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[일반화학실험]Le Chatelier`s Principle

Le Chatelier's Principle평형을 이루고 있는 반응계에서 반응물 혹은 생성물 일부를 첨가하여 반응조건이 평형에 미치는 영향을 관찰하고 Le Chatelier의 원리를 이해한다.화학평형 : 정반응속도=..

리포트| 2008.04.09| 15페이지| 4,500원| 조회(2,989)

화학평형, 평형상수, Le Chatelier의 원리, 르샤틀리에의원리, 평형이동의법칙

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[일반물리학실험]내부 전반사

내부 전반사1. 실험 목적가. 임계각 이상의 입사각을 가진 빛이 경계면에서 전반사 되는 현상을 이해한다.2. 실험 이론 및 원리가. 실험 배경굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 광선이 이동할 때 매질 a(n _{1})에서 여러 개의 광선이 퍼져나갈 경우, 매질 b(n _{2})의 표면에 부딪친다. 만약 굴절 광선이 경계면의 접선 방향으로 나오는 경우, 그 때의 입사각을 임계각 (critical angle)이라 한다. 스넬의 법칙으로부터 임계각theta _{c}를 구할 수 있다.스넬의 법칙 :n _{1} sin theta _{c`} =n _{2} sin90 DEGtheta _{c} `=`sin ^{-1} ( {n _{2}} over {n _{1}} )a매질에서의 굴절률n _{1}, b매질에서의 굴절률n _{2} 일 때, 여기서 반드시 굴절률이n _{1} SUCC n _{2} 이어야 하고, 입사각theta _{1}이theta _{c}보다 큰 경우, 모든 광선은 굴절되지 않고 모두 내부전반사 된다.3. 실험 기구 및 장치가. 실험 재료1) 광학용 레일 1개, 반도체 레이저와 잡게 1개, 실틈 1개, 각도판 1개, 눈금스크린 1개2) 렌즈 잡게 3개, 포스트와 잡게 3개, 캐리어 3개4. 실험 방법가. 실험 과정1) 그림처럼 실험 부품들을 정렬한다.2) 레이저의 광이 회전판 0-0도에 정확히 입사하도록 미세하게 정렬한다.3) 입사각을 서서히 증가시키면서 투과광과 반사광의 변화를 관찰한다.4) 굴절각이 90도가 되는 곳에서 정지한다.5) 입사각을 측정한다.5. 실험 결과가. 데이터 분석반원통형 렌즈에서 굴절각이 90도가 되는 위치에서 입사각을 측정한 결과 43DEG 라는 결과 값을 가진다는 것을 알 수 있다.물에서 굴절각이 90도가 되는 위치에서 입사각을 측정한 결과 49DEG 라는 결과 값을 가진다는 것을 알 수 있다.나. 결과 분석1) 공기의 굴절률은 1.00029이고, 반원통형 렌즈의 굴절률은 1.490이다. 이론적으로 전반사 임계각을 계산하고, 실험결과와 비교한다.① 이론에서의 임계각n(공기) = 1.00029n'(반원통형 렌즈) = 1.490 이므로임계각theta _{c} =sin ^{-1}({n} over {n prime }) =sin ^{-1}({1.00029} over {1.490}) = 42.170°이다.② 실험에서의 임계각임계값(측정값)theta _{c} = 43°이다.따라서 이론에서의 임계각과 실험을 통해 나온 임계각의 오차율을 계산해보면오차율 ={vert 42.170-43 vert } over {42.170} TIMES 100 = 1.968 %이라는 것을 알 수 있다.2) 물의 굴절률은 1.33이다. 물과 공기의 경계면에서 일어나는 전반사 임계각을 구해본다.① 이론에서의 임계각n(공기) = 1.00029 ~ = 1n‘(물) = 1.33이므로임계각theta _{c} =sin ^{-1}({n} over {n prime }) =sin ^{-1} ( {1} over {1.33} ) = 48.75°이다.② 실험에서의 임계각임계값(측정값)theta _{c} = 49°이다.따라서 이론에서의 임계각과 실험을 통해 나온 임계각의 오차율을 계산해보면오차율 ={vert 48.75-49 vert } over {48.75} TIMES 100 = 0.513%이라는 것을 알 수 있다.위 실험을 통해 굴절률이 n'인 매질에서 굴절률이 n인 매질로 광이 진행할 때 전반사 임계각

자연과학| 2024.11.12| 3페이지| 1,500원| 조회(179)

