{-4} M을 얻을수 있다. 미지시료의 농도는4.6 TIMES 10 ^{-4} TIMES 0.4=1.84 TIMES 10 ^{-4} M 이다.몰농도를 ppm으로 변환하려면ppm = 용질의 량(mg) / 용액(1리터를 기준으로 한다) -> 용액 = 용질의 량(mg)/ppm여기서 용액의 량이 동일하므로 대입하게 되면용질의 몰농도 = [용질의 량(g)/용질분자량(g)] / [용질의 량(mg) / ppm]용질의 량(1000*mg)*ppm / 용질의 량(mg)*용질의분자량(g)ppm/용질분자량(g) * 1000그러므로``4.6 TIMES 10 ^{-4} TIMES `36.5` TIMES `1000 =16.79ppm이다.수산화 나트륨 0.1N을 제조하기 하려면0.1N=` {0.1eq} over {L} 이므로{0.1eq} over {L} TIMES {1mol} over {1eq} TIMES {40g} over {1mol} TIMES 0.1L=0.4g이 필요하다.대기에서 ppm단위는mL/m ^{3}이다.mg/m ^{3}으로 변환하는 방법은{mL} over {m ^{3}} (ppm) TIMES ``` {g} over {L} ( rho 밀도)` TIMES {1000mg} over {1g} (환산인자) TIMES {1L} over {1000mL} `= {mg} over {m ^{3}} 이다. 그러므로 염화수소의비중 또는 밀도를 알면 구할수 있다. 염화수소의 밀도는 이상기체 방정식을 정리하여 밀도에 관한식으로 나타내면 구할수 있다.황산제이철 암모늄용액에 과염소산을 넣는 이유는 증류수에 황산제이철 암모늄이 잘녹지 않기 때문이다. 황산제이철 암모늄 용액을 갈색병으로 보관하면 광분해를 막을수 있다.실험순서는 대조액,분석시료용액,염소이온표준액 순으로 하는데 점점 농도가 짙어지므로 더 정확한 흡광도값을 구할수 있기 때문이다.이번 실험은 검량선을 이용하지 않았지만 검량선을 생각해보면 미지시료가 염화수소 표준액의 농도를 0.4배하여 만든 용액이므로 비례식을 이용하여 오차율을 구할수 있었다. 오차의 원인중에는 먼저 이번실험에서 한가지 가정을 했다.(흡수액인 수산화나트륨을 대조액으로 정했다.)이러한 차이 때문에 이론값과 측정값간의 약간의 오차가 생긴다. 그러나 오차율이 73%로 크게 나왔는데 원인은 미지시료의 흡광도값이 너무 작게 나왔기 때문이다. 두가지 가능성이 있는데 먼저 미지시료를 잘못 제조했거나 다른용액을 미지시료로 착각하고 흡광도를 쟀을 가능성이 있다. 첫 번째 경우는 먼저 염화수소 표준액의 농도는 다른조와 비슷하게 나왔다. 실험 사진을 비교 했을 때 흡수액과 미지시료는 색깔이 비슷하고( 흡수액에도 황산제이철 암모늄용액을 넣었기 때문에 색깔리 나타난다.) 염화수소 표준액은 나머지 두용액은 보다 확실히 진하다. 그러므로 미지시료를 제조했을 때 비율이 잘못되었을 수도 있다. 여기서 잘못된 것이라면 미지시료에서 염화수소 표준액과 증류수의 비율은 1:9일 것이다.다른 경우는 낮은 흡광도값 0.0217ABS를 고려 했을 때 흡수액을 한번더 측정했을 가능성이 높다. 이런 실수 때문에 오차가 73%가 측정되었다.실험이 제대로 되었을 경우 미지시료의 농도는 16.79ppm이다.

공학/기술| 2014.05.20| 5페이지| 1,500원| 조회(596)

