일반물리실험1 9주차 이상 기체 법칙/절대 영도(A+)

소개

"일반물리실험1 9주차 이상 기체 법칙/절대 영도(A+)"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 데이터 정리
3. 결과 분석
4. 질문
5. 토의
6. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
기체의 온도와 부피, 압력을 측정한 후 이를 통해 이상 기체 법칙을 확인한다. 일정 온도나 일정 부피와 같은 특수한 상황에서의 기체 법칙을 설명하고, 절대 영도를 찾는다.

2. 데이터 정리

실험 1) 이상 기체 법칙
Table 1. 시린저의 initial Volume, Final Volume
initial Volume [ml] Final Volume [ml]
40 21


<Figure 1. P-t, T-t 그래프.>

1) 압력과 온도 그래프를 통해, 플런저를 눌렀을 때 시린지 내부의 압력과 온도 변화 사이의 연관성을 확인하여라.
플런저를 눌렀을 때, 시린지 내부 압력과 온도는 모두 상승하였다. 증가 비율은 압력이 온도보다 크다.
2) 기체를 압축시켰을 때 시린지 내부에서는 어떤 일이 일어나는가?
플런저를 눌러 기체를 압축시키는 것은 외부에서 시린지 내부로 일을 전달하는 것이므로, 이로 인해 내부의 기체 운동 에너지가 상승한다. 늘어난 기체의 운동 에너지로 인해 분자 간의 충돌이 늘어나서 온도와 압력이 증가한다.
3) 기체를 압축시킨 후 평형에 도달하였을 때, 온도와 압력은 어떻게 변화하는가?
압력은 기체를 압축시키기 전보다 증가한 채로 일정하게 유지되었고, 온도는 기체를 압축시키기 전과 동일한 상태로 돌아왔다.
4) 플런저를 놓아 기체를 팽창시켰을 때, 온도와 압력은 어떻게 변화하는가? 그 이유는 무엇인가?
플런저를 놓으면 압력은 급격히 감소하고, 일정한 시간이 지나고 나서 일정해진다. 이는 플런저에 가해준 외부 힘이 사라짐에 따라 시린지 내부 기체가 외부로 일을 하게 되어 운동에너지가 감소하기 때문이다. 이는 보일의 법칙을 통해 확인할 수 있는데 보일의 법칙에서 압력과 기체 부피는 반비례하므로, 플린저를 놓으면 부피가 커져 압력이 급격히 감소한다. 온도는 기체가 외부로 일을 함에 따라 감소하지만 팽창이 멈추고 일정 시간이 지나면 기체가 외부와 열을 교환하여 샤를의 법칙에 의해 증가하게 된다.

참고자료

· 데이비드 할리데이, 일반물리학, 2021, 11판, 텍스트북스, p 495-499
· 정광화. (1993). 기체의 성질. Applied Science and Convergence Technology, 2(2), 261-266.