Physics, 일반물리학실험, 내부전반사

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[일반화학실험]스낵의 염분 측정

스낵의 염분 측정 1. 실험 목적 가. 스낵에 함유된 염화이온(Cl-)을 침전적정법 [염화은에 의한 정량법(mohr 법)]을 사용하여 측정한다 2. 실험 이론 및 원리 가. 적정법의 종류 1) 산화-환원 적정 산화제의 표준용액을 이용하여 환원성을 지닌 물질을 적정, 또는 환원제의 표준용액을 이용하여 산화성을 지닌 물질을 적정하는 방법. (NV=N’V’) 2) 중화 적정 산과 염기의 중화반응을 이용하여 당량점 전 후의 pH의 급격한 변화에 따른 지시약을 사용하여 적정하는 방법. 3) 요오드 적정 산화-환원반응의 일종, 응용범위 넓음. 4) 킬레이트 적정 금속이온과 킬레이트 표준용액(EDTA)을 반응시켜 금속이온을 정량하는 방법. 5) 침전 적정 시료에 표준용액을 가하여 정량적으로 난용성 침전을 생성하는 반응을 이용한 적정법을 침전적정법이라고 함. ① Mohr method AgNO _{3} 표준용액으로 Cl ^{-}를 정량하는 경우, 지시약으로 K _{2} CrO _{4}를 사용하는 방법. Cl ^{-}, Br ^{-}, I ^{-}, CN ^{-}, SCN ^{-}, S ^{2-}등의 적정에 사용. 약 pH 8에서 반응 나타남. ② Fajans method 할로겐화물( Cl ^{-}, Br ^{-}, I ^{-}) 이온, SCN ^{-} 이온 등을 질산은 용액에 의해 적정하고 지시약으로 흡착 지시약 (Fluorescein sodium용액)을 이용하여 검지하는 방법. 중성 또는 약염기성 용액에서 사용. ③ Volhard method 은 적정법의 일종으로 KSCN 또는 NH _{4} SCN 표준액을 사용하여 은이온을 적정하며 철(Ⅲ)을 지시약으로 사용하여 종말점을 확인하는 방법 산성용액에서 사용. 3. 실험 기구 및 시약 가. 실험 재료 1) 비커 250㎖, 뷰렛 50㎖, 유발(막자사발)조, 삼각플라스크 100㎖ 2) 피펫 5 or 10㎖, 2% K _{2} CrO _{4} 수용액 1㎖, 0.1M AgNO _{3} 수용액 30㎖, 증류수 100㎖ 4. 실험 방법 가. 실험 과정 1) 스낵 약 10g을 유발에서 미세하게 갈아 분쇄한다. 2) 분쇄한 스낵 분말 10g을 250㎖ 비커에 정확하게 계량하여 넣는다. 3) 위 스낵 분말이 담긴 250㎖ 비커에 증류수를 가하여 전량이 약 100g이 되도록 질량을 정확하게 계량한다. 4) 유리막대로 잘 휘저어 약 5분간 놓아둔 후, 표면에 부상하는 기름기를 여과지 로 받아내고, 상등액을 여과한다. 5) 피펫을 사용하여 정확하게 여과액 5.0㎖를 100㎖ 삼각플라스크에 넣는다. 6) 피펫을 사용하여 2% 크롬산칼륨 용액 1.0㎖를 취해서 위 삼각플라스크에 가한다. 7) 피펫으로 증류수 20㎖를 취하여 삼각플라스크에 가한다. 8) 0.1M 질산은( AgNO _{3})용액으로 액의 색이 약간 적갈색이 될 때까지 적정한다. 9) 적정을 2회 반복하여 적정량 (V ㎖)의 평균값을 취한다. 10) 계산식에 값을 대입하여 시료의 염분 농도를 구한다. 5. 실험 결과 가. 결과 분석 0.1M AgNO _{3} 용액의 적정 소비량은 1회차 때 1.4㎖, 2회차 때 1.6㎖, 3회차 때 2.0㎖로 측정되었다. 따라서 적정 소비량의 평균값은 {1.4㎖+1.6㎖+2.0㎖} over {3}=1.7㎖이다. V _{AgNO _{3}} : 0.1M AgNO _{3} 용액의 적정 소비량(㎖) 1.7㎖ f : 0.1M AgNO _{3} 용액의 역가(factor) 1 M : 시료용액의 총량(g) 100g m : 시료 용액의 용질(스낵)의 양(g) 10g V _{스낵} : 시료 채취량(㎖) 5.0㎖ 0.1M AgNO _{3} 용액 1㎖에 상당하는 NaCl의 양 0.00585 염분의 농도(%)= ? {0.00585 TIMES V _{AgNO _{3}} TIMES f TIMES M} over {m TIMES V _{스낵}}×100% 식에 대입하여 계산 하면 {0.00585 TIMES 1.70㎖ TIMES 1 TIMES 100g} over {10.0g TIMES 5.00㎖}×100=1.99%, mohr법을 이용하여 측정한 스낵 염분의 농도는 1.99%로 계산되었다. 