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[일반물리학]샤를의 법칙 (Heat Engine 이용)

1. 실험목적Heat Engine을 이용하여 Charle's law를 확인한다.2. 이론 및 원리1787년 프랑스의 물리학자 Jacques Charles 는 일정한 압력하에서 기체의 부피가 온도에 따라 증가하거나 감소하는 걸 발견하였다. 이러한 기체의 변화는 1808년 또 다른 프랑스의 물리학자 Joseph Gay-Lussac에 의해 실험적으로 측정하게 되었다. Gay-Lussac은 화씨 온도 당 원래 부피의 1/267만큼 변하는 것을 측정했다. 그 후 1847년 Henri Reganault은 기체의 부피가 1/267이 아니라 1/273이 되는 것을 발견하였고, 많은 기체들이 이 규칙을 따르는 것을 발견하였다. 이러한 규칙을 따르는 기체를 이상기체라고 부른다.Charle's law는 다음식으로 표현된다.{V=V_{ o } left ( 1+ { Theta } over { 273K } right )-1.1여기서 V는 나중부피이고 V{`_{ o }는 초기부피이다. 그리고 는 온도변화이다.더욱 일반적으로 일정한 압력하의 기체에 대해서{{ V } over { T } =C-1.2로 표시될 수 있다. 여기서 T는 온도(단위는 Kelvin) 이며, C는 상수이다.예를 들어 273K에서 22.4L의 부피를 가진 풍선을 있다고 가정하자. 만약 온도가 298K 로 올라간다면 부피는 얼마가 될지 생각해보자.Charle's law를 이용하면{V_{ 2 } = { V_{ 1 } T_{ 2 } } over { T_{ 1 } }{V_{ 2 } = { (22.4L)(298K) } over { 273K } =24.5L즉, 24.5L가 된다.{그림 1.2 Heat Engine에 연결하는 고무튜브와 알루미늄캔3. 기구 및 장치도{그림 .1 Heat Engine 본체{그림 1. 온도계{그림 1. 물을 끓이는 전기주전자4. 실험 및 방법1 Heat Engine의 shut-off valve 중 하나를 눌러서 막습니다. 그리고 Mass Platform을 끝까지 눌러 서 피스톤의 아래 부분이 실린더의 눈금의 0을 가리키도록 합니다.2 이제 Mass Platform을 밀어서 피스톤의 바닥 면이 실린더의 눈금 0과 맞도록 합니다.3 connector를 Heat Engine 본체의 포트에 연결 합니다.4 먼저 하나의 용기에 찬물을 1/3 정도 붓습니다. 그리고 알루미늄 캔을 용기에 넣은 후 이때 물의 온도를 측정해서 기록해 둡니다.6 이제 물의 온도를 조금씩 올리면서 알루미늄 캔을 넣어 피스톤이 올라간 높이를 온도변화에 따라 10회 측정한다.5. Data 및 계산{V= pi left ( { 피`스톤의지름 } over { 2 } right ) ^{ `2 } TIMES 피스톤이움직인거리-2.1D(지름) = 32.5mm물의 온도 = 25 일 때 피스톤이 올라간 높이 = 0{횟수물의 온도( )물의 온도(K)피스톤의 움직인 거리(mm)공기의 부피V(mm{`^{ 3 })129.8302.821659237.1310.12.823233433163.12572449.7322.74.537335533266.35226658.2331.28.*************.3854587134410.88960979.8352.813.2109501084.3357.315.713024표 .1 Data계산예시1 {V= pi left ( { 32.5 } over { 2 } right ) ^{ 2 } TIMES 2=1659.153626. 결과{표 2.1 그래프단위 부피(V)=mm{`^{ 3 }, 물의 온도(T)=K7. 고찰1 이론의 보충{물의 온도가 높아짐에 따라 알루미늄 캔속의 공기가 팽창하게 됩니다. 따라서 이 알루미늄 캔에 연결된 튜브를 따라 실린더 속으로 팽창한 공기가 들어가게 됩니다. 그래서 옆의 사진처럼 피스톤이 움직이게 됩니다. 이때의 공기의 부피 V는{V= pi left ( { 피`스톤의지름 } over { 2 } right ) ^{ `2 } TIMES 피스톤이움직인거리이때의 물의 온도를 이용하여 Charle's law을 확인할 수 있다.2 고찰1. 물의 온도가 높아짐에 따라서 피스톤은 점점 더 많이 움직이게 된다. 뜨거운 물에 의해 팽창한 공기를 식히려면 다시 제일 처음에 담구었던 찬물에 넣으면 된다. 그렇다면 뜨거운 물에 의해 팽창되어진 공기가 찬물에 의해 다시 수축할 때 피스톤은 원래 위치로 돌아가는가? 만약 원래 위치로 돌아가지 않는다면 그 이유는 무엇인가?- 찬물에 옮기면 일정부분은 다시 돌아오나, 원래의 위치로는 돌아오지 못 한다. 이유는 열역학 제2법칙에 의해서 원래상태로 돌아오면서 열손실 때문일 것이다.2. 물의 끓는점은 100도이다. 그렇다면 왜 물의 온도가 100도 이상 올라가지 않을까?

