물리 실험 보고서 -선팽창계수 측정
실험 목적
고체(실험 대상은 금속 - 철, 구리, 알루미늄)가 열에 의해 그 길이가 늘거나 줄어든다는 사실을 확인하고 이와 관련된 선팽창계수가 물질의 고유한 성질임을 이해한다.
실험 이론 및 실험값
선팽창의 원리
온도에 의해 물체가 팽창하는 것을 열팽창(Thermal Expansion)이라고 한다. 일반적으로 물체의 열팽창은 물체를 구성하고 있는 원자나 분자가 열적 진동을 하여 그 평균 거리가 증가하기에 발생하게 된다. 철, 구리와 같은 고체 금속 원자들은 온도가 높아지면 큰 진폭으로 진동하며, 이러한 진동은 이웃하는 원자들끼리의 진동과 중첩된다. 그러면 원자들은 중첩을 피하기 위해 그들 사이의 거리를 늘려 새로운 평형 상태를 만든다. 즉 팽창하게 되는 것이다.
고체의 팽창에 있어 길이나 폭, 두께 등의 1차원적 변화를 선팽창이라 한다. 이 때 어떤 물체의 온도가 그리 높지 않아(ex 상온) 열팽창 정도가 처음 그 물체의 크기에 비해 매우 작다면, 선팽창으로 인한 길이의 변화는 온도 변화에 근사적으로 비례한다.
∆L ∝ L_0 ∆T
그런데 고체의 종류에 따라 선팽창 비율이 다르며, 그 팽창 비율을 선팽창계수(coefficient of linear expansion) 라 한다.
∆L = L_0 ∆T = ∆L/(L_0 ∆T)
는 물질의 단위온도 변화에 따른 길이의 변화율을 의미하며, 단위는 1⁄℃ 이다.
결과 분석
철 막대의 선팽창
철 막대의 초기 길이 L_0 = 701mm 철 막대의 선팽창계수 _철 =1.2×〖10〗^(-5)
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2016.05.13
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