염화수소, 염화수소 결과보고서, 염화수소 결과

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철 흡광광도법 결과보고서

철 -흡광광도법1.측정원리철 이온을 암모니아 알칼리성으로 하여 수산화제이철로 침전분리하고 침전을 염산에 녹여서 염산히드록실아민으로 제일철로 환원한 다음 o-페난트로린을 넣어 약산성에서 나타나는 등적색 철착염의 흡광도를 510nm에서 측정하는 방법이다.정량범위는 0.02~0.5mg이고 표준편차율은 10~2%이다.2.기구 및 기기광전광도계 또는 광전분광광도계BULLET 필요시약가)황산제일철암모늄6수화물(Ammoniumron(Ⅱ)Sulfatehexahydrat) :FeSO _{4} (NH _{4} ) _{2} SO _{4} CIRC 6H _{2} O나)염산(hydrochloric acid) :HC`l다)염산히드록실아민(Hydrolamine hydrochloride):NH _{2} OH` CIRC HC`l라)O-페난트로린 염산염 (O-phenanthroline circ HC`l):C_12 H_8 N_2 CIRC HC`l마)에틸알콜(Ethyl Alcools):C_2 H_5 OH바)초산암모늄(Ammonium acetate):CH_3 COONH_4BULLET 시약 제조가)염산(1+2)염산용액(HC`l)(35%이상) 1 증류수 2의 비율로 한다.나)염산히드록실아민 용액(10w/v%)염산히드록실아민 [NH _{2} OH CIRC HC`l ] 2.5g+증류수RARROW 25mL 용량플라스크w/v% = volume 100mL당 갖는 weight 1g의 중량다) O-페난트로린 용액(0.1w/v %) “냉암소 보관” 변색된 것은 사용못함페난트로린 염산염[C _{{} _{12}} H _{8} N _{2} CIRC HC`l] 0.1g+ 에틸알콜(95%) 20mL + 증류수RARROW 100mL라)초산 암모늄(3수화물)[CH _{3} COONH _{4} CIRC 3H _{2} O] 25g + 증류수 = 50mL마)철 표준원액 (1.0mgFe ^{2+} /mL)황산제일철 암모늄(6수화물)[FeSO _{4} (NH _{4} ) _{2} SO _{4} CIRC 6H _{2} O] 7,022g + 증류수RARROW 1Lwhy)[FeSO _{4} (NH _{4} ) _{2} SO _{4} CIRC 6H _{2} O] molecule mass = 391.333g/molFe ^2+ atom mass = 55.845g/molFe ^2+ mass fration ={55.845} over {391.333} =0.14270455090.1427045509 TIMES 7g APPROX 1g바) 철 표준용액 (0.01mgFe ^{2+} /mL _{`} ```=10ppm )철 표준원액 (1.0mgFe ^{2+} /mL) 5mL + 증류수RARROW 500mLBULLET 필요초자가) 1L 용량플라스크 1개나) 500mL 용량 플라스크 1개다) 100mL 용량 플라스크 1개라) 50mL 용량 플라스크 1개마) 25mL 용량 플라스크 1개바) 10mL 피펫 2개사) 100mL 비커 1개아) Filler 2개자)증류수 bottle 1개3.시험방법BULLET 시료의 전처리(질산 황산에 의한 분해)이 방범은 유기물 등을 많이 함유하고 있는 대부분의 시료에 적용된다. 그러나 칼슘, 바륨, 납등을 다량 함유한 시료는 난요성의 황산염을 생성하여 다른 금속성분을 흡착하므로 주의 하여야한다.시료 적당량(100~500ml)을 취하여 비커 또는 킬달플라스크에 넣고 여기에 질산 5ml와 유리구 4~5개를 넣은 다음 서서히 가열하여 액량이 약 15ml가 될 때까지 증발 농축하고 방냉한다. 질산 5ml를 넣고 가열을 계속하여 백색의 황산 가스가 발생하기 시작하면 가열을 중지한다. 이때 유기물의 분해가 완전히 끝나지 않아 액이 맑지 않을 때에는 다시 질산 5ml를 넣고 가열을 반복한다. 분해가 끝나면 방냉하고 물 50ml를 넣어 끓기 직전까지 서서히 가열하여 침전된 용해성들을 녹인다. 방냉하여 필요하면 여과하고 거름종이를 물로 2~3회 씻어준 다음 여액과 씻은 액을 합하여 정확히 100ml로 한다. 이용액의 산농도는 약 1.5~3N이다.BULLET 요약전처리한 시료 적당량 (20mL) 와 질산(1+1) 2mL를 섞는다. 그리고 가열하여 침전물을 만들고 증류수를 가하여 50mL~100mL에 맞춘다. 여기에 암모니아수 (1+1)을 적당량을 넣어 약알칼리성 상태(pH 8~9)로 만든다. 수분간 가열(끓임)하면 침전물이 생성된다. 여과하고 온수로 침전물을 씻어낸다.시료(여과액)20mL를 염산(1+2)용액 3mL와 섞는다. 여기에 염산히드록실아민 용액(25 w/v%) 0.5mL를 넣고 흔들어 섞는다. 그리고 O-페난트로린 용액(0.1 w/v%)2.5 mL를 넣고 흔들어 섞는다. 그리고 초산 암모늄 용액(50w/v%) 5mL를 넣고 흔들어 섞는다. 증류수를 넣어 50mL 용량플라스크에 표선까지 채우고 충분히 혼합한후 20분간 방치하여 검액으로 한다. UV를 510nm에서 측정한다.BULLET 검량선 작성가) 검량선 작성으로 Fe의 양을 구한다. -농도 mg/L나)철 표준용액(0.01mgFe ^{2+}/mL) ~RARROW 0/ 2/ 5/ 10/ 20mL 단계적으로 취하여 증류수와 염산(1+2) 3mL를 넣고 시료의 시험법과 같이 시행하여 UV를 측정한다.4.실험결과측정값NAMEXYXYX ^{2}Y ^{2}농도(mg/L)흡광도(ABS)BLANK00000SAMPLE-10.40.0470.01880.160.002209SAMPLE-210.1540.15410.023716SAMPLE-320.2640.52840.069696SAMPLE-440.7813.124160.609961합계7.41.2463.824821.160.705582미지시료의 흡광도=0.008ABS검량선Y=0.194X-0.038기울기={n SIGMA XY- SIGMA X SIGMA Y} over {n SIGMA X ^{2} -( SIGMA X) ^{2}} ={9.9036}OVER{51.04}=0.19403605 APPROX 0.194Y절편={( SIGMA X ^{2} )( SIGMA Y)-( SIGMA X)( SIGMA XY)} over {n SIGMA X ^{2} -( SIGMA X) ^{2}}={-1.93816} over {51.04} =-0.037973354APPROX-0.038상관계수R= {n( SIGMA XY)-( SIGMA X)( SIGMA Y)} over {sqrt {[n SIGMA X ^{2} -( SIGMA X) ^{2} ][n SIGMA Y ^{2} -( SIGMA Y) ^{2} ]}}##={9.9036}OVER{10.04112094}=0.986304224결정계수R^{ 2}=(0.986304224)^{ 2}=0.972796023APPROX0.972Y=0.194X-0.038에서 흡광도값을 알면 농도값을 구할수 있다. 미지시료의 흡광도(Y값)이 0.008ABS이므로미지시료의 농도(X값)은X= {Y+0.038} over {0.194}{0.008+0.038} over {0.194} =0.237113402`APPROX0.237 즉 미지시료의 농도는0.237mg/L이다.하지만 0.237mg/L는 초기 미지시료 20mL에 증류수를 넣어 50mL까지 희석시킨 용액이므로 여기에 2.5배를 곱해서 희석전의 농도를 구해야 한다.그러므로 0.273*2.5=0.5925즉, 미지시료의 농도는 0.5925mg/L 이다.희석전의`농도 TIMES {20mL} over {50mL} =희석한`농도(0.237mg/L)0.237mg/L TIMES {50mL} over {25mL} =0.5925mg/L5.고찰이번 실험은 농도가 짙어 질수록 색깔 또한 진해 졌고 결정계수값이 9.728로 저번 실험 결과 보다는 정확했다. 하지만 이론대로 라면 검량선은 Y=aX 여야 한다. 그러므로 검량선이 blank값을 보정했는데도 농도가 0mg/L 일 때 흡광도 값이 0과 차이가 나기 때문에 농도가 0.4mg/L,1mg/L,2mg/L,4mg/L일 때 모두 오차가 있다는 것을 판단할수 있다. 먼저 황산제일철암모늄의 질량은 7.022g으로 정확히 측정하여 제조했으므로 이는 문제가 없다.그러나 만약 플라스크에 옮기는 과정중에 정량을 옮기지 못했다고 해도 농도가 0mg/L인 경우를 제외하면 흡광도값은 검량선과 같은 직선상에 일치해야한다. 그러나 각각 흩어져 있으므로 황산제일철암모늄의 양이 원인이 되었다고 보기는 힘들다. 이론대로 검량선식이 (0,0)을 지난다면 농도가 0.4mg/L,1mg/L ,2mg/L때 흡광도값은 검량선보다 적게 측정된 것이므로 실제 농도는 0.4mg/L,1mg/L ,2mg/L보다 묽다는 것을 의미한다. 이런 차이는 증류수를 표선보다 더 넣었거나 철 표준용액을 덜 넣은걸로 판단할수 있다. 농도가 4mg/L일 때 흡광도값은 검량선보다 높게 측정되었으므로 농도가 실제보다 더 진했음을 의미한다. 이런 차이는 증류수를 표선보다 덜 넣었거나 철 표준용액을 더 넣은걸로 판단할수 있다. 다른 오차의 원인으로 염산을 생각해봤는데 염산은 산성조건에서 반응을 일으키도록 하기 위해 그리고 표준용액이 증류수에 잘 녹게하도록 넣는것이고 또 염산용액을 넣고 난후 증류수로 표선을 맞췄기에 농도에는 영향을 끼치지 않는다고 판단했다. 미지시료의 농도 또한 검량선 식에 대입해서 구한것이므로 오차가 생기는데 검량선이 밑의 그림처럼 (0,0)을 지난다면 그래프가 전체적으로 위로 올라가므로 실제 미지시료의 농도는 더 묽을 것이다.(0,0)을 지난다고 가정했을때의 검량선6.결론먹는 물,먹는 샘물 수질환경기준(심미적 영향물질은 사람의 눈코입등 오감을 통해서 물맛을 느낄수 있는 항목으로 사람의 건강에 대한 안전성 때문에 수질 기준으로 정한 것이 아니고 물이 더러워 보인다거나 색도가 있거나 불쾌감을 주지 않는 범위를 수질기준으로 정한 것이다.)

