화학공학 기초 실험 - 수은 온도계의 보정
1. 목적
온도계 자체가 정확하지 않기 때문에 수은온도계를 검정하고, 측정치를 보정하기 위한 보정곡선을 작성한다.
2. 이론
무게, 부피 측정과 함께 온도 측정도 화학 실험에서 기본조작으로 매우 중요하다.
온도를 나타내는 척도에는 섭씨, 화씨 그리고 절대 온도가 있다. 섭씨온도는 순수한 물의 어는점과 끓는점을 각각 0℃와 100℃로 정하여 그 사이를 100등분 한데 반해, 화씨온도는 32℉와 212℉로 정하여 그 사이를 180등분 한 것이다. 절대온도 눈금은 물의 삼중점을 기준으로 정한다. 물질의 부피는 온도에 따라 변화하는데 특히, 액체와 기체의 부피는 온도에 매우 민감하다. 온도계는 물질의 부피가 정류 상태에 도달한 값이 온도계의 온도가 된다는 원리를 이용하여 만든 것이다. 화학실험에서 많이 사용되는 온도계는 착색된 알코올이나 수은을 사용하여 진공의 모세관에 액체를 넣어, 액체가 차지하는 모세관의 높이로부터 온도를 읽을 수 있도록 하였다. 온도를 정확히 측정하기 위해서는 온도계 끝 부분의 액체 구가 시료와 충분한 시간 동안 접촉하여 열적평형을 이루며 정류 상태에 도달해야 한다.
온도계의 눈금은 순수한 물의 어는점과 끓는점을 기준으로 새겨져 있으나 부정확한 경우가 많 다. 따라서 온도를 정확하게 측정하기 위해서는 온도계의 눈금을 확인하고 보정해야 한다.
상전이점을 이용하여 각 온도정점의 보정치를 구한다. 예를 들어 황산나트륨은 32.38℃에서 고상에서 액상으로의 상전이가 일어나므로 이것을 온도정점으로 이용한다.
1) 순수로 만든 얼음에 대해서는 다음 식으로 보정치 1을 구한다.
1 = 0.000013(760 - P) [ P: mmHg로 표시된 외기압 ] (3.1)
2) 순수의 비점의 경우는 보정치 2에는 다음 식이 있다.
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2013.08.06
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