6. 토의 사항 가. 실험 고찰 본 실험은 스낵에 함유된 염화이온( Cl ^{-})을 0.1M AgNO _{3} 용액의 적정 소비량을 이용하여 구해 보는 실험을 하였다. 실험 목적은 스낵에 함유된 염화이온( Cl ^{-})을 침전적정법[염화은에 의한 정량법(Mohr 법)]을 사용하여 측정한다. 실험 적정법의 종류에는 산화-환원 적정, 중화 적정, 침전 적정, 요오드 적정, 킬레이트 적정이 있는데, 이중 침전적정은 시료에 표준용액을 가하여 정량적으로 난용성 침전을 생성하는 반응을 이용한 적정법을 침전적정법이라고 한다. 침전적정법의 종류에는 Mohr method, Fajans method, Volhard method가 있다. 본 실험에 사용된 Mohr method는 AgNO _{3} 표준용액으로 Cl ^{-}를 정량하는 경우, 지시약으로 K _{2} CrO _{4}를 사용하는 방법이다. 주로 Cl ^{-}, Br ^{-}, I ^{-}, CN ^{-}, SCN ^{-}, S ^{2-}등의 적정에 사용한다. 약 pH8에서 반응이 나타난다. 침전 적정 중 Mohr method의 반응 메커니즘은 다음과 같다. AgNO _{3} + NaCI→ AgCl + NaNO _{3} (AgCl:백색 침전) 2 AgNO _{3} +?? K _{2} CrO _{4} → Ag _{2} CrO _{4} + 2 KNO _{3} ( Ag _{2} CrO _{4}: 적갈색 침전) 염분의 농도(%) = {0.00585 TIMES V _{AgNO _{3}} TIMES f TIMES M} over {m TIMES V _{스낵}}×100(%) 실험 방법은 스낵 약 10g을 유발에서 미세하게 갈아 분쇄한다. 분쇄한 스낵 분말 10g을 250㎖ 비커에 정확하게 계량하여 넣는다. 위 스낵 분말이 담긴 250㎖ 비 커에 증류수를 가하여 전량이 약 100g이 되도록 질량을 정확하게 계량한다. 유리 막대로 잘 휘저어 약 5분간 놓아둔 후, 표면에 부상하는 기름기를 여과지로 받아 내고, 상등액을 여과한다. 피펫을 사용하여 정확하게 여과액 5.0㎖를 100㎖ 삼각플라스크에 넣는다. 피펫을 사용하여 2% 크롬산칼륨 용액 1.0㎖를 취해서 위 삼각플라스크에 가한다. 피펫으로 증류수 20㎖를 취하여 삼각플라스크에 가한다. 0.1M 질산은( AgNO _{3})용액으로 액의 색이 약간 적갈색이 될 때 까지 적정한다. 정 정을 3회 반복하여 적정량(V㎖)의 평균값을 취한다. 계산식에 값을 대입하여 시 료의 염분 농도를 구한다. 실험 결과 적정한 0.1M AgNO _{3} 용액의 소비량을 측정했 을 때 1회차 1.4㎖, 2회차 1.6㎖, 3회차 2.0㎖가 나와 적정 소비량의 평균값은 1.7㎖가 나왔다. 이 측정값을 염분의 농도(%)구하는 식에 대입하여 구하면 스낵 염분의 농도는 1.99%가 나왔다. 결론으로 반응식에 따라 지시약인 크롬산칼륨 (2 K _{2} CrO _{4})용액에 AgNO _{3} 용액을 적정하면 적갈색으로 침전이 되는 것을 알 수 있었다. 만약 실험을 하면서 오차가 발생했다면 적정 소비량을 측정할 때 적갈색으로 변하는 시기를 제대로 파악하지 못해 3번의 실험에서 차이가 많이나 오차가 생긴거 같고 분쇄한 스낵 분말, 2% 크롬산칼륨 용액등 여러 가지 시약들을 옮기는 과정에서 오차가 발생했다고 생각한다. 7. 참고 문헌 가. 일반화학실험, 금오공과대학교 편저, 사이플러스 p.81-86