공학/기술| 2014.05.20| 6페이지| 1,500원| 조회(464)

철 흡광광도법 결과보고서, 철 흡광광도법 결과, 철 흡광광도법

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암모니아성 질소

암모니아성 질소- 흡광광도법1.실험원리암모늄이온이 차아염소산의 공존아래에서 페놀과 반응하여 생성하는 인도 페놀의 청색을 630nm에서 측정하는 방법이다. 정량범위는 0.002~0.04mg NH3-N이고, 표준 편차율은 10~2%이다.2.실험 목적암모니아는 단백질 같은 질소화합물이 부패,발효,산화되는 물질이다. 분뇨 또는 하수등의 질소화합물을 함유하는 오염아모니아성 질소는 물에 의하여 오염된 시간이 많이 경과하지 않았고, 산화분해작용이 진행중임을 의미한다. 간접적으로 분뇨성분 및 대장균의 수질오염을 측정하는 지표가 된다.3.시약 및 기구필요시약가) 염화암모늄(Ammonium chloride): NH4Cl나) 수산화나트륨(Sodium Hydroxide): NaOH다)차아염소산나트륨:(sodium Hypochlorite,Solution(:NaOCl라)페놀(phenol):C6H5OH마)아세톤(Acetone):CH3OCH3바)니트로프루시드나트륨(Sodium Nitroprusside= pentacyaononitrosylferrate(Ⅱ)dehydrate):[Na2Fe(CN)5NO 2H2O]시약제조ㄱ) 20% NaOH 100mL 제조 :증류수+ 수산화나트륨 용액 20g 녹임 100mL※20% NaOH 100mL 제조법%농도란 용액(용매+용질) 100g에 들어있는 용질(녹는 물질)의 g수를 뜻한다. 20%는 용액100mL(수산화나트륨+증류수)이고 용질은 20g이 필요하다. 증류수의 밀도는 1g/mL 이므로 80mL는 80g을 의미한다. 그러므로 20g의 수산화 나트륨과 증류수 80g를 넣으면 된다.(주의사항은 증류수를 80g, 즉 80ml 표선을 맞추면 안되고 80ml를 넣어야 된다.)ㄴ) 차아염소산 나트륨 용액:10% 차아염소산 나트륨을 사용하여 제조하고 유효 염소(산을 작용시켰을 때에 발생하는 염소) 로서 1g에 해당하는 ml수를 취한다.약 5mL이유:차아염소산(NaOCl)은 몰질량은 약74.353g/mol이다. 여기서 유효염소(CL)의질량분율은 35.453/74.353=0.47682이다. 용액 100g를 기준으로 했을 때 10% 차아염소산 나트륨용액은 10g이며 여기에 염화이온은 4.7682g이 있다. 염소는 당량이 2이므로 염소 1g을 만들기 위해서 염화이온 2g이 필요하다. 차아염소산 나트륨 4.2g에 1g의 유효염소(Cl2)가 있다. 차아염소산의 비중은 1.209이다. (비중은 어떤 온도에서 어떤 물질의 밀도를 표준물질의 밀도로 나눈 값. 따라서 밀도와는 달리 단위를 갖지 않는 수치이다. 액체의 경우, 표준물질로서 보통 4℃의 물(밀도 0.999973g/cm3)을 이용한다. )식으로 표현하면 비중= 어떤물질의 밀도/물의 밀도 (4℃의 물)이 된다. 4.2g/ml * 1.209= 5.0778g의 증류수가 필요하다. 증류수 5.0778g/증류수의 부피 =0.99973 증류수의 밀도를 이용하면 5.08ml로 10% 차아염소산 나트륨용액에서 약 5ml 취하면 된다.ㄷ)나트륨 페놀라이트용액(반응촉진제): 페놀 12.5g(약 12mL) + 20% NaOH 27.5mL +아세톤 3.0mL + 증류수 ≫ 100mL역할: 암모니아성 질소와반응하여 청색으로 발색하며 용액중에 들어있는 아세톤은 반응을촉진시킨다. 모노 클로라민과 페놀의 반응을 촉진시킨다.ㄹ)니트로 프루시드 나트륨 용액(반응촉진제): 니트로 프루시드 나트륨 이수화물(Na[Fe(CN)5NO]*2H2O) 0.15g+ 증류수 ≫ 100mL역할: 이 측정법은 온도가 높으면 정량치에 오차가 생기므로 이 오차를 줄이기 위해 니트로 푸루시드나트륨 용액을 반응촉진제로 사용한다.ㅁ) 암모니아성 질소 표준원액 (0.1mg NH3-N /mL): 염화암모늄(표준시약)을 정확히 0.3819g + 증류수 ≫ 1L이유)염화암모늄 0.3819g에는 암모니아성 질소 0.3819g*(14/53.5)=0.1g이 있고 여기에 증류수를 넣어 1L를 맞추면 암모니아성 질소 표준원액 0.1g/L =0.1mg/mL를 얻을 수 있다.바)암모니아성 질소 표준 용액 (0.005mg NH3-N/mL): 암모니아성 질소 표준원액을 정확히 25mL + 증류수 ≫ 500mL이유) 암모니아성 질소 표준원액의 25ml에는 (0.1mg/mL) *(25mL)로 2.5mg이 있고 여기에 증류수를 넣어 500mL 로 맞추면 2.5mg/500mL로 0.005mg/mg 용액이 된다.필요 기구가) 1L 용량 플라스크 1개나) 500mL 용량 플라스크 1개다) 100mL 용량 플라스크 4개라) 50mL 용량 플라스크 8개마) 10mL 피펫 2개바) 100mL 비커 2개사) filler 2개아)증류수 bottle 1개filler 사용법1) 피펫을 필러의 밑 부분에 끼운다.2) 위 쪽 (A)라고 표시된 부분을 누른 채 중간의 풍선처럼 볼록하게 부푼 부위를 눌러준다.3) 용액에 피펫을 담그고 목 부위 (S)라고 쓰인 부분을 천천히 눌러주면 용액이 빨려 올라온다.4) 정확한 부피만큼 채워진 후 (E)라고 쓰인 부위를 눌러 용액을 배출한다.5) 피펫의 모세관 현상으로 용액이 일부 피펫에 잔류가 되어 있는 것을 제거하기 위해서 (E)라고 쓰인 부분 끝에 구멍을 손으로 막고 누르면 마지막 방울까지 나오게 된다필요 기계㈎ 광전광도계 또는 광전분광광도계㈏ 증류장치4. 