 |  |  |
 |  |
계의 에너지 실험이론과 과정연구
1.introduction
계의 에너지는 역학적 방법이외에 열의 전달에 의해서도 변화될 수 있다. 즉, 열은 에너지를 전달하는 한 수단이다
외부와의 열의 전달이 가능한 계에서 열에 의한 계의 (내부)에너지의 변화와 역학적 방법 즉, 일에 의한 (내부)에너지의 변화는 방법은 다르지만 같은 결과를 준다. 이는 댐의 물이 입구를 통해 흘러들어오거나 출구를 통해 흘러나가는 방법으로 변화되지만, 직접 빗물에 의해서 또는 증발에 의해서도 변화되는 것과 같은 이치이다
일단, 댐으로 들어온 물은 어떤 방법으로 유입되었는지 구별되지 않는다.
열과 일은 같은 물리량(에너지)을 나타내면서도 전통적으로 서로 다른 단위를 사용하여 왔기 때문에, 이를 정량적으로 비교하기 위해서 바꿈인수가 필요하다.이를 열의 일해당량이라고 부르며
제임스 줄
에 의해 처음으로 측정된 바와 같이, 1 칼로리(calorie)의 열이 약 4.2 줄(joule) [정확하게는 4.1860 j] 의 일과 같다.
열과 일에 의해서 계의 내부에너지가 변화될 수 있는 경우에는 계의 역학적에너지는 보존되지 않을 수도 있다. 즉, 계의 역학적에너지가 열의 형태로 바뀌어 방출될 수 있으며, 열의 유입이 계로 하여금 일을 하게 할 수도 있다
또, 내부적으로도 열과 역학적에너지의 교환이 일어날 수가 있다. 그러나 이러한 경우에도 외부로부터 고립되어 있는 계의 열과 역학적에너지의 총량은 변화되지 않는다
이를 열과 역학적에너지의 보존이라고 부르며, 역학적에너지 보존법칙은 열과 역학적에너지의 보존에서 열에 의한 에너지의 변화가 없는 특별한 경우에 성립하는 것이라고 할 수 있다.
이 실험에서는 열에 의한 계의 내부에너지의 변화를 측정하여, 내부에너지를 변화시키는 방법에 대해 이해하고 열의 일해당량과 물체의 비열을 구해본다
2.process
(1) 메스실린더로 일정량의 물을 측량한 뒤 열량계에 넣고 프로그램을 실행시킨다.
① 열량계의 내부(중간벽 포함)에 물이 들어있거나 젖어 있지 않은가 확인한다.젖어있는 경우 실험에 영향을 줄 수가 있으므로 휴지로 잘 닦아낸다.
② 물의 양은 100 cc 로 택한다.
③ 열량계에 물을 넣고 열량계 뚜껑의 가운데 뚤린 구멍으로 디지탈온도계의 열전쌍 선을 넣는다. 이때 열전쌍의 끝이 열량계의 바닥이나 벽, 또는 가열선에 닿지 않도록 하고 열량계의 밑면으로부터 1 cm 정도의 높이에 위치시킨다
[주 : 열전쌍의 적당한 곳을 집게로 집어 열량계의 뚜껑에 걸쳐놓는다. ]
④ 컴퓨터와 모니터, 디지탈온도계를 켜고 프로그램을 실행시킨다. 아무키나 누르면 측정을 시작한다
젓개 막대를 몇차례 오르내려서 물의 온도가 지속적으로 증가 또는 감소하지 않을 때까지 기다린다. (이하 생략)