자연과학| 2024.11.11| 4페이지| 1,500원| 조회(214)

일반화학실험, 염분, 스낵, Chemistry, snack

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[기계공작실험]열처리

열처리 1. 실험 목적 가. 기계공작법과 재료공학에서 이론적으로만 이해했던 철강재의 상변화와 기계적 성질의 변화를 실제적으로 확인한다. 나. 직접 금속을 열처리해보면서 변하는 기계적성질과 조직의 변화를 측정하고 관찰한다. 다. 각 과정에서의 요령과 그 이유를 숙지한다. 2. 실험 이론 및 원리 가. 경도와 강도 경도란 정확한 정의는 없지만, “어느 물체의 경도란 그 물체를 다른 물체로 눌렀을 때 그 물체의 변형에 대한 저항력의 크기”로서 규정한다. 강도란, 재료에 하중이 걸린 경우, 재료가 파괴되기까지의 변형저항을 그 재료의 강도라고 한다. 예를 들어 보충하면, 본 실험에서 금속과 유리의 강도, 경도의 차이를 물었을 때, 유리는 흠집이 날만큼 어떤 물체에 대해 눌러졌을 때 물체가 변형이 일어나기 매우 힘들지만, 파괴되는 데에는 금속만큼 힘이 들지 않는다. 유리는 경도가 상당히 큰 편에 속하고, 강도는 낮다고 정리할 수 있다. 반면 금속의 경우 흠집은 나기가 비교적 쉽다. 대신 파괴되는 데에 필요한 힘은 매우 크다. 따라서 경도는 크지 않지만 강도가 매우 큰 재료이다. 나. 열처리 열처리를 하게 되면 기본적으로 금속은 경도와 강도가 상당히 증가한다. 경도와 강도는 비례관계에 있다. 경도와 강도가 증가하게 되면 이에 대해 취성도 증가하게 된다. 반대로 경도와 강도가 증가하고 취성이 증가하게 되면, 연성이 낮아지게 된다. 이번 실습에서의 S45C가 열처리를 통해 경도가 증가하고 강도가 올라가며 취성이 높아지게 된다. 다. 펄라이트 세멘타이트 메르텐사이트 실험에서 사용한 S45C의 시편관찰을 했을 때에는, 흰색인 세멘타이트 조직과 검은부분의 펄라이트가 관찰 되었다. 열처리를 한 경우 겉보기에 열처리를 하기 전보다 입자의 크기가 작아지고, 대체적으로 검은빛을 띤 메르텐사이트 조직으로 변한 것을 볼 수 있었다. 메르텐사이트 조직의 경우, 담금질한 강철에서 볼 수 있는 조직으로, 즉 금속 결정 안의 원자가 확산에 의하지 않고 근소한 이동에 의하여 생기는 조직을 말한다. 원로축은 탄소량을, 세로축은 온도를 나타낸다. 우리가 사용하는 S45C의 경우 0.4에서 0.5%의 탄소를 함유하고 있다. 이 탄소량의 차이에 의해 예상했던 열처리 온도가 다를 수 있다. 탄소량이 증가하면 열처리온도는 낮아지고, 반대로 탄소량이 감소하면 열처리온도가 높아진다. 공식적으로 펄라이트의 탄소량은 0.9%이므로 이 탄소량의 절반정도를 S45C의 탄소량으로 가정하고 A3변태선과 만나게 하면 y축으로 열처리 온도를 알 수 있다. 800도 정도의 온도가 나오는데, 실제 열처리가 되는 온도는 이온도보다 30～ 40도 정도 올려야 열처리가 된다. 바. 연마와 정마 1) 연마 과정과 정마기 사용에서의 주의사항 좋은 결과사진을 얻기 위해서는 연마과정과 정마과정을 제대로 해야 한다. 그 이유 중에 첫 번째가 바로 현미경으로 표면을 볼 때 완전한 수치가 높은 사포로 연마가 완전히 안된 경우 전단계에서의 직선형 스크래치가 나게 된다. 이 스크래치는 정마과정에서는 없애기 매우 어려운 깊은 스크래치이기 때문에 순서대로 연마과정을 하는 것이 중요하다. 사. 실험 기구 및 장치 1) 실험 재료 전기로(40kw), 로크웰경도기(150kgf), 금속현미경, 연마기, 비커스 경도계, 고주파 가열로(40kw) ① 로크웰 경도기 사용법 및 주의사항 로크웰 경도기에 시험시편을 올려놓고 원형 핸들을 이용해 다이아몬드압입자에 접근시키는데, 여기서 아날로그다이얼에 해당하는 작은침이 7시방향에 표시된 점에 근접할때까지 돌리는 것이 우선이다. 여기서 근접시킨 다음에 큰 침의 위치를 12시 방향에 위치시키는데 아날로그방식에서 실습자의 손으로 핸들을 조정하기 때문에 큰 침을 12시 방향에 정확히 위치시키기 어렵다. 따라서 12시방향을 넘을경우와 넘지못할경우가 생기는데, 만약 초과한다면 다시 12시에 정확히 맞추기위해 핸들을 다시 반대로 돌리지 않도록 한다. 만약 초과하였다면 눈금자를 그 점에 C _{0}를 맞추고 측정하면 된다. ② 사용재료 : S45C(ø16×30m/m) 3. 실험 방법 가. 실험 경도값 1회 측정 : HRA57.5 2회 측정 : HRA59.3 2) 열처리 후 S45C의 로크웰 경도값 1회 측정 : HRA62.4 2회 측정 : HRA62.4 반드시 규격대로 연마해주어야 현미경관찰시 좋은 사진을 얻을 수 있다. 정마 직후 사진. 휴대폰이 비칠정도의 상태 정마한 표면의 상태 부식직후 부식액 자국이 남은상태 3) 실험 전과 후의 경도값 변화 ① 열처리 전 HRA 58.5 = HRC 16.9 - 비례식을 이용하여 풀었다. 경도값에 대한 표에 HRA 59.0의 경도값이 HRC 17.0과 같으므로 59.0 : 17.0 = 58.5 : x 라고 두고 x 값을 구하여 다른 스케일에서의 같은 경도인 HRC 경도값을 구하였다. ② 열처리 후 HRA 62.4 = HRC 18.0 - 비례식이용 마찬가지 HRA 와 HRC의 비율을 이용하여 59.0 : 17.0 = 62.4 : x 라 두고 x 값을 구하여 여기서도 다른 경도스케일에 대한 같은 경도인 HRC 경도값을 구하였다. 