시험방법전처리: 시료가 탁하거나 착색물질등의 방해물질이 함유되어 있는 경우 적용함전처리 또는 여과한 시료 적당량( 암모니아성질소로서 0.04 ㎎이하 함유 )을 취하여 50 ㎖ 용량플라스크에 넣고 물을 넣어 약 30 ㎖로 한다음 나트륨 페놀라이트용액 10 ㎖와 니트로프루시드 나트륨용액 1 ㎖를 넣고 조용히 섞은 다음 차아염소산 나트륨용액( 암모니아성질소시험용 ) 5 ㎖를 넣어 조용히 섞는다. 물을 넣어 표선까지 채운다음 액온을 20～25 ℃로 하여 약 30분간 방치하고 이 용액의 일부를 층장 10 ㎜ 흡수셀에 옮겨 시료용액으로 한다. 따로 물 30 ㎖를 취하여 이하 시료의 시험방법에 따라 시험하여 바탕시험액으로 한다. 바탕시험액을 대조액으로 하여 630 ㎚에서 시료용액의 흡광도를 측정하고 미리 작성한 검량선으로 부터 암모니아성 질소의 양을 구하여 농도( ㎎/ℓ)를 산출한다.? 검량선의 작성암모니아성질소 표준액( 0.005 ㎎ NH3-N/㎖ ) 0.5～10 ㎖를 단계적으로 취하여 물을 넣어 50 ㎖표선 까지 맞추고 이하 시료의 시험방법에 따라 시험하여 암모니아성질소의 양과 흡광광도와의 관계선을 작성한다.비고1) 시험에 사용하는 물, 용액 및 표준액의 조제에 사용하는 물은 증류수 또는 탈염수( 이온교환수지로서 탈염정제한 물 )를 사용하여야 한다. 다만, 증류수 또는 탈염수일지라도 24 시간을 초과하여 사용할 수 없다.2)시료중에 잔류염소가 존재하면 정량을 방해하므로 시료를 증류하기전에 아황산나트륨용액( 아황산나트륨 0.9 g을 물에 녹여 1 L로 할 것 ) 1 ㎖을 넣어 잔류염소를 제거한다. 이 양은 시료 500 ㎖ 중에 있는 잔류염소 1 ㎎을 제거할 수 있다.3)시료를 전처리하지 않는 경우 Ca2+, Mg2+ 등에 의하여 발색시 침전물이 생성될 수도 있다. 이러한 경우에는 발색시료를 원심분리한 다음 상등액을 취하여 흡광도를 측정하거나 또는 시료의 전처리를 행한 다음 다시 시험하여야 한다.주의: 흡광도 측정시 반드시 낮은 농도에서 높은 농도순서로 측정하고 셀을 증류수로 2번 헹구고 측정하고자 하는 용액으로 2번헹구고 셀의 8부 정도 넣고 깨끗이 닦은 다음 측정한다.5. 실험결과농도가 0일때의 흡광도를 blank값으로 정해서 blank test를 하였다공시험(blank test)분석대상 성분의 함유량 제로인 것을 사용하여(시료 없이 시작하는 경우가 많다) 전 분석조작을 충실하게 하고 제로가 되어야 할 값이 어떻게 나올 것인가를 알아내는 시험. 보통 공시험값을 실측값에서 공제하여 진정한 값으로 한다. 보통 블랭크 테스트라 한다.측정 값암모니아성 질소 표준용액 부피 ml농도(ppm)X축흡광도(ABS)Y축00020.20.05350.50.10980.80.2181010.327(1ppm=1mg/L, 2ml의 경우 0.01mg 의 암모니아성 질소가 있고 50ml 표선까지 맞췄으므로 0.01mg=50mL가 된다. 이는 0.2mg/L와 같으며 0.2ppm이다.)농도 값(x)과 흡광도 값(y)을 추세선을 이용하여 일차식으로 나타내면 y=0.2935 이다. 여기서미지시료의 흡광도=0.169 ABS 이므로 y=0.2935x 대입하면 y는 0.169ABS x는 0.5758 ppm이다. 즉 미지시료의 농도는 0.5758ppm이다.XX ^{2}YY ^{2}X-YBLANK검량선1검량선2검량선3검량선400.20.50.81.000.040.250.641.000.0530.1090.2180.32700.0028090.0118810.0475240.10692900.1470.3910.5820.673SIGMA 2.51.930.7070.1691431.793회귀 직선식기울기 ={n SIGMA XY- SIGMA X SIGMA Y} over {n SIGMA X ^{2} -( SIGMA X) ^{2}}상관계수R= {n( SIGMA XY)-( SIGMA X)( SIGMA Y)} over {sqrt {[n SIGMA X ^{2} -( SIGMA X) ^{2} ][n SIGMA Y ^{2} -( SIGMA Y) ^{2} ]}}##Y 절편 ={( SIGMA X ^{2} )( SIGMA Y)-( SIGMA X)( SIGMA XY)} over {n SIGMA X ^{2} -( SIGMA X) ^{2}}6.고찰미지시료,0,0.2,0.5,0.8,1ppm암모니아성 질소 표준용액그래프를 비교하면 0.2,0.5,0.8ppm에서는 추세선(일차식)보다 흡광도가 낮았고 1ppm에서는 흡광도가 더 높았다. 2,3,4번째 시료는 농도를 원래 수치보다 더 묽게 했고 5번째 시료는 더 진하게 했다는 것 알수 있다. 미지시료의 암모니아성 질소농도는 0.5758ppm인데 마시는 물의 암모니아성 질소 농도 0.5ppm(0.5mg/L)보다 조금 더 높았다.

