이 실험 소개
같은 양의 에너지를 공급해도 온도 상승은 같지 않습니다. 물과 비슷한 시료와 열용량이 더 낮은 재료를 비교하여 질량과 비열용량이 가열에 어떤 영향을 미치는지 살펴보세요. 온도계는 개략적인 표시이며, 정량적인 결과는 수치 판독값입니다.
학습 목표
- 다른 변수를 제어하면서 공급된 에너지가 온도에 미치는 영향을 조사하세요.
- 그래프와 수치 판독값을 사용해 예측을 검증하세요.
- 물리적 가정과 이 모델이 더 이상 적용되지 않는 조건을 설명하세요.
사용 방법
- 10.5 kg과 4200 J/(kg·K)을 사용합니다. 21 kJ를 공급하고 온도 상승이 10 K인지 확인합니다.
- 2곡선을 저장한 다음 2100 J/(kg·K)을 사용합니다. 같은 에너지를 공급했을 때의 온도 상승을 비교합니다.
- 3비열 용량과 공급 에너지를 일정하게 유지하면서 질량을 두 배로 늘립니다. 새로운 온도 상승을 예측합니다.
- 4초기 온도를 바꿉니다. 기울기가 바뀌나요, 아니면 절편만 바뀌나요?
모델
가정
- 비열 용량은 일정하고, 공급된 에너지는 모두 시료에 전달되며, 열 손실은 없다고 가정합니다.
- 이 모델은 현열에 의한 가열만 다룹니다. 예측 온도가 높더라도 끓음, 녹음 또는 온도에 따른 물성 변화는 포함되지 않습니다.
수업에서 해 보기
- Q1왜 1 K의 온도 상승은 1 °C의 온도 상승과 크기가 같나요?
- Q2비열 용량이 c = 900 J/(kg·K)인 물질 2 kg의 온도를 15 K 높이려면 에너지가 얼마나 필요한가요?
자주 묻는 질문
시료는 100 °C에서 끓나요?
상전이는 모델링되지 않습니다. 끓는점 부근의 물은 대신 상태 변화 실험을 사용하세요. 이 모델은 열용량이 일정하다고 가정해 외삽합니다.
열용량과 비열 용량은 어떻게 다른가요?
열용량은 시료 전체에 해당하며 단위는 J/K입니다. 비열용량은 킬로그램당 값이며 단위는 J/(kg·K)입니다.