열의 일당량
HMN-7 / (HM-8)

　

실험 목적

실험장치

　

예비실험절차 : 열량계의 물당량(M) 구하기

  1. 열량계 속의 컵의 질량을 재고, 컵 속에 상온의 물을 1/3 가량 넣고 다시 질량을 재어 물의 질량(m1)을 구한다.

  2. 물이 든 컵을 열량계 속에 넣고 온도(t1)를 측정한다.

  3. 열량계 속에 끓는 물(100℃)을 부어 컵 속의 물이 2/3 가량 되도록 하여 열량계 두껑을 닫고 빨리 열의 평형에 도달하도록 저어준 후 온도를 측정(t0)한다.

  4. 열량계 속의 컵을 빼내어 다시 질량을 측정하여 부어준 끓는 물의 질량(m2)을 구한다.

  5. "끓는 물이 잃은 열량= 상온의물과 열량계가 얻은 열량 " 의 등식이 성립할 것이므로
    (m1+M)*(t0-t1)=m2*(100-t0) 의 식으로부터 M을 구한다.


본실험절차

  1. 열량계 두껑에 전류계와 함께 파워서플라이를 연결한다. 또한 이와는 병렬로 전압계를 연결한다.

  2. 100cc 정도의 양의 물(M1)을 열량계 속에 붓고 온도를 측정한다.

  3. 파워서플라이의 전원을 켜고 전류조정나사를 최대한으로 한후 전압조정나사를 조절하여 전압(V)과 전류(I)를 과전류나 과전압이 생기지 않은 한도(30V 또는 3A)에서 최대한으로 조절한다. (절대로 과전류나 과전압이 되도록 하지 말 것 ! )

  4. 물의 온도가 약 5℃(ΔT) 올라갈 때까지 물을 저어주며 시간(t)을 측정한다.

  5. 파워서플라이로 공급해준 전기에너지는 물및 열량계가 얻은 열에너지와 같을 것이므로 열의 일당량을 X라 하면, "X*(M1+M)*ΔT = V*I*t " 의 식으로부터 X를 구할 수 있다.


측정할 것

  1. 열량계의 물당량
    　 1차 2차 평균
    빈 컵의 질량
    (m) [g]    		 　 　 -------
    상온에서의 컵과 물의 질량
    (m2) [g]    		 　 　 -------
    상온에서의 물의 질량
    (m1=m2-m) [g]    		 　 　 -------
    상온에서의 물의 온도
    (t1) [℃]    		 　 　 -------
    최종평형상태의온도
    (t0) [℃]    		 　 　 -------
    끓는 물을 포함한 질량
    (m3) [g]    		 　 　 -------
    끓는 물의 질량
    (m2=m3-m2) [g]    		 　 　 -------
    열량계의 물당량
    (M) [g]    		 　 　 　
  2. 열의 일당량
    　 　 1차 2차 평균
    상온의 물의 질량
    (M1) [g]    		 　 　 　
    상온의 물의 온도
    (T) [℃]    		 　 　 　
    전원의 전류의 세기
    (I) [A]    		 　 　 　
    전압의 세기
    (V) [V]    		 　 　 　
    전류를 흘려준 시간
    (t) [sec]    		 　 　 　
    온도변화
    (ΔT) [℃]    		 　 　 　
    열의 일당량
    (X) [J/cal]    		 　 　 　


유의점

  1. 열량계에 물이 없는 채로 전류를 흘리면 절대 안됩니다. 화재의 위험이 있습니다.

  2. 전류가 흐르는 채로 열량계 두껑을 열어서도 안됩니다.

  3. 파워서플라이의 붉은 선을 넘어갈 정도로 과전류나 과전압을 흘리지 마세요.


실험 TIPs

고찰할 것

  1. "열량계의 물당량"이 뜻하는 것은 무엇인가 ? 또한 예비실험으로 열량계의 물당량을 구하는 이유는 무엇 때문인가 ?

  2. 물당량이 큰 열량계와 작은 열량계 중 어느 것이 좋은 것인가 생각해보라.

  3. 이 실험에서 생긴 오차는 얼마였나 ? 그리고 만약 예비실험을 하지 않고(열량계의 물당량을 무시하고) 본실험만을 했다면 오차는 얼마나 커졌겠는가 ?


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