열처리 전 HRA 58.5 = HRC 16.9 열처리 후 HRA 62.4 = HRC 18.0 5. 토의 사항 가. 문제점 1) 연마 과정시 문제점 연마를 할 때 일정한 힘으로 시편과 사포가 모든면에서 닿인 상태로 연마되어야한다. 다른 실습자의 연마를 보면서 느낀 것인데, 한쪽 면으로 힘을 주다보니 시편의 단면의 치우친면이 주로 연마된 모습을 볼 수 있었다. 연마를 할 때, 손으로 강하게 누르지 않아 사포 위를 미끌어지면서 진동하게 되는 경우가 있는데 이렇게 될 경우 문제가 스크래치에 문제가 생기고, 균일하게 힘이 가해지기 어려우며 모든 면이 고르게 연마되지 않게 된다. 이런 과정을 몇 번 겪으면서, 적은횟수를 하더라도 미끄러지지않은 상태에서 강하게 누른 상태를 유지하며 연마를 했다. 2) 금속표면 부식(에칭)시 문제점 다같이 금속표면을 부식시키는 과정에서 문제가 발생했다. 한 학생의 부식한 금속표면이 목표한 부식보다 더 많이 진행되어 시커멓게 타버린 것이다. 열처리를 하기 전의 부식과정은 다. 결국, 사포용지의 가장 모서리면부터 직선으로 최대한 압축하여 경로를 짠다면 연마효율성이 극대화 될 것이다. 실습이었지만 손으로 고정하는 데에 대한 단점이 있더라도, 모터를 이용한 원형 연마머신을 사용했더라면 좋았을 것이다. 2) 문제점 2에 대한 개선방법 부식을 할 때 주의할 것이 바로 시간을 초과하지 않는 것이다. 총 부식시간을 넘게 되면 거멓게 타버리게 되는데, 적정시간을 한번에 담궈 두고 빼는 것 보다 1초 간격으로 부식 상황의 경과를 보면서 계속 부식시키는 것이 적당하다고 하셨다. 왜냐하면 부식시간이 모자랄 경우 추가적으로 부식을 더 시킬 수 있기 때문이다. 반면 부식시간이 초과해버리면 시편관찰도 좋지 못할 뿐만 아니라 다시 연마하고 정마를 해야 하기 때문이다. 다시 연마하고 정마하는 것에 대한 시간과 노력이 크기 때문에 부식을 조금씩 진행하는 것이 문제점 2에 대한 개선점이라고 할 수 있다. 다. 실험 과제 1) 열처리방법에 대하여 종류를 들어 논하라. ① 완전풀림처리 : 저탄소강 및 중탄소강의 풀림처리에 보통 이용되며 소재를 철-탄소상태도의 K-연결선의 P점 이상으로 가열했다가 가열이 끝난 로 랑ㄴ에서 시간당 10도 정도의 속도로 서서히 냉각시킨다. 완전풀림처리로 얻는 조직은 조대 펄라이트로써 부드럽고 연성이 크며 균일미세 결정립을 갖게 된다. ② 노멀라이징 : 어닐링에서 볼 수 있었던 강의 풀림처리에서 일어나는 과도한 연화는, 전체 냉각공정을 공기중에서 행한다면 피할 수 있는데, 이것을 노멀라이징이라고 한다. 소재가 오스테나이트 조직으로 변하도록 더 가열하고, 노멀라이징된 제품은 완전풀림처리된 제품에 비해 강도와 경도가 다소 높고, 연성은 조금 떨어지며, 작고 균일한 미세 펄라이트 조직을 얻는다. 특히 노멀라이징은 일반적으로 결정립을 미세화하고 균일한 조직으로 만들며, 잔류응력을 줄이고 절삭성을 향상시킨다. ③ 풀림처리(어닐링) : 풀림처리라고 하며, 냉간가공되었거나, 열처리된 소재가 원래의 성질을 갖도록 미세조직을 바꾸는, 연성을 증가시키고, 잔류응력이 발생할 가능성이 낮다. 수정 마르템퍼링은 담금질온도를 낮추고 냉각속도를 크게 한 열처리법으로 경화능이 낮은 강에 적합한 방법이다. 2) Fe-C의 평형상태도 철강에서는 탄소함유량과 열처리방식에 따라 미세구조가 다양하게 만들어지는데, 예를 들어 0.77% 탄소함유 철을 오스테나이트 온도인 1100℃에서 매우 천천히 냉각시켜보자. 이때 천천히 식히는 이유는 평형상태를 유지하려는 것이고, 만일 급랭시키면 열처리효과가 나타난다. 727℃에 이르면 오스테나이트가 페라이트와 세멘타이트로 변화된다. 페라이트에서 탄소의 용해도가 0.022퍼센트에 불과하므로 여분의 탄소가 세멘타이트로 석출된다, 특히 탄소가 0.77퍼센트 미만인 철의 미세조직은 펄라이트상과 페라이트상으로 구성된다. 펄라이트 속의 페라이트는 공석페라이트라 하고 페라이트상은 전공석 페라이트라고 하는데, 이는 페라이트상이 공석온도인 727℃ 보다 높은 온도에서 형성되기 때문이다. 탄소함유량이 0.77퍼센트 이상일 경우에는 오스테나이트가 펄라이트와 세멘타이트 변한다. 펄라이트속의 세멘타이트는 공석세멘타이트라고 하며, 세멘타이트상은 공석온도보다 높은 온도에서 형성되므로 전공석 세멘타이트라고 한다. 3) 열처리로의 종류와 작동원리 ① 브리넬경도시험에서는 강이나 텅스텐카바이드로 만든 직경 10㎜의 구형압입자를 압입하중 500 1500 3000㎏으로 시편표면에 압입시킨다. 재료의 상태에 따라 표면에 생긴 압입자국이 다르다. 냉간가공된 재료의 경우 압입부의 둘레가 뾰족하게 솟는데 반해, 풀림처리된 재료는 이 부위가 둥글게 된다. ② 로크웰 시험에서는 압입된 깊이를 측정한다. 우선 압입자를 표면에 접촉시키고, 가벼운 초기하중을 작용시킨후에 시험하중을 가한다. 로크웰 경도값은 초기하중과 시험하중으로 인해 생긴 압입자국의 깊이차이로 나타낸다. ③ 비커스 시험은 다이아몬드 피라미드 경도시험이라고 하며, 피라미드형상의 다이아몬드 압입자를 1～120㎏의 하중으로 압입한다. 비커스 경도값은 다음공식으로 구한다. 여기서 P는다.