공학/기술| 2014.04.29| 6페이지| 1,500원| 조회(368)

암모니아성 질소, 용액 제조, 용액 제조 방법 및 고찰

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총인분석

환경분석 실험- 인 (흡광광도법 아스코르빈산 환원법)1.측정원리시료중의 유기물을 산화 분해하여 모든 인 화합물을 인산염 형태로 변화시킨 다음 인산염을 아스코르빈산환원 흡광광도법으로 정량하여 총인의 농도를 구하는 방법이다. 정량범위는 0.001~0.025mg P이며, 표준편차는 10~2%이다.2.기구 및 기기A)필요기구㉮광전광도계 또는 광전분광광도계㉯고압증기 멸균기㉰분해병㉱킬달분해장치B)필요 시약가)몰리브덴산암모늄(4수화물))Ammonium-Molybdatete-trahydrate):(NH _{4} ) _{6} Mo _{7} O _{24} CIRC 4H _{2} O나)주석산 안티몬칼륨(Anyimony-potassium tartate):C _{8} H _{4} K _{2} O _{12} Sb CIRC 3H _{2} O다)황산(Surfuric Acid):H _{2} SO _{4}라)설파민산암모늄(Ammonium Sulfamate):NH _{4} OSO _{2} NH _{2}마)아스코르빈산(Acrobic Acid):C _{6} H _{8} O _{6}바)인산이수소칼륨(Potassium phosphate monobasic):KH _{2} PO _{4}시약제조방법가) 몰리브덴산암모늄CIRC 아스코르빈산 혼액: 사용시 ?＆?를 5:1비율로 섞어서 사용?페난 트로닌 2몰리브덴산 4수화물(NH _{4} ) _{6} Mo _{7} O _{24} CIRC 4H _{2} O 1.2g + 주석산안티몬 칼륨 0.05g+증류수 60mL에 녹임 . 여기에 황산( 2+1) 24mL + 설파민산안모늄[NH _{4} OSO _{2} NH _{2}] 1g을 녹임RARROW 전량 증류수 100mL황산(2+1)용약 100mL 조제황산`66.6mL``조제`증류수``33.3mL` 주의) 1.산 혼합산을 제조시는 물을 넣은 후 산을 주입함(황산을 넣고 물을 넣을시 열이많이 발생2. 표선이 아님에 주의?7.2% L-아스코르빈산 용액: 아스코르빈산[C _{6} H _{8} O _{6}]1.8g +증류수RAR인산염인 표준원액(0.1mgPO _{4} -P/mL) 미리 105~110에서 건조한 인산이수소 칼륨[KH _{2} PO _{4}] (표준시약) 정확히 0.439g +증류수RARROW 1Lwhy) Molecule weight of [KH _{2} PO _{4}] =136.09g/mol Molecule weight of [P]=30.974136.09g/mol:30.974g/mol=x:10 ^{-4} gx= {136.09 TIMES 10 ^{-4}} over {30.974}APPROX 4.39 TIMES 10 ^{-4}mg=0.439g다) 인산염인 표준용액( 0.005mgPO _{4} -P/mL)인산염인 표준원액 정확히 25mL + 증류수RARROW 500mL 플라스크why) 0.439g에는 0.1mg의 인을 포함하므로 여기서 1/40배한 25ml에는 0.1mg/40만큼있다. 여기서 용액의 부피를 500mL 채우면 0.005mg/L가 된다.)C)필요초자가)1L 용량 플라스크 1개나)500mL 용량 플라스크 1개다)100mL 용량 플라스크 1개라)25mL 용량 플라스크 1개마)10mL 피펫 2개바)Filler 2개사)메스실린더 1개아)100mL 비커 1개자)증류수 bottle 1 개3. 시료의 전처리㉮ 과황산 칼륨 분해(분해되기 쉬운 유기물을 함유한 시료)시료 50ml(인으로서 0.06mg 이하 함유 )를 분해병에 넣고 과황산칼륨용액(4 W/V%) 10mL를 넣어 마개를 닫고 섞은 다음 고압증기 멸균기에 넣어 가열한다. 약120 ℃가 될 때 까지 30분간 가열분해를 계속하고 분해병을 꺼내 방냉한다.㉯ 질산 황산 분해(다량의 유기물을 함유한 시료)시료50ml(인으로서 0.06mg이하 함유 )를 킬달 플라스크에 넣고 질산 2mL를 넣고 가열을 계속하여 황산의 백연이 격렬하게 발생할 때까지 가열한다.만일 액의 색이 투명하지 않을 경우에는 방냉한 다음 질산 2~5mL와 황산 2mL를 넣고 가열을 계속하여 황산의 백역인 격렬하게 발생 할때까지 가열한다.만일 액의 투명하지 않을mL를 더 넣고 가열분해를 반복한다. 분해가 끝나면 물 약 30mL를 넣고 약 10분간 조용히 가열하여 가용성 염을 녹이고 방냉한다. 이용액을 P-니트로페놀(0.1 W/V%)을 지시약으로하여 수산화나트륨용액(20W/V%) 및 수산화 나트륨 용액 (4W/V%)을 넣어 액의 색이 황색을 나타낼때까지 중화한 다음 50mL용량 플라스크에 옮기고 물을 넣어 표선까지 채운다.4.시험방법전처리한 시료의 상등액(주1) 25mL를 취하여 마개있는 시험관에 넣고 몰리브덴산암모늄 아스코르빈산혼한액 2mL를 넣어 흔들어 섞은 다음 20~40℃에서 15분간 방치한다. 이용액의 일부를 층장 10mm 흡수셀에 옮겨 시료용액으로 하고 따로 물 50mL를 취하여 시료의 시험방법에 따라 시험하여 바탕시험액으로 한다. 바탕시험액을 대조액으로 하여 880nm(주2)에서 시료용액의 흡광도를 측정하고 미리 작성한 검량선으로부터 총인의 양을 구하여 다음식에서 농도(mg/L)를 산출한다.