기초물리-고체의 열팽창
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기초물리-고체의 열팽창
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2012.03.07
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기초물리-고체의 열팽창
1. 실험 목적

여러 금속들의 선팽창계수를 결정하고 이를 통해 금속의 종류에 따른 열팽창 현상을 비교․분석한다.

2. 이론

열팽창이란 외부 열에 의해 물체를 구성하는 원자 또는 분자들 사이의 평균 간격이 커져서 물체의 길이 또는 부피가 증가하는 현상을 말한다. 가는 막대와 같은 1차원적인 구조에서는 온도변화에 따른 길이변화 은 원래의 길이 와 온도의 변화 에 비례한다.

여기서 비례상수 를 선팽창계수라고 부른다. 위 식을 이용하면 선팽창계수는

실험을 통해 가 구해지므로 위 식을 이용함으로써 선팽창계수를 결정할 수 있다. 그리고 3차원적인 열팽창은 부피팽창계수로 정의되며

선팽창 계수 이고 부피 이므로

이고 위 식의 마지막 항은 2차와 3차곱의 항으로 증가하는 T를 포함한다.

T는 1보다 매우 작기 때문의 그것의 제곱항은 더욱 작아진다.

따라서 이들 두 항을 무시할 수 있어 간단히 표현하면

또는

이다. 여기서 가 부피팽창계수 이며 보시듯이 의 관계를 가진다. 부피팽창계수는 대략 선팽창계수의 3배임을 알 수 있다.

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