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일반물리학 실험 - 고체의 선팽창계수
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일반물리학 실험 - 고체의 선팽창계수
◎ 실험 날짜 :
◎ 실험 목적
열에 의한 물체의 팽창과 수축을 관찰하고 등방적 금속의 선팽창계수와 체적팽창계수를 측정한다.
◎ 실험 원리
1. 선 팽창계수
1) 고체 열팽창에 따른 길이의 변화의 비율. 온도가 1℃ 변화할 때 재료의 단위길이당 길이의 변화
2) 선팽창계수는 좁은 온도범위에서는 정수로 간주되지만 일반적으로 넓은 온도범위에서는 정수가 아니다.
⇒ 실측한 곡선 중 직선에 근접할 수 있는 온도범위를 지정하여 그 중에서 통용하는 선팽창계수로써 평균 선 팽창계수를 이용한다.
3) 이방성을 갖는 고체의 경우, 방향에 따라 다른 선팽창계수의 평균값을 평균선 팽창계수라고 한다.
4) 처음 길이가 인 고체 막대를 가열해서 온도가 만큼 변했을 때 막대의 길이가 이 되었다. 고체의 길이나 부피는 온도 의 함수로 온도의 상승에 따라 증가하기 때문에 T의 멱급수로 표시할 수 있다.
물질
선 팽창계수
알루미늄
놋쇠
구리
철
유리
석영유리
0.023
0.019
0.017
0.012
0.008
0.0004
즉 ,
여기서 는 일 때의 막대의 길이이며 등은 물질의 종류에만 관계되는 매우 작은 값의 상수이다. 이후의 항은 에 비하여 매우 작아서 우리가 측정하고자 하는 범위 내에서는 무시할 수 있다.
∴
2. 체적 팽창계수
1) 처음 부피가 인 물체를 가열해서 온도가 만큼 변했을 때 물체의 부피는 가 되었다. 이 때의 부피 는 다음과 같다.
⇒ 여기서 는 부피 팽창 계수로 단위 부피당 1 ℃ 상승할 때 늘어난 부피로 선팽창 계수의 약 3배이다. 즉 이다.
3. 면적 팽창 계수
1) 근사적으로 선팽창 계수의 2배가 된다.
4. 선팽창 계수 구하기
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2013.12.10
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