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열의 일당량 결과보고서

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작성일18-05-07 11:44

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그러나 실온의 영향 또는 실린더의 온도가 식는 시간의 문제 둘 다 일정하지 않기 때문에 실험에서 오차가 발생한 것









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설명
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열의 일당량 결과보고서

실험결과/기타

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다.
② 매번 크랭크를 돌리는 속도가 다르다.
④ 또한 저항을 측정(測定) 할 때 멀티미터 자체의 기기 결함이 있었을 것으로 생각되고, 저항이 일정한 값으로 멈추어 있지 않고 자꾸 변하기 때문에 여기서 측정(測定) 오차가 발생한다.
⑤ 실린더와 나일론 줄의 마찰열이 실린더로 다 전달되지 않는다.
식을 사용하여 얼마만큼의 일을 발생시키는지 결정할 수 있다. 그러므로 실험적으로 가해준 일이 발생한 일보다 많아야한다.

(2) 오차가 생긴 원인을 실험 과정과 결과로부터 說明(설명) 하시오.

① 열은 항상 머물러 있지 않고 높은 곳에서 낮은 곳으로 전해진다.
열당량 J는 다음과 같이 계산된다

열당량의 표준편차
여기서


로 계산하면 온도에 의해서 발생하는 오차를 구할 수 있다. 하지만 위 실험에서 중요한 것은 실린더의 온도와 그에 따른 저항값이었다. 이것은 마찰열이 나일론 줄에 역시 전해졌다는 것을 의미하므로 실린더로 모든 마찰열이 전달되지 않음을 증명한다. 단지 우리가 실험하여 측정(測定) 한 J값은 정밀하지 못하기 때문에, 최대한으로 오차를 줄여서 사용해야 한다.



순서


열의 일당량

측정(測定) 값
추의 질량: M = 3999g
알루미늄 실린더의 질량: m = 202g
알루미늄 실린더의 반지름: R = 20.70mm
설정온도(°) (Ω) (°) (Ω)(°)(°)(회)(J/cal)31109,60023.1274,90031.428.292474.43431112,50022.5372,60032.419.882844.27732118,30021.4272,90031.8510.433114.43932113,50022.3370,80032.8xxx.473094.39428111,00022.8387,30027.915.081484.33728107,70023.5384,10028.975.441594.34927111,40022.7590,90027.074.321454.998平均(평균)4.461표준오차0.092

실험결과
이번 실험의 목적은 역학적 일이 열에너지로 변환될 때 가해준 일과 변환된 열량을 측정(測定) 하여 열의 일당량을 측정(測定) 하는 것이다. 목표(goal)한 온도만큼 올리려면 공기 중으로 빠져나간 만큼의 열에너지의 양만큼 더 일을 해줘야하기 때문일것이다

(4) 측정(測定) 한 J값이 주어진 열로부터 얼마만큼의 일을 발생시키는지를 결정하는데 사용될 수 있는가
사용할수 있다. 즉, 알루미늄 실린더 에서 공기 중으로 열이 이동하므로 오차가 생긴다.

결론 및 검토
이번 실험은 역학적 일이 열에너지로 변환된 경우 가해준 일과 변환된 열량을 측정(測定) 하여 열의 일당량을 측정(測定) 하는 것이 목적이었다.

질문 및 토의

(1) 온도를 계산하는데 발생하는 오차가 일당량의 값에 미치는 정도를 오차의 전파를 이용해 계산하고 결과를 분석하시오.

온도에서 발생하는 오차가 일당량의 값에 미치는 정도를 알아보기 위해서 다른 오차의 가능성을 제외하고 계산한다.
역학적 일은 줄의 마찰력을 통해 알루미늄 실린더에 가해준 일이고, 이때 마찰에 의해 발생한 열랑은 실린더의 온도 변화로부터 계산할 수 있다.
③ 에너지 보존 실험 장치에 있는 저항대 온도표를 보고 저항값 대응하는 Ti를 찾아서 기록할 때, 저항대 온도표에 나타나 있지 않은 중간 영역은 비례식을 사용해서 임의로 설정하기 때문에 이것 역시 오차를 발생시키는 요인이 될 것이다. 예를 들자면 실린더의 온도가 올라감에 나일론 줄의 온도 역시 올라 갈 것이다. 한번 크랭크를 돌리는데 드는 일의…(省略) 양은 같겠지만 ①에서 말했듯이 크랭크를 돌리는 중에도 공기 중으로 열이 빠져나가기 때문에 크랭크를 돌리는 속도가 일정하지 못함에 있어서도 오차가 생겼을 것이다.
이렇게 하여 계산한 열의 일당량은 4.461 (J/cal) 이다.

(3) 실험적으로 가해준 일보다 발생한 일이 더 많은가 說明(설명) 하시오.
크랭크를 돌리면서 발생한 마찰열이 계속해서 공기중으로 전달 되기 때문에 그만큼 손실된 열이 발생한다.

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