공학/기술| 2024.10.21| 7페이지| 3,000원| 조회(143)

열처리, 금속현미경, 경도측정, 기계공작실험, 연마방법, 시편의 열처리

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[기계공작실험]연마방법, 시편의 열처리, 경도측정 및 금속현미경 관찰

연마방법, 시편의 열처리, 경도측정 및 금속현미경 관찰 1. 실험 기구 및 장치 가. 사용 재료 1) 전기로(40kw), 로크웰경도기(150kgf), 금속현미경, 연마기, 비커스 경도계, 고주파 가열로(40kw) 나. 사용 재료 1) S45C(ø16×30m/m) 2. 실험 방법 가. 시편연마(specimen grinding) 에멀리 페이퍼(emerry paper) 600번에서 시작하여 1200번까지 단계적으로 연마작업을 한다. 1) 에멀리 페이퍼 600번을 유리판 위에 놓는다. 2) 연마지에서 한 방향으로 균일한 힘을 시편에 주면서 연마한다. 3) 한 방향으로 600번 에멀리 페이퍼에 의한 scratch만 시편 표면에 보일 때까지 계속 연마한다. 4) 다음번 연마지를 놓고 600번 scratch와 직각방향ㄴ이 되도록 앞의 방법과 같이 연마한다. 5) 위와 같은 방법으로 800, 1000, 1200번까지 연마한다. 나. 경도측정 Rockwell 경도기를 이용하여 경도를 측정한다. 1) 시편의 경도에 따라 하중 및 누르개를 결정한다. (열처리 된 시편 : C scale, 150kg, 다이아몬드 누르개) (열처리 안된 시편 : A scale, 60kg, 다이아몬드 누르개) 2) 앤빌 위에 시편을 놓는다. 3) 앤빌 핸들을 돌려서 눈금판의 작은바늘이 빨간점에 오도록 한다. 4) 앤빌 핸들을 조금 더 돌려서 긴바늘이 12시방향 근처에 오도록 한다. 5) 핸들 아래쪽에 있는 눈금판 조절기를 사용하녀 긴바늘을 set선에 맞춘다. 6) 시험기의 오른쪽 하단에 있는 빨간 하중버튼을 누른다. 7) 시험기 중앙에 위치한 램프의 불이 꺼진 후 계기판의 숫자를 읽는다. 다. 정마(polishing) 정마기(polishing M/C)를 사용하여 정마한다. 1) 정마기 정면에 부착된 전원스위치를 ON시킨다. 2) 물통을 사용하여 원판표면에 물을 지속적으로 뿌려준다. 3) 시편표면에 연마체를 조금 묻힌다. 4) 시편의 아랫부분을 잡고 균등한 힘을 가하며 원판표면에 가볍게 접촉시킨다. 5) 시편 면에 scratch가 완전히 제거 될 때까지 정마작업을 계속한다. 6) 완전히 정마된 시편을 흐르는 물에 깨끗하게 씻는다. 라. 부식 금속조직을 보기 위해서 완전히 정마된 시험편을 부식시킨다. 1) 정마가 끝난 시편을 집게에 물린 후 시편을 흐르는 물에 씻는다. 2) 물에 씻은 시편을 알코올에 담근다. 3) 알코올에서 꺼내어 부식액(Nital 용액)에 담근다. 4) 정마된 표면이 우윳빛과 같이 뿌옇게 흐려질 때까지 부식액에 담근다. (이 때, 열처리 후의 시편은 빨리 부식되므로 부식이 과하게 되지 않도록 주의한다.) 5) 집게로 부식액에서 시편을 꺼내어 흐르는 물에 씻는다. 6) 물에 씻은 시편을 다시 알코올에 담근 후 정마된 표면이 적당히 부식되었는지 확인한다. 7) 부식이 덜 되었다면 3～6을 다시 반복한다. 8) 부식이 완료되면 시편을 드라이어로 완전히 건조시킨다. 마. 현미경관찰 금속현미경으로 보통 약 400배에서 금속조직을 관찰한다. 1) 시편을 부식된 면이 아래로 오도록 하여 현미경의 시편대 위에 놓는다. 2) 대안 렌즈와 대물 렌즈를 사용하여 배율을 조정한다.(보통 400배) 3) 현미경 밝기 조절기의 tm위치를 조절하여 램프의 밝기를 알맞게 조절한다. 4) 현미경의 오른쪽에 위치한 조동나사와 미동나사를 조절하여 시편의 상을 선명하게 맞춘다. 5) 현미경 시야에 나타난 조직의 특징을 관찰한다. 바. 열처리 (소입 / Quenching) 전기로에서 시험편을 담금질한다. 1) 전기로의 컨트롤러에 있는 전원스위치를 ON시킨다. 2) 전기로의 컨트롤러에 있는 온도조절기의 바늘을 840 DEGC에 맞춘다. 3) 전기로의 온도가 설정온도로 상승할 때까지 기다린다. 4) 설정온도가 유지되면 유지시간을 준다.(직경 1인치당 1시간) 5) 유지시간이 되면 석면장갑을 끼고 집게를 집는다. 6) 로문을 열고 집게를 사용하여 시편을 빠른 시간 내에 열처리 기름이나 물에 담궈 냉각시킨다. 7) 냉각된 시편을 꺼내어 첫째주와 같은 순서와 방법으로 연마, 경도 측정, 정마, 부식, 현미경 관찰을 한다. 사. 열처리 후의 금속조직 및 경도측정을 위해 (1)～(5)번을 반복 작업한다. 3. 실험 결과 가. 경도 측정 1) 열처리 전 ? A scale - 첫 번째 측정값 : HRA 58.2 - 두 번째 측정값 : HRA 60.0 → 평균값 : HRA 59.1 2) 열처리 후 ? C scale - 첫 번째 측정값 : HRC 57.0 - 두 번째 측정값 : HRC 57.0 → 평균값 : HRC 57.0 3) 결과비교 열처리 전 경도는 HRA 59.1이고, 열처리 후 경도는 HRC 57.0이다. 