공학/기술| 2006.04.01| 4페이지| 1,000원| 조회(780)

물리학, 샤를, 샤를의법칙, Heat Engine

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[일반물리학]토크의 평형 실험 평가C아쉬워요

1. 실험목적.물체가 역학적 평형을 유지할 때 물체가 받는 토크의 합이 0이 되어야 함을 확인한다.2. 이론 및 원리{{ 그림 1.2 평형 막대3. 기구 및 장치도{ 그림 1.1 실험장치{그림 1.3 용수 철저울기타 기구 : 자, 실, 추 등등...4. 실험 및 방법평형막대의 고리를 빼고 평형이 되도록 중심을 조절한다.스프링의 오차를 보정한다.{{이 때 평형막대는 수평을 유지해야 하며 각도계의 수직추는 0도를 가리키도록 하는 것이 편리하다..풀리를 통해 용수철 저울과 실로 연결한다. 이 때 각도계의 수직추와 풀리가 일정한 각({평형레버의 회전축에서 왼쪽고리까지의 길이(L1)와 오른쪽고리까지의 길이(L2)를 잰다.왼쪽 추걸이에 적당한 무게의 질량(m1)을 단다.용수철 저울의 위치를 조정하여 평형막대가 다시 평형이 되도록 한 후 용수철 저울을 읽는다. (F2)m1gL1 = F2L2sin{질량을 바꾸어가며 이 절차를 반복한다.각도와 L1 을 바꾸어 4~5절차를 반복한다.(추를 내려놓고 풀리의 위치를 조정하면 각도를 바꿀 수 있고, 왼쪽 고리의 위치를 옮기면 L1 을 바꿀 수 있다. )5. Data 및 계산{각도 : 40도12345질량(m1)(kg)0.020.040.060.080.1길이(l1)(m)0.190.190.190.190.19용수철 측정(N)0.50.91.41.82.3길이(l2)(m)0.150.150.150.150.15토크 1(N m)0.037240.074480.111720.148960.1862토크 2(N m)0.0482090.086776330.13498540.173552650.22176173차이 값0.0109690.012296330.02326540.024592650.03556173오차(%)29.4550816.509569420.824738716.509569419.098671표 .1 토크의 평형 측정-1 (단위: MKS로 통일){각도 : 40도12345질량(m1)(kg)0.020.040.060.080.1길이(l1)(m)0.160.160.160.160.16용수철 측정(N)0.30.50.81.21.5길이(l2)(m)0.150.150.150.150.15토크 1(N m)0.031360.062720.094080.125440.1568토크 2(N m)0.0289250.0482090.0771350.1157020.144627차이 값0.0024350.0145110.0169450.0097380.012173오차(%)7.76325823.1360518.011787.7632587.763258표 1. 토크의 평형 측정-2 (단위: MKS로 통일){각도 : 40도12345질량(m1)(kg)0.020.040.060.080.1길이(l1)(m)0.1470.1470.1470.1470.147용수철 측정(N)0.81.252.052.53.1길이(l2)(m)0.150.150.150.150.15토크 1(N m)0.0288120.0576240.0864360.1152480.14406토크 2(N m)0.091925330.143633330.235558670.287266670.35621067차이 값0.063113330.086009330.149122670.172018670.21215067오차(%)219.052246149.259567172.523794149.259567147.265491표 1. 토크의 평형 측정-3 (단위: MKS로 통일){각도 : 40도12345질량(m1)(kg)0.020.040.060.080.1길이(l1)(m)0.210.210.210.210.21용수철 측정(N)0.81.352.233.58길이(l2)(m)0.150.150.150.150.15토크 1(N m)0.041160.082320.123480.164640.2058토크 2(N m)0.091925330.1551240.252794670.344720.41136587차이 값0.050765330.0728040.129314670.180080.20556587오차(%)123.33657288.4402329104.725191109.37803799.8862322표 1. 토크의 평형 측정-4 (단위: MKS로 통일)6. 결과첫 번째 와 두 번째 실험에서는 비교적 정확하게 측정하였다. 그러나 각도를 바꿔 측정하는 실험에서는 매우 큰 오차를 얻었다. 이유는 실험세팅의 문제인 것 같다.7. 고찰1 이론의 보충먼저 토크라는 것이 무엇인지 알아보면, 토크란 물체의 회전 운동에 관한 문제를 회전 동역학의 관점에서 적용하였을 때, 회전운동에 뉴턴의 제2법칙을 적용한 것으로, 회전 운동 시 힘의 구실을 하는 것을 말하는 것이다. 힘과 토크의 차이점은 힘은 선 가속도를 만들지만 토크는 각가속도를 발생시킨다는 점이다. 정확히 말하면 토크란 결국 회전축 또는 지지 점에 대한 힘의 회전 능력을 말하는 것이다.실제 토크의 값은 지렛대의 팔이라 불리는 유효거리에 작용하는 힘을 구하여야 하고, 지렛대에 수직 성분만이 토크의 값에 영향을 주게 된다.따라서 이번 실험에서 특히 두 토크의 평형인 경우에는m1 l1 = m2 l2 sin a의 공식에 따라 토크의 평형을 확인하였다.2 오차에 대하여- 오차는 실험 세팅상의 문제가 가장 크다. 각도를 맞추는데 상당히 어려웠다. 그래도 대부분의 오차는 각도를 정확히 맞추지 못하여 나온 것이다. 그리고 용수철저울을 보정 하는 데에도 오차가 발생하였다.