○과황산칼륨 분해한 경우총인(mg P/L) =a TIMES {60} over {25} TIMES {1000} over {50} a: 검량선으로부터 구한 인의 질량(mg)WHY)미지시료 25ml에 있는 인의 질량을 구한후 여기서 60mL/25mL하여 60mL에 있는 인의 질량을 구하고 실제 인이 포함된 시료50ml이기 때문에는 여기서 50mL를 나눈다. 그리고 단위를 맞추기 위해 단위환산인자 1000mL/1L를 곱한다.○질산 황산 분해한 경우총인(mg P/L)=a TIMES {1000} over {25}a : 검량선으로부터 구한 인의 질량(mg)○검량선의 작성인산염인 표준액(0.005mg P/mL) 1~20mL를 단계적으로 취하여 100mL 용량플라스크에 넣고 물을 넣어 표선을 채운 다음 이 액 25mL씩을 마개있는 시험관에 넣고 시료의 시험방법에 따라 시험하여 인의 양과 흡광도와의 관계선을 작성한다.주1) 전처리한 시료의 상등액이 탁할 경우에는 유리섬유 거름종이로 여과하여 여액을 사용한다.2)880nm에서 흡광도 측정이 측정한다.5.실험 결과NAMEXYXYX ^{2}Y ^{2}농도(mg/L)흡광도(ABS)BLANK00000SAMPLE-10.10.070.0070.010.0049SAMPLE-20.250.1080.0270.06250.011664SAMPLE-30.50.2470.12350.250.061009SAMPLE-410.3460.34610.119716합계1.850.7710.50351.32250.197289이번 실험의 농도와 흡광도를 직선식으로 나타내면 y=0.3421x+0.0276이다.1)기울기={n SIGMA XY- SIGMA X SIGMA Y} over {n SIGMA X ^{2} -( SIGMA X) ^{2}}={5(0.5035)-(1.85)(0.771)} over {5(1.3225)-(1.85) ^{2}}= 0.3420532915APPROX 0.3421ABSCIRC L/mg2)Y 절편={( SIGMA X ^{2} )( SIGMA Y)-( SIGMA X)( SIGMA XY)} over {n SIGMA X ^{2} -( SIGMA X) ^{2}}={(1.3225)(0.771)-(1.85)(0.5035)} over {5(1.3225)-(1.85) ^{2}}=0.02764028213APPROX 0.02763)상관계수R= {n( SIGMA XY)-( SIGMA X)( SIGMA Y)} over {sqrt {[n SIGMA X ^{2} -( SIGMA X) ^{2} ][n SIGMA Y ^{2} -( SIGMA Y) ^{2} ]}}##={5(0.5035)-(1.85)(0.771)} over {sqrt {[5(1.3225)-(1.85) ^{2} ][5(0.197289)-(0.771) ^{2} ]}}=0.97576192184)R ^{2} 값R ^{2}=(0.9757619218) ^{2}=0.9521113281APPROX 0.9521미지시료의 농도Y=0.3421X+0.0276Y=0.207#ABSX= {0.207-0.0276} over {0.3421}=0.52440806781APPROX mg/LTIMES 0.025L =0.0131mg 미지시료의 질량은 0.0131mg이다.만약 전처리를 했다고 가정하면과황산칼륨을 분해한 경우총인의 양(mg/L) =a TIMES {60} over {25} TIMES {1000} over {50} (a=미지시료의 질량)=0.0131mg TIMES {60ml} over {25ml} TIMES {1000ml/L} over {50ml} =0.6288mg/L과황산칼륨을 분해한 경우 총인의 농도는 0.6288mg/L이다.질산 황산 분해한 경우총인 (mg P /ELL ) =a TIMES {1000} over {25} (a=미지시료의 질량)=0.0131mg TIMES {1000ml/L} over {25ml}=0.524mg/L질산 황산을 분해한 경우 총인의 농도는 0.524mg/L이다.6.고찰상관계수의 제곱 (R ^{2})=0.9521은 1에서 많이 벗어났으므로 이번 실험은 정량적으로는 정확하지 않다. 전체적인 용액에 적용되는 오차 요인은 용액을 만들 때 종이에 있는 용질을 플라스크에 그냥 털어 넣어서 이론값 만큼 플라스크에 넣지 못한점이다. 그리고 실험을 하는 도중에 잘못했다는 것을 알고 증류수로 용질 녹여서 넣었는데 측정하려는 부피보다 더 많아졌다. 세부적인 오차요인에는 검량선 직선식에서 sample1,sample2의 경우 흡광도는 직선식과 유사하다. 그러므로 인산염인 표준용액의 농도에는 오차량이 적다는 것을 의미 한다. 그리고 이번 실험측정은 미지시료안에 있는 인의 농도를 확인하는 것이기 때문에 몰리브덴산 암모늄CIRC 아스코르빈산 혼합액의 부피의 사소한차이 흡광도값에 큰 영향을 못 미칠 것이다. 아마도 이 오차의 원인은 증류수를 50mL표선까지 채우는 과정에서 생긴 것 같다. sample 3과 4의 경우를 보면 직선식과 차이가 크다. 즉 sample 3의 경우 증류수를 보다 적게 sample4의 경우는 증류수를 보다 많이 넣은 것 같다. 그러나 시약을 제조할 때 순서대로 넣어서 농도가 진해질수록 색깔도 짙어 진걸로 봤을 같다.