두 값의 측정기준(scale)이 다르므로 아래의 환산표를 참조하여 같은 기준으로 환산한다. 표를 참조했을 때, HRA 59.0 = HRC 17.0이고, HRA 60.5 = HRC 20.0이다. 따라서 비례관계를 이용하면 HRA`59.1`=`HRA`59.0`+` {HRA`59.1`-`HRA`59.0} over {HRA`60.5`-`HRA`59.0} TIMES (HRC``20.0`-`HRC``17.0)= HRC17.0 + HRC0.2 = HRC17.2 가 성립한다. 따라서 열처리 전 경도는 HRC 17.2이고, 열처리 후 경도는 HRC 57.0이므로, 열처리 전과 비교했을 때 열처리 후에 경도가 약 3.3배 증가했음을 알 수 있다. 나. 현미경 조직 관찰(현미경 조직을 그릴 것) 열처리 전 열처리 후 1) 결과 분석 열처리 전의 사진을 보면 하얀색으로 보이는 부분과 검게 보이는 부분이 확연하게 구분된다. 하얗게 보이는 부분이 페라이트(ferrite)이며, 검게 보이는 부분이 펄라이트(pearlite)이다. 펄라이트는 페라이트와 시멘타이트로 이루어진 결정 조직인데, 강도와 경도가 높다. 페라이트는 펄라이트와는 달리 아주 연한 조직이며, 전성과 연성이 크다. 페라이트는 질산으로 부식시키면 착색이 되지 않기 때문에 흰색 조직으로 나타난다. 열처리 후의 사진을 보면 하얀 부분과 어두운 부분이 고르게 섞여있다. 이 조직을 마텐자이트(martensite)라고 하며, 현미경으로 봤을 때 침상조직으로 관찰된다. 열처리를 통해 급랭하는 과정에서 오스테나이트가 실온에서 안정한 alpha철과 시멘타이트로 구성되는 조직으로 변화하는 변태가 일부 저지되어 마텐자이트 조직으로 변화된다. 마텐자이트 조직은 강철의 조직 중에서 매우 단단한 조직이다. 열처리 전후의 사진을 비교해 보았을 때 흰색 덩어리가 확연하게 구분되는 열처리 전 사진에 비해 열처리 후 사진에서는 흰색 부분과 어두운 부분이 고르게 분포되어있는 것을 볼 수 있다. 실습시간이 부족하여 선명한 조직구조 사진을 얻지는 못하였지만, 열처리에 의해 전체적으로 조직이 변화하였음을 관찰할 수 있다. 4. 토의 사항 가. 실험 고찰 1) 문제점 실습시간이 충분하지 못하여 정마작업을 충분히 하지 못하였다. 2) 개선 방법 면 전체를 정마하는 것이 아닌 일부분이라도 집중적으로 정마하여 경면을 얻어낸다. 이후 현미경 관찰시 이 부분을 찾아내어 관찰한다. 3) 개선 사항 ① 열처리시 온도에 따른 냉각곡선의 상태에 대하여 논하라 열처리시 온도는 철-탄소 상태도를 참고하여 결정하게 되는데, 먼저 재료의 탄소량을 파악한다. 본 실험의 경우 S45C를 사용하였으므로 탄소량이 0.4～0.5%인 탄소강이다. 이 지점에서 위로 수직되게 선을 그으면 변태시선인 A3선(아래 그림에서 G와 O를 잇는 선)이 나타나게 되는데, 이 선과 수직되게 그은 선이 만나는 지점의 온도에서 30～50도정도 더해준 값인 840도 정도가 소입을 위한 온도가 된다. 이 상태에서 냉각을 시킬 때 서서히 냉각시키게 되면 마텐자이트 조직과 펄라이트 조직이 함께 관찰될 것이며, 따라서 급랭을 통해 펄라이트 조직이 형성되지 못하고 마텐자이트 조직만 남을 수 있게 해 주어야 한다. ② 원소재의 경도는 얼마이며, 현미경조직은 어떤가? 열처리 전 원소재의 경도는 HRA 79.1, 또는 HRC 17.2이며, 현미경조직은 검은색 부분인 펄라이트와 하얀색 덩어리부분인 페라이트가 명확하게 구분된다. ③ 소입한 소재의 경도는 얼마이며, 현미경조직은 어떤가? 소입을 마친 소재의 경도는 HRC 57.0이며, 현미경조직은 흰색 부분과 검은색 부분이 균일하게 섞여 얇은 선을 그리는 침상조직, 즉 마텐자이트가 관찰된다. ④ 강의 급냉조직에 대해 논하라. 강의 온도가 A1 변태선(공석변태선) 이상으로 올라가게 되면 펄라이트 조직이 오스테나이트 조직으로 변화된다. 이 상태에서 강을 A1점 바로 위에서부터 급랭시키게 되면 오스테나이트가 펄라이트 조직을 돌아갈 시간적 여유가 없게 되고, 마텐자이트 조직이 생성된다. 이 마텐자이트 조직은 경도가 매우 큰 조직인데, 강의 냉각속도가 느릴 경우 오스테나이트의 일부가 펄라이트 조직으로 되돌아가기 때문에 급랭시켰을 경우에 비해 경도가 오르지 않게 된다. 따라서 소입과정에서 강의 온도를 A1점보다 30～50도 정도 더 높인 뒤 재빨리 꺼내어 급랭시킴으로써 경도가 높은 마텐자이트 조직으로 된 강을 얻을 수 있다. ⑤ 금속의 미세조직과 경도의 관계를 논하라. 금속의 미세조직에는 페라이트, 펄라이트, 마텐자이트 정도를 알고 있는데, 이 중 마텐자이트 조직이 가장 단단하다는 것, 그리고 페라이트가 가장 연하다는 것을 알고 있다. 수치적으로 봤을 때, 마텐자이트의 경도치는 hv 800, 펄라이트의 경도치는 hv 240이며, 페라이트의 경도치는 hv 80 정도이다. 또한, 같은 조직이라도 조직이 더 미세할수록 경도는 높아진다.