공학/기술| 2006.04.01| 5페이지| 1,000원| 조회(2,500)

물리학, 토크, 토크의평형, 토크평형

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[일반물리학]관성모멘트 실험 평가A+최고예요

1. 실험목적회전축에 대한 물체의 관성모멘트를 실험적으로 측정하고 이론적인 값과 비교하여 관성모멘트를 이해한다.2. 이론 및 원리{{mg-T=ma`---(1){I= { } over { alpha } ---(2)는 각 가속도이며, =a/r 이 된다. 또한 는 실에 매달린 추에 의해 발생하는 토크가 된다. 즉,{=rT---(3){I alpha =rT---(4)(1)식과 (2)식, 그리고 =a/r를 이용하여 T를 소거하면 다음과 같다.{a= { mg } over { left ( { I } over { r^{ 2 } } +m^{ } right ) } `---(5)또, 물체가 가속도 a로 낙하할 때, t초동안 낙하한 거리 h는 초속도를 0으로 잡는다면,{h= { 1 } over { 2 } at^{ 2 } ---(6)가 된다.식 (3), (4)를 이용하면 관성모멘트 I 는 다음과 같다.{I=mr^{ 2 } left ( { g } over { 2h } t^{ 2 } -1 right ) ---(7)식(5)에서 구한 I 는 관성모멘트이며, 물체가 어떤 축을 중심으로 회전할 때의 관성모멘트 I 에 대한 이론적인 식은 다음과 같다.{I= { 1 } over { 2 } MR^{ 2 } `:`Disk```````about`````center`````of`````Mass`---(8){I= { 1 } over { 4 } MR^{ 2` } `:`Disk``````about``````Diameter``---(9)평행축 실험에서 막대의 중심에서 막대를 돌렸을 때의 관성모멘트의 이론식은 다음과 같다.{I= { 1 } over { 12 } M(A^{ 2 } +B^{ ```2 } )---(10). 평행축 정리물체의 질량중심을 지나는 축에 대한 회전관성 Icm과 그와 나란한 다른 축에 대한 회전관성 I 사이의 관계는 다음과 같다.{I=I_{ CM } +Md^{ 2 }M : 물체의 총질량d : 회전축에서 질량 중심까지의 거리{그림 .1 A-base{그림 2.3 Rotating Platform{그림 2.2 원판3. 기구 및 장치도기타 장치추걸이, 전자저울, 초시계, 버니어캘리퍼스, 수준기, 추, 어댑터4. 실험 및 방법1 추걸이와 추의 질량을 잰다. 그리고 회전축의 지름을 버니어캘리퍼스로 측정한다.2 먼저 회전축의 관성모멘트를 측정하기 위하여 A-base의 회전축에 실을 감습니다.3 지면으로부터 추까지의 높이를 자를 이용하여 측정합니다.4 버니어캘리퍼스를 이용하여 원반 구멍의 내경과 외경을 측정합니다.5 원판을 A-base에 뉘여서 걸어놓고, 수준기를 이용하여 수평을 맞춘다. 그리고 지면에서 추까지의 높 이를 재고, 초시계로 지면에 도달할 때까지의 시간을 측정한다.6 같은 방법으로 원판을 세워서 A-base에 고정하고, 위와 같은 방법으로 측정한다.7 Rotating Platform을 회전축에 고정시킨 다음, 수준기로 평형을 맞춘다.8 어댑터를 Rotating Platform 중심에서 일정한 거리를 떨어뜨린 후 고정시킨다. 위와 같은 방법으로 시간을 측정한다.9 원판을 어댑터 위에 올려놓고 위와 같은 방법으로 시간을 측정한다.원판, 어댑터, Rotating Platform의 질량을 측정한다.5. Data 및 계산1. 회전축의 관성모멘트 (단위 : CGS단위로 사용함){횟수측정자료1회2회3회4회5회평균추와 추걸이질량(m)55.055.055.055.055.0회전축 반지름(r)0.850.850.850.850.85높이(h)82.082.082.082.082.0낙하시간(t)0.420.450.430.470.41관성모멘트(I0)2.1497028.3472984.16807612.716480.1788195.512076표 .1 회전축의 관성모멘트계산식(1회) : {I_{ 0 } =(55.0) TIMES (0.85^{ 2 } ) TIMES left { { 980 } over { 2 TIMES 82.0 } TIMES (0.42^{ 2 } )-1 right } =2.1497022. 