공학/기술| 2014.04.29| 6페이지| 1,500원| 조회(545)

흡광광도법, 총인분석, 각 용액 제조 방법도 자세하고 고찰도

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운동량과 에너지 보존

운동량과 에너지보존실험 목적탄동진자(ballistic pendulum)를 이용하여 비탄성 충동일 때 운동량 보존 법칙을 확인하고 에너지 손실을 계산한다.실험 원리a. 질점으로서 진자그림 9.1과 같이 정지해 있는 진자가 질량이 m이고 속도가 vb인 쇠구슬과 충돌한 후 합쳐져서 진동하는 경우를 생각하자. 쇠구슬과 진자는 비탄성 충돌을 하였으므로 운동량은 보존되지만 역학적 에너지는 보존되지 않는다. 충돌후 진자의 속도를 vp, 쇠구슬과 진자의 합쳐진 질량을 M이라고 하면 운동량 보존 법칙은 다음과 같이 나타낼 수 있다.m{v}_{b}=M{v}_{p}(9.1)충돌전후의 역학적 에너지는 보존되지 않지만 충돌 후 진자의 에너지는 보존되어야 한다. θ=0에서의 진자의 에너지는 운동 에너지뿐이고 진자가 최대 높이에 도달했을 때에는 위치 에너지 뿐이다. 에너지 보존법칙에 의해서 이 두 에너지는 서로 같은 양이므로 다음 식을 얻을 수 있다.{1}over{2}{M{v}_{p}}^{2}=Mg DELTA h_cm(9.2)여기서 Δhcm 은 진자가 도달할 수 있는 최대 높이이다. 회전축에서 진자의 질량중심까지 거리가 Rcm 이라면 최대 높이는 다음과 같다Δhcm=Rcm(1-cosθ)그러므로 충돌 후 진자의 운동량은 다음과 같이 된다.M{v}_{p}=M SQRT{2g{R}_{cm}(1-cos theta )}(9.4)충돌전 쇠구슬의 속도를 구하기 위하여 그림 9.2와 같이 실험 테이블 밖을 향해 수평으로 쇠구슬을 발사 한다. 바닥으로 떨어지는 쇠구슬의 운동에 대한 수직 성분만을 고려하면 자유 낙하 운동과 같으므로 바닥에 떨어지는데 걸리는 시간을t라 하면 쇠구슬이 떨어진 높이 y는y={1}over{2}gt^2(9.5)이 된다. 그리고 쇠구슬이 날아간 수평거리x는x={v}_{b}t={v}_{b}SQRT{{2y}over{g}}(9.6)이므로,충돌 전 쇠구슬의 운동량은 다음과 같이 된다.{mv}_{b}=mx SQRT{{g}over{2y}}(9.7)식(9.4)와 (9.7)은 식(9.1)에 의해 f}(9.8)={{1}over{2}{mv}_{b}}^{2}-{{1}over{2}{Mv}_{p}}^{2}(9.9)={1}over{2}{mx}^{2}({g}over{2y})-Mg{R}_{cm}(1-costheta)(9.10)따라서 에너지 손실율은 다음과 같다.DELTA {E}_{loss}=DELTA {E}/{E}_{i}(9.11)B.강체로서 진자진자를 진자의 막대를 포함한 강체로 생각하면 위와같은 논의는 정확하지 않고 다음과 같이 선운동량의 보존이 아닌 각운동량의 보존을 고려햐여야 한다. 이때 진자의 역학적 에너지는 다음과 같이 주어진다.{E}_{k}={1}over{2}Iw^2(9.12)={{{L}_{p}}^2}over{2I}(9.13)여기서 I는 쇠구슬이 합쳐진 진자의 관성 모멘트이고, Lp=Iw운동량이다. 위 식을 각 운동량에 대해 나타내면 다음과 같다.{L}_{p}=SQRT{2I{E}_{k}}(9.14)이 각운동량은 충돌 직전 쇠구슬의 각운동량과 같다.{L}_{b}=m{{R}_{b}}^2{w}=m{R}_{b}{v}_{b}(9.15)여기서 Rb는 회전축으로부터 쇠구슬 중심까지의 거리이다.충돌 후 진자의 위치에너지는 진자의 역학적 에너지와 같으므로 진자의 각운동량은 다음과 같이 나타낼 수 있다.{L}_{p}=SQRT{2IMg{R}_{cm}(1-costheta)}(9.16)여기서 진자의 관성 모멘트 I는 다음 과정을 통해 구할 수 있다. 진자에 대한 운동 방정식을 생각하면I alpha= tau =|R_{cm} TIMES {F}|(9.17)=-R_{cm}{M}{g}{sin}{theta}(9.18)이고,작은 진동을 가정하면 sinθ?θ이므로 운동방정식은 다음과 같다alpha={d^{2}theta}over{dt^2}(9.19)SIMEQ -{MgR_{cm}}over{I}theta(9.20)=-w^{2}theta(9.21)여기서 W=2π/T이고 주기 T를 측정하면 진자의 관성 모멘트 I를 다음과 같이 구할 수 있다.I={MgR_{cm}}over{4 pi^2}T^2(9.22험 방법a.충돌 진적 쇠구슬의 운동량 mvb 측정1.발사통을 그림 9.2와 같이 장치 하고 조절나사를 이용하여 발사통이 수평이 되게 한다.2.발사통을 실험 테이블 밖으로 향하게 하고 발사체가 떨어질 예상되는 지점에 종이와 먹지를 둔다.(바닥에 깐 종이가 움직이지 않도록 테이프로 잘 고정시킨다.)3.발사통은 쇠구슬이 날아갈 수 있는 거리에 따라 세가지 영역(short range. medium range long range)으로 장전 할 수 있도록 되어 있다.4.장전 막대를 이용하여 쇠구슬을 short range에 장전한다.5.방아쇠를 잡아 당겨서 쇠구슬을 발사 시킨다.6.발사통의 발사지점으로부터 떨어진 지점까지의 수평거리 x를 측정한다.7.10회 반복하여 발사하고 수평거리를 기록한다.8.발사지점에서 바닥까지의 높이 j를 재고 기록한다. (실험 전후에 여러번 측정하여 평균을 구한다.)9.쇠구슬을 medium range.long range에 각각 장전하여 위의 과정을 반복한다.b.