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KAIST 일반물리학실험1 열역학

저작시기 2013.05 |등록일 2014.10.24 | 최종수정일 2015.09.15 한글파일한글 (hwp) | 7페이지 | 가격 1,000원

목차

1. Introduction

2. Theoretical Background
1) 열기관
2) 카르노 기관

3. Methods
1) Equipments
2) Procedure

4. Results

5. Discussion

6. Conclusions

7. References

본문내용

Theoretical Background
열기관
공학 및 열역학에서 열기관은 고열원에서 저열원 사이의 온도 차이를 이용하여 열에너지를 기계적 일로 변환하는 장치이다. 열은 고열원으로부터 저열원으로 이동하며, 이러한 과정에서 열은 일로 변환된다. 열기관은 가열된 가스의 팽창에 의해 힘을 얻는다. 주위환경은 저열원이며 상대적으로 차가운 공기를 공급하는데, 이는 열을 받아서 급속히 팽창하고 엔진의 기계적 움직임을 제공한다. 열기관이 하나의 사이클을 돌 때, 열기관이 한 일은 다음과 같다.

<중 략>

Discussion
이번 실험에서는 열기관에서 온도와 압력의 변화를 통해 열기관이 한 일과 열기관의 열효율을 계산해보는 실험을 하였다. 센서들과 컴퓨터의 DataStudio를 사용하여 실험을 하였는데 처음에는 찬 물에 열기관을 넣어놓은 상태에서 시작을 하고 A-B 과정을 만들기 위해서 200g의 추를 얹었다. 그리고 B-C 과정에서는 열기관을 뜨거운 물로 옮기는 조작을 가하였다. C-D 과정에서는 얹었던 200g의 추를 다시 제거하였고 D-E(=A) 과정에서는 다시 열기관을 찬 물로 옮겨주는 조작을 가해주었다. 여기서 A-B 과정과 C-D 과정은 등온 과정이고 B-C 과정과 D-E(=A) 과정은 등압 과정임을 알 수 있다.
실험을 해서 얻은 데이터를 분석할 때는 연속적인 값들을 측정해서 연속적인 값들로 위치-압력 그래프를 얻었다. 여기서 위치란 피스톤의 높이 변화를 알려주는 값이다. 데이터를 분석할 때는 연속 적인 값들 중에서 네 꼭짓점의 대푯값들을 가지고서 W와 Q의 값을 측정하였다. 그리고 압력 같은 경우에는 그래프에서 나타난 값들 같은 경우에는 대기압이 더해진 것이 아니어서 그 값을 더했다. 피스톤의 높이는 에도 0부터 시작해서 변화값을 나타내고 있기 때문에 가장 처음의 위치가 45mm인 점을 적용해서 높이를 구하고 피스톤의 반지름과 높이를 가지고 부피를 구하였다. 그리고 일을 구할 때는 각 과정별로 A-B 과정과 C-D 과정에서는 등온 과정이기 때문에 Q = W = nRTln(V2/V1)를 이용해서 Q와 W를 구하였고 B-C 과정과 D-E(=A) 과정 같은 경우에는 W = P(V2-V1)과 Q = nCpT를 이용해서 Q와 W를 구하였다.

참고 자료

Richard Wolfson, Essential University Physics volume1 second edition, Pearson, 2007 p14~p19
Halliday/Resnick/Walker, Fundamentals of Physics, John Wiley&Sons Inc, 2006 p15~p2
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