원판의 관성모멘트 (단위 : CGS단위로 사용함){횟수측정자료1회2회3회4회5회평균추와 추걸이질량(m)55.055.055.055.055.0회전축 반지름(r)0.850.850.850.850.85높이(h)82.082.082.082.082.0낙하시간(t)19.0718.4417.9418.0318.34관성모멘트(I1)86314.680703.2176383.8977152.6179829.8580076.83I1-I086309.0980697.776378.3877147.0979824.3480071.32이론값92962.3792962.3792962.3792962.3792962.3792962.37오차(%)7.15696613.1931617.8394717.0125614.1326413.86696표 2.1 원판을 뉘여서 측정3. 평행 축 정리 실험표 2.2 원판을 세워서 측정{횟수측정자료1회2회3회4회5회평균추와 추걸이질량(m)55.055.055.055.055.0회전축 반지름(r)0.850.850.850.850.85높이(h)82.082.082.082.082.0낙하시간(t)13.8713.5413.1613.8113.62관성모멘트(I1)45641.2743493.4141084.1945246.9044009.3643895.03I1-I045635.7643487.9041078.6745241.3944003.8443889.51이론값46481.1946481.1946481.1946481.1946481.1946481.19오차(%)1.8188586.43977911.623012.6673025.3297735.575744{횟수측정자료1회2회3회4회5회평균추와 추걸이질량(m)55.055.055.055.055.0회전축 반지름(r)0.850.850.850.850.85높이(h)82.082.082.082.082.0낙하시간(t)21.8421.2921.3721.5421.45관성모멘트(I3)113223.26107590.45108400.84110133.01109214.27109712.36I3-I0113217.74107584.94108395.33110127.49109208.75109706.85이론값오차(%)표 3.1 Rotating Platform의 관성모멘트 측정{횟수측정자료1회2회3회4회5회평균추와 추걸이질량(m)*************05회전축 반지름(r)0.850.850.850.850.85높이(h)82.082.082.082.082.0낙하시간(t)26.0026.1326.5225.4926.34중심으로부터거리(d)2020202020관성모멘트(I4)598154.14604152.12622325.55574912.48613904.36602689.73I4-I3-I0488441.77494439.75512613.19465200.12504191.99492977.37이론값662962.37662962.37662962.37662962.37662962.37662962.37오차(%)26.32435925.41963522.67838929.83008623.94862625.640219표 3.2 Rotating Platform위에 원반을 올려놓고 평행축 정리 실험6. 결과관성모멘트 측정실험원판의 질량 : 1425g회전축의 반지름 : 0.85cm지면에서 추까지의 거리 : 82.0cm추걸이 질량 : 5g원판의 질량 : 1425gRotating Platform 질량 :574.5gRotating Platform 가로길이 : 50.6cmRotating Platform 세로길이 : ?어댑터 질량 : 28.7g7. 고찰1 이론의 보충{{원반을 위에서 봤을 때의 그림입니다. 위에서 측정했던 내경(r1) 과 외경(r2)을 이용 하여 계산하면 원반의 반지름{이 됩니다.Rotating Platform위에 원반을 올려놓고 평행 축 정리 실험의 이론값{2 평행 축 실험에서 오차가 나는 원인은 무엇인가?오차의 원인은 우선 수준기로 정확하게 수평을 맞추지 않았고, 전자저울로 추 걸이와 추를 측정하지 않았고, 초시계를 정확하게 측정하지 못했기 때문에 대략 20%의 오차가 나왔다. 또한 린치로 원판을 고정시켰어야 하는데, 고정시키지 못하여 로테이팅 플랫폼이 회전하면서 원판도 같이 회전하였기 때문에 오차가 생겼다. 그런데 원판의 관성모멘트 측정실험은 비교적 정확하게 나왔다.3 다음 동영상을 보고 물음에 답하라.1) 이 여자가 팔을 벌리고 오므림에 따라 회전하는 속도가 달라지는 원인은 무엇인가?관성모멘트 원리 : 각 운동량은 어떤 특별한 축에 대한 회전을 나타내주는 양으로서 물체의 회전 관성과 회전 속도와의 곱을 나타낸다. 회전 반지름에 비해 작은 물체에 있어서 각 운동량은 질량, 속력 및 회전축까지의 거리의 곱이다. 회전 관성은 회전 상태의 변화에 저항하는 물질의 성질로서 물체가 정지해 있으면 계속 정지해 있으려고 한다. 물체가 회전하고 있으면 회전 상태로 남아 있으려고 하며 외부 토크가 작용하지 않는 한 계속해서 회전하려고 한다. 직선 운동과 달리 회전 관성은 회전축에 대한 질량 분포와 관계가 있다. 즉, 물체의 질량 분포와 회전축 사이의 거리가 멀수록 회전관성은 커진다.

