[자연과학] 일반물리학실험 - 물질의 비중 측정

일반물리학실험 - 물질의 비중 측정 실험 목적 Archimedes의 원리를 이해하고 Jolly의 용수철저울을 사용하여 고체와 액체의 비중을 측정한다. 실험 원리 온도 T`C에서의 물질의 밀도와 4`C에서의 순수한 물의 밀도 ()의 비를 그 물질의 T`C에서의 비중이라 한다. 비중은 단위가 없는 무차원의 값이다. 어떤 물체의 무게를 W, 그 물체와 같은 부피를 가진 온도 T에서의 액체의 무게를 , 이 온도에서의 액체의 비중을 이라고 하며 ㄴ그 물체의 비중S는 다음과 같이 구할 수 있다. (식 13.1) 한편, 밀도 또는 비중을 측정하기 위한 편리한 방법은 다음에 주어진 Archimedes의 원리를 이용하는 것이다. `어떤 물체를 액체 속에 담그면 그 물체는 물체의 부피에 해당하는 액체의 무게만큼의 힘을 연직 방향으로 받게 된다.` 이 힘을 부력이라 부른다. (1) 고체의 비중 Jolly의 용수철저울에 용수철 상수k인 용수철에 질량이 m이고 부피가 V인 물체를 매달았을 때 용수철의 길이가 에서 만큼 늘어났다면 물체의 무게는 다음과 같다. (식 13.2) 그리고 물체를 온도 T`C인 물에 담갔을 때 용수철이 만큼 늘어났다면 (식 13.3) 이다. 그러므로 식 (13.2), (13.3)에 의해 부력에 해당하는 물체와 같은 부피의 물 무게 는(식 13.4) 이다. 그러므로 물체의 비중 S는 식 (13.1)에 의해 (식 13.5) 가 된다. 여기서 는 T`C에서의 물의 비중이다. (2) 액체의 비중 앞의 물체를 물이 아닌 다른 임의의 액체 속에 담갔을 때 용수철의 길이가 만큼 늘어났다면(식 13.6) 가 된다. 여기서 은 액체의 밀도이다. 그러므로 식 (13.2)와 (13.6)으로부터 물체와 같은 부피의 액체 무게 은 (식 13.7) 이다. 그러므로 (식 13.8) 이고, 양변을 4`C에서의 순수한 물의 밀도로 나누어 주면 임의의 액체의 비중 은 다음과 같다.(식 13.9) 실험 기구 및 재료 Jolly의 용수철저…
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