공학/기술| 2024.10.21| 7페이지| 3,000원| 조회(159)

금속현미경, 경도측정, 기계공작실험, 연마방법, 시편의 열처리

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[일반생물학실험]세포 배양

세포 배양1. 실험 목적가. 세포의 계대배양법에 대해 알아본다.나. 사용되는 시약의 용도와 세포를 세는 방법을 익힌다.2. 실험 이론 및 원리가. 계대 배양새로운 배양접시에 옮겨 세포의 대(代)를 계속 이어서 배양하는 방법1) 유도기(lag phase)- 세포의 수가 증가하지 않는 초기상태- 새로운 배지에 접종하여 배양할 때 배지에 적응하는 시기- ATP, 필수적인 보조인자 등 세포가 새로운 환경에서 증식하는데 필요한 각종 효소 단백질을 생/합성하는 시기2) 증식기(Exponential(log) phase)- 세포가 대수적으로 증식하는 시기로 세대 시간, 세포의 크기가 일정한 시기- 모든 세포가 동시에 분열하지 않기 때문에 생장곡선은 부드러운 곡선- 증식속도는 배지의 영양, 온도, 수분 등의 환경 인자에 의해서 결정- 세포의 생리적 활성이 가장 강한 시기3) 정상기(stationary phase)- 세포 수는 일정하게 유지되고 총 세포 수는 최대가 되는 시기- 일부 세포가 사멸하고 다른 일부의 세포는 증식하여 사멸 수와 증식 수가거의 같다.- 영양물질의 고갈, 대사생산물의 축적, 산소공급의 부족 등 부적당한환경이 되어 세포수가 증가하지 않음4) 사멸기(death hase)- 세포수가 감소하는 시기- 영양분 고갈과 미생물의 대사노폐물로 인해 생육에 최고로 열악한 환경- 영양분이 없어진 미생물은 영양분을 얻기 위해 자기 몸의 성분을 각종 가수분해 효소를 이용해 분해하여 영양분으로 사용하는 시기나. 세포배양의 필요조건1) 수분의 조절우리가 원하는 유효미생물을 왕성히 번식시키기 위해서는 미생물을 배양시키고자 하는 모든 재료의 수분함량을 70% 필요.2) 공기의 유통대부분 균과 세포는 호기성으로 공기의 유통이 양호해야 번식이 왕성.3) 온도대부분의 미생물과 세포는 생육적온 20～40℃이나 유효미생물은 고온균으로 40 ℃ 이상의 고온에서 번식이 활발하고, 유해미생물은 저온균으로 40 ℃ 이하의 저온에서 많이 활동하기 때문에 40 ℃ 이상의 온도를 유지한다.4) 양분미생물과 세포들은 그들이 필요로 하는 양분을 공급하여야만 활동가능하고 필요 물질의 생성과 노폐물의 분해작용이 가능.다. cell countingX × 2 ÷ 4 = YX : 세어진 세포의 총 숫자(Counted number of cells using hemacytometer)Y : 최종 계산된 tube 안의 세포 농도(Calculated number of cells)(×2 : tryphan blue로 1/2 희석, ÷4 : hemacytometer 중 4부분의 평균)계산된 Y×10 ^{4} cells/㎖이 tube안 세포의 농도3. 실험 기구 및 시약가. 실험 시약1) Trypsin(트립신) : 부착Cell을 Flask 바닥에서 떼어내기 위한 시약.2) PBS(phosphate buffered saline) : 배지에서 성장한 Cell중 변성된 단백질을 제거.3) HBSS(hank's balanced salt solution) : 생리식염 완충액은 체내와 유사한 삼투압 균형을 가지며 완충 작용하는 용액. 즉, Serum(혈청) 제거 (serum -영양분, cell분리 작용을 저해)4) Trypsin-EDTA가 작용을 잘 하도록 하기 위해서 (세포 수를 세기 위해)-> Trypsin-EDTA는 세포에게는 독하므로 DMEM으로 중화시켜준다.5) Trypsin-EDTA : cell과 dish 표면 간의 상호작용을 제거하는 단백질 분해효소.6) Trypan blue : 짙은 청색이며 단백질에 강하게 결합하는 생체염색용 산성의 아조색소.7) DMEM(+) : Dulbecco라는 사람이 만든 것으로 동물세포 배양용 배지이고 가장 일반적으로 사용되는 동물세포 배양용 배지이다. DMEM(+)속의 Serum(FBS(fetal bovine serum),세포배양에 사용되는 혈청)이 Trypsin의 활성 ,억제 또는 중단 시킨다.4. 실험 방법가. 실험 과정1) DMEM(+)을 석션해준다.2) HBSS 10㎖를 넣어주고 살살 흔들어 cell washing 시킨 후 제거한다.3) T-EDTA 2㎖를 넣어주고 인큐베이터에 2～3분 보관한다.4) DMEM(+) 5㎖로 dish를 기울여 쓸어내리면서 바닥에 붙어있는 cell을 다 떨어뜨린다.5) tube에 옮겨서 1500rpm 원심분리 3분 해준다.6) 원심분리가 끝난 후, 윗부분의 기포를 먼저 제거하고 기울여서 배지를 모두 제거한다.7) 새 DMEM(+) 2㎖을 넣어 바닥에 있는 cell을 풀어준다.8) 96well 칸 하나에 trypan blue 10㎕와 cell용액 10㎕을 넣어 섞어준다.9) 8번 용액 10㎕을 hemocytometer에 넣어주고 cell counting해준다.10) 새 100파이 dish에 새 DMEM(+) 10㎖를 넣어주고 적정량의 cell을 넣어 살살 흔들어준 후, 인큐베이터에서 배양한다.5. 실험 결과가. 결과 분석hemacytometer로 세포 수를 확인하고 기록하였다. 실험결과는 아래와 같다.세포 수 세기1사분면2사분면3사분면4사분면총 세포 수86개77개98개89개352개한 cell 당평균 세포 수X × 2 ÷ 4 = Y(X : 세어진 세포의 총 숫자 / Y : 최종 계산된 tube안의 세포 농도)* ×2 : 0.4% Trypan blue 20ul + cell solution 20㎕이므로 20㎕에서 40㎕으로 희석* ÷4 : hemacytometer 중 4개의 네모칸352 × 2 ÷ 4 = 176개1㎖ 당평균 세포 수176 ×10 ^{4} 개/㎖실험 결과인 1㎖당 평균 세포 수는 176 × 104 개가 나왔다.6. 토의 사항가. 실험 고찰본 실험은 세포 배양실험으로서, 정확히 말하면 계대배양 실험으로 세포의 성장 주기와 세포배양법을 익히고 hemacytometer를 사용하여 세포수를 계산하는 것이다. 지금까지 해왔던 화학실험이 아닌, 생물 실험에 가까워서 생소하였다.. 실험 방법은 첫 번째로, 37℃

자연과학| 2024.09.24| 6페이지| 2,000원| 조회(238)

Cell Culture, 일반생물학실험, biology

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