공학/기술| 2006.04.01| 6페이지| 1,000원| 조회(1,236)

관성모멘트, 모멘트, 물리학, 관성

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[일반물리학]고체의 비열 측정

1. 실험목적물 열량계를 이용하여 혼합방법으로 고체의 비열을 측정한다.2. 이론 및 원리물체에 열을 가하여주면, 그 물체의 온도가 변하거나, 상전이를 한다.질량이 mg인 물체에 Q cal 만큼의 열량을 가하여, 물체의 온도가 t{`_{ 0 }{에서{t{`_{ 1 }로 변하였다면, 그 물체의 비열 c 는{그림 .1 물에 대한 온도와 열량 의 관계{-1.1이 값은 물질의 고유한 상수이며, 엄격히 온도에 따라 변한다. 이와는 달리 어떤 물체 1g에 열량 Q cal를 가하여 이 열이 물체가 상전이 하는데 소모 되었다고 하면(이 때온도는 변하지 않는다.) 이 열량을 상전이 할 때의 숨은열(latent heat)이라고 한다. 숨은열에는 융해열(또는 응고열), 기화열(또는 액하열), 승화열 등이 있다.{그림 2.4 시료세트{그림 2.1 실험세트{그림 2.2 열량계{그림 2.3 전기포트3. 기구 및 장치도4. 실험 및 방법열량계의 물 당량(M) 구하기1. 열량계 속의 컵의질량을 재고, 물의 질량({)을 구한다.2. 물이든 컵을 열량계 속에 넣고 온도(t1)를 측정 한다. 온도(t2)인 끓는 물을 부어 열량계 두껑을 닫고 열평형에 도달 하도록 저어준 후 온도(t3)를 측정한다.3. 끓는 물의 질량({)을 구한다.4. " 끓는 물이 잃은 열량 = 상온의 물과 열량계가 얻은 열량 " 의 등식이 성립할 것이므로{C_{ w` } (m_{ 1 } +M)(t_{ 3 } -t_{ 1 } )`=`C_{ w } m_{ 2 } (t_{ 2 } -t_{ 3 } )-2.12.1의 식으로부터 M 을 구한다.시료의 비열구하기1. 상온에 가까운 질량 m1의 물을 열량계에 붓고 온도 t1 을 측정한다.2. 질량 m2 비열 C2인 시료를 끓인 물속에서 가열하여 그때의 시료온도 t2 을 측정한 후 시료만을 재 빨리 건저 내어 열량계 속에 넣는다.3. 젓개로 저으면서 평형온도 t3 을 측정한다.4. 시료의 질량은 전자저울로 측정한다.5. 물과 열량계가 잃은 열량은 시료가 얻은 열량과 같으므로{m_{ 2 } C_{ 2 } (t_{ 2 } '-t_{ 3 } ')`=`1 TIMES (m_{ 1 } +M)(t_{ 3 } '-t_{ 1 } ')-2.2{그림 3.1 열량계2.2식에서 C2를 구할 수 있다.5. Data 및 계산{횟수실온의 물의 무게(m{`_{ 1 })끓인 물의 무게(m{`_{ 2 })t{`_{ 1 }t{`_{ 2 }t{`_{ 3 }182.4g46.5g20.810045288.4g47.3g21.810045.1표 .1 열량계의 물당량계산식 : 열량계의 물당량{46.5g(100 -45 )=(82.4g+M)(45 -20.8 )=23.281818.....{47.3g(100 -45.1 )=(88.4g+M)(45.1 -21.8 )=23.049356....{M= { 23.3+23.0 } over { 2 } =23.15g{시료횟수시료의 무게(m{`_{ 2 })물의 무게(m{`_{ 1 })t{`_{ 1 }t{`_{ 2 }t{`_{ 3 }(1)121.1g99.7g21.382.676.1221.1g96.3g21.380.375.2(2)161.9g51.0g21.378.769.6261.9g55.4g21.379.868.7(3)158.2g80.3g21.380.573258.2g75.9g21.378.271.9표 1. 