진자의 최대 도달 높이 측정.1.그림 9.3과 같이 진자를 설치 하고 조절 나사를 이용하여 발사통이 수평이 되게 한다.2.장전 막대를 이용하여 쇠구슬을 short range에 장전한다3.방아쇠를 당겨서 쇠구슬을 발사한다.4.각도 표시자의 눈금을 읽어 진자가 움직인 최대각을 기록하고 표시자를 다시 영점에둔다.5.위의 2~4과정을 10회 반복한다.6.쇠구슬을 medium range.long range에 각각 장전하여 위의 과정을 반복한다.7.쇠구슬의 질량 m 쇠구슬과 합쳐진 진자의 무게 M그리고 회전축과 진자의 질량 중심까지 거리 Rcm 회전축으로부터 충돌진적 쇠구슬 중심까지 거리 Rb를 측정한다.c.진자의 주기 측정1.발사통을 분리 시킨다.2.쇠구슬을 진자에 결합시키고 진자의 진폭을 작게 (5°이내)하여 진동시킨 후 5번 진동하는데 걸린 시간을 재고 평균 하여 한번 진동하는게 걸리는 시간 (주기)를 계산한다.3.반복측정하여 평균과 표준오차를 계산한다.4.충돌 전후의 각 운동량이 보존 되는지 2*************320535.539416133.*************.5133.52620536.559416.513226.**************************.**************************9931613226.520634109416.*************345평균표준오차m6665.966.16666660.032M308.9308.9308.9308.9308.9308.90y89.589.589.589.589.589.50Rcm*************Rb*************12345TσTT5.345.285.165.285.385.2880.037실험결과Short RangeMedium RangeLong Rangemvb±σmvb1448.5492046.1923170.439Mvp±σMvp1467.4892316.2933175.167|mvb-Mvp|/mvb0.0130.1320.001Ei15896.17631718.94676149.119Ef3485.7938684.38716318.683(Ei-Ef)/Ei0.7810.7260.786Lb44905.03063431.94598283.610Lp20831.40532880.42145072.365|Lb-Lp|/Lb0.5360.4820.541질문 및 토의(1) 충돌 후 진자의 운동량에 대한 표준오차를 오차의 전파를 이용해 계산하시오.충돌후 진자의 운동량L_{p}=SQRT{2IMgR_{cm}(1-costheta)}여기서 g는 중력가속도로써 9.8이라는 값을 가지고, I,M,Rcm는 표준편차가 0이므로 오차의 전파를 계산할 때 편미분의 변수로 제외 되었다. θ와 T에 대해서 편미분하여 오차의 전파를 구하면SQRT{{LEFT ({MgR_{cm}Tsin theta}over{4pi SQRT{{1}over{2}(1-costheta)}}Right )^2 (S theta)^2}over{10}+{LEFT ( {MgR_{cm}}over{pi} SQRT{{1-cos theta}over{2}}Right)^{2}(ST)^2}over{5}}이80.421 ± 23539.323Long Range 45072.365 ± 26759.141가 나오게 된다.(2) 충돌 전 공의 운동량에 대한 표준오차를 오차의 전파를 이용해 계산하시오충돌전 공의 운동량mv_{b}=mx SQRT{{g}over{2y}}여기서 g는 중력가속도로써 9.8이라는 값을 가지고, y는 표준편차가 0이므로 오차의 전파를 계산할 때 편미분의 변수로 제외 되었다. m와 x에 대해서 편미분하여 오차의 전파를 구하면SQRT{{Left(x SQRT{{g}over{2y}}Right)^{2}(Sm)^2}over{5}+{Left( m SQRT{{g}over{2y}}Right)^{2}(Sx)^2}over{10}}이라는 식이 나오게 된다.(x의 N과 m의 N이 달라서 따로 나눠주게되었다.)따라서 계산하면Short Range 1448.549 ± 2.173Medium Range 2046.192 ± 4.707Long Range 3170.439 ± 2.806가 나오게 된다.(3)진자를 강체로 고려할 경우와 하지않을 경우의 차이점이 무엇인가? 어느 실험이 더 작은 오차를 나타내는가?진자를 진자의 막대를 포함한 강체로 생각하면 선운동량의 보존이 아닌 각운동량의 보존을 고려하여야한다.진자를 강체로 생각하지 않을 경우 실험결과의 두 번째 실험결과값인 Ei, Ef이다. 결과값을 보아 알 수 있듯이 손실율이 평균 76.4%이다. 하지만 진자를 강체로 생각했을 경우 실험결과의 세 번째 실험결과값인 Lp, Lb이다. 결과값을 보아 알 수 있듯이 손실율이 평균 52%이다.손실율이 적을수록 오차가 적은것이라 생각했다. 그래서 나는 강체로 생각했을때의 오차가 더 작을 것이라고 생각한다.결론 및 검토나는 고등학교 때 물리 2를 선택과목으로 하지 않았다. 그래서 그런지 실험을 하는데는 지장이 없으나 실험 결과를 계산해 내는 데는 엄청난 어려움이 따른다. 이번 실험은 이제까지 했던 실험들에 비해 계산과정을 이해하는데 엄청난 시간이 걸렸고 지난 주에 휴강했음에도 불구하고 제출 마감인 오늘에서나왔다.

공학/기술| 2014.04.11| 6페이지| 1,000원| 조회(135)

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