시료의 비열계산식 : 시료의 비열 {C_{ 2 } = { 1 TIMES (m_{ 1 } +M)(t_{ 3 } '-t_{ 1 } ') } over { m_{ 2 } (t_{ 2 } '-t_{ 3 } ') }시료(1){C_{ 2 } = { 1 TIMES (99.7g+23.15g)(76.1 -21.3 ) } over { 21.1g(82.6 -76.1 ) } =49.0862...cal/g·{C_{ 2 } = { 1 TIMES (96.3g+23.15g)(75.2 -21.3 ) } over { 21.1g(80.3 -75.2 ) } =59.8304...cal/g·시료(1) 비열 ={{ 49.09+59.83 } over { 2 } =54.46cal/g·시료(2){C_{ 2 } = { 1 TIMES (51.0g+23.15g)(69.6 -21.3 ) } over { 61.9g(78.7 -69.6 ) } =6.35808...cal/g·{C_{ 2 } = { 1 TIMES (55.4g+23.15g)(68.7 -21.3 ) } over { 61.9g(79.8 -68.7 ) } =5.41889...cal/g·시료(2) 비열 ={{ 6.358+5.419 } over { 2 } =5.889cal/g·시료(3){C_{ 2 } = { 1 TIMES (80.3g+23.15g)(73 -21.3 ) } over { 58.2g(80.5 -73 ) } =12.2528...cal/g·{C_{ 2 } = { 1 TIMES (75.9g+23.15g)(71.9 -21.3 ) } over { 58.2g(78.2 -71.9 ) } =13.6691...cal/g·시료(3) 비열 ={{ 12.25+13.67 } over { 2 } =12.96cal/g·6. 결과1 열량계의 물당량{M= { 23.3+23.0 } over { 2 } =23.15g2 시료의 비열시료(1) 비열 ={{ 49.09+59.83 } over { 2 } =54.46cal/g·시료(2) 비열 ={{ 6.358+5.419 } over { 2 } =5.889cal/g·시료(3) 비열 ={{ 12.25+13.67 } over { 2 } =12.96cal/g·7. 고찰오차의 원인1 열량계의 물당량여기서의 오차는 우선 열량계 속에서의 열손실이다. 이론상 "끓는 물이 잃은 열량 = 상온의 물과 열량계가 얻은 열량" 인데, 열량계 속에서 외부로의 열손실로 인하여 정확한 물당량을 측정하지 못 하였다.또한 실험하지 전에 온도계 보정을 하였어야 하는데, 온도보정 없이 측정하여 오차의 원인이다.또한 여러 번 측정하여 평균을 구하였다면 오차를 좀더 줄일 수 있었다.2 시료의 비열우선 오차는 앞의 실험과 같이 열손실이다. 이론상 물과 열량계가 잃은 열량은 시료가 얻은 열량과 같다 인데 열량계에서의 손실을 감안하지 않았으므로 오차가 발생하였고, 온도보정 없이 측정한 것도 오차의 원인이다.또한 두 번째 실험에서는 매우 큰 범위의 오차가 나왔다. 원인을 살펴보면 실험방법의 오류이다.{표. 2.1 고체의 비열t{`_{ 1 }은 물의 온도이므로 오차가 거의 없으나, t{`_{ 2 }는 끓은 물과 시료를 같이 전기포트에 데웠어야 하는데, 실험방법상의 오류로 인하여 그렇게 측정하지 못하여 오차가 발생하였고, t{`_{ 3 }는 평형온도인데 보통 구리의 경우 평형온도가 27도 정도인데, 여기서는 70도가 넘었다. 이유는 평형온도 측정에 있어서의 오류이다. 긴 시간을 두고 관찰하였어야 하는데, 짧은 시간 동안 관찰하여 측정하였기 때문이다.정리하면 t{`_{ 2 }, t{

공학/기술| 2006.04.01| 4페이지| 1,000원| 조회(940)

물리학, 비열, 고체비열, 고체의 비열

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[환경화학실험] 총질소

. 요약이번 실험은 총 질소를 측정하는 실험으로 측정원리는 자외선 흡광도법을 이용하여 측정한 후 검량선을 작성하여 총 질소의 농도를 구하는 실험이다.1. 서론1.1 개요총 질소는 수중에 함유된 질소화합물의 총량을 말한다. 이를 질소량으로 나타낸다. 질소와 인의 폐쇄 수역인 호소나 해역에서 부영양화의 원인 물질로 조류와 편모류 등을 증식케 한여 수질 오염을 악화 시킨다.{) 김복현, 오양환, 홍종순, 목동우, 김재건, 이경호, 수질환경오염시험법, 동화기술교역, p. 182(1999)질소 화합물은 대기와 모든 동식물의 생존에 중요한 화합물이므로 환경공학자들이 크게 관심을 가진다. 질소의 화학은 질소가 여러 가지의 산화 상태를 가질 수 있고, 이 산화상태가 생물에 의하여 변화될 수 있으므로 매우 복잡하다. 더욱 흥미로운 것은 박테리아에 의하여 생겨나는 산화 상태의 변화가 호기성 조건이나 혐기성 조건 중 어느 것이 지배적인가에 따라 양성적일 수도 음성적일 수도 있다.질소는 다음과 같이 일곱 가지의 산화 상태로 존재할 수 있으며, 무기화학에서는 이들 모든 화합물들에 관심을 가진다.{NH _{3} -N _{2} -N _{2} O-NO-N _{2} O _{3} -NO _{} 2-N _{2} O _{5}1.2 실험원리1.2.1 흡광도법이 시험방법은 비치 시료물질의 용액 또는 여기에 적장한 시약을 넣어 발색시킨 용액의 흡광도를 측정하여 시료물질의 용액 또는 여기에 적당한 시약을 넣어 발색시킨 용액의 흡광도를 측정하여 시료중의 목적성분을 정량하는 방법으로 파장 200~900nm에서의 액체의 흡광도를 측정함으로써 수중의 각종 오염물질 분석에 적용한다.흡광도분석법은 일반적으로 광원으로 나오는 빛을 단색화 장치 또는 필터를 이용하여 좁은 파장법위의 빛만을 선택하여 액 층을 통과시킨 다음 광전 측광으로 흡광도를 측정하여 목적 성분의 농도를 정량하는 방법이다. 강도 I0의 단색광선이 농도 C 길이 l이 되는 용액 층을 통과하면 이 용액에 빛이 흡수되어 입사관의 강도가 감소한다. 통과한 직후의 빛의 강도 It와 I0사이에는 램버트-비어의 법칙에 의하여 다음의 관계가 성립한다.{I _{t} =I _{0} ·10 ^{-ecl}{) 김종택, 문경환, 김진우, 수질오염공정시험방법주해, 신광출판사, p. 59(2001)I0 = 입사광의 강도It = 투사광의 강도C = 농도l = 빛의 투과 거리= 비례상수로서 흡광계수라 하고, C=1mol, l=10mm일 때의값을 몰흡광계수라 하며 K로 표시한다.I0/It = t를 투과도, 이 투과도를 백분율로 표시한 것 즉 t*100=T를 투과 퍼센트라 하고 투과도의 역수의 상용대수 log(1/t)=A를 흡광도라 한다.램버트-비어의 법칙은 대조액 층을 통과한 빛의 강도를 I0, 측정하려는 액 층 을 통과한 빛의 강도를 It로 했을 때도 똑같은 식이 성립하기 때문에 정량이 가능한 것이다.{) 동화기술편집부, 수질오염· 폐기물· 토양오염 공정시험방법, 동화기술교역, pp. 53~54(2003).1.2.2 측정원리(1) 시료 중 질소화합물을 알칼리성 과황산칼륨의 존재하에 120 에서 유기물과 함께 분해하여 질산이온을 산화시킨 다음 산성에서 자외부 흡광도를 측정하여 질소를 정량하는 방법이다.(2) 비교적 분해되기 쉬운 유기물을 함유하고 있거나, 자외부에서 흡광도를 나타내는 브롬이온이나 크롬을 함유하지 않는 시료에 적용되며, 킬달법에 비하여 유기물의 산화가 약한 단점이 있다.1.2.3 시료의 전처리시료 50mL(질소함량의 0.1mL이상일 경유에는 희석)를 분해병에 넣고 알칼리성 과황산칼륨 용액 10mL를 넣어 마개를 닫고 흔들어 섞은 다음 고압증기멸균기에 넣고 가열한다. 약 120 가 될 때부터 30분간 가열 분해하고 분해병을 꺼내어 방냉한다.{) 김형석, 수질분석 및 실험, 신광문화사, p. 120(2003)2. 실험재료 및 방법2.1 실험방법1) 시료 50mL를 분해병에 넣는다.2) {K_{ 2S_{ 2 } O_{ 8 }용액 10mL를 첨가 120 , 30min3) 섞음 여과4) 25mL 분취5) 염산(1+16) 5mL 첨가6) 220nm에서 흡광도를 찍는다.. 바탕실험/검량선 작성(염산(1+500)). 검량선 작성질산성 질소 표준액 (0.002mg/mL)를 단계적(1,2,4,8,10mL)으로 취하여 100mL 용량 플라스크에 넣고 물을 넣어 표선을 채운다. 이 액 25mL를 취하여 50mL 비이커에 넣고 염산(1+500) 5mL를 넣은 다음 검량선 작성2.2 시약(1) 염산(1+16)(2) 질산성 질소 표준원액(3) 질산성 질소 표준액{mgABS검량선0.0050.040.010.0880.020.170.040.3330.050.411측정값0.002460.0204Table 결과표3. 결과 및 고찰3.1 결과* 총 질소 {(mg``N/L)`=`a TIMES { 60 } over { 25 } TIMES { 1000 } over { V }a : 검량선으로부터 질소의 양(mg)V : 전처리에 사용한 시료 양* 검량선에서 질소의 양{(mg``N)`=`0.02 { mg } over { mL } TIMES b(mL) TIMES { 25 } over { 100 }b : 첨가한 질산성 질소의 양{Fig 총 질소 검량선시료의 총 질소 {(mg``N/L)`=`a TIMES { 60 } over { 25 } TIMES { 1000 } over { V } =0.00246 TIMES { 60 } over { 25 } TIMES { 1000 } over { 50 } =0.11808`````` ~총 질소 = 0.118(mgN/L)3.2 고찰3.2.1 질소의 환경기준우리나라 호소의 환경기준은 1급수 (상수원수 1급)에서 총 질소 0.2mg/L이하, 총 인 0.01mg/L이고, 2급수는 총 질소 0.4mg/L이하, 총인 0.015mg/L이하이므로 상수원 1~2급수로 유지하기 위해서는 총질소와 총 인을 제한농도 이하로 유지하여야 부영양화를 막을 수 있다.{) 환경부, 환경백서, pp. 511~512(2002)3.2.2 환경공학에서 질소 자료의 중요성먹는 물과 오염된 물속의 각종 형태의 질소에 대한 분석은 물이 전염병의 운반체인 것으로 확인되면서부터 행해지기 시작하였다. 질소의 측정치는 오랫동안 위생수질 판정 기준의 하나로 이용되었다. 현재는 다른 여러 가지 용도를 위하여 질소 분석을 하고 있다.위생수질지표에 이용되고, 영양소와 관련된 문제들을 일으킨다, 예를 들어, 질소는 조류의 성장에 필수적인 비료 원소중의 하나이다. 질소와 다른 비료 물질들로 인하여 처리 수나 비처리 수의 유입수역 내에서 조류의 성장이 과도하게 일어날 때가 있다. 질소 분석은 이와 같은 문제에 대한 정보를 얻는 수단으로도 중요하다.

공학/기술| 2005.05.06| 4페이지| 1,000원| 조회(1,528)

질소, 환경화학, 총질소, TN, 흡광도법

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