분야
hwp2. 이론
3. 실험장치
4. 실험방법
5. 결과
6. 고찰
7. 결론
8. 부록
이번 실험에서는 실제로 널리 사용되는 온도 측정 방법에 대해 그 원리와 주의 점을 알아보고, 열전대를 이용하여 온도 측정 실습을 해보도록 한다.
2. 이론
1. 온도의 개념
물체의 차고 따뜻한 정도를 수량으로 나타낸 것으로 물리적으로는 거시적인 물체의 열평형 상태를 특징짓는 양이다.
- 경험적 온도
물체를 외계로부터 고립시켜 방치하면 아무런 변화도 일어나지 않는 열평형상태가 된다. 또한 두 물체를 열교환만 일어나도록 접촉시키면 더운 쪽의 물체에서 찬 쪽으로 열이 이동하며 물체의 상태가 변하지만, 시간이 경과하면 결국 열평형상태가 된다. 이때 두 물체의 온도는 같다고 하는데, 온도가 의미를 갖는 것은 열역학 제 0 법칙, 즉 3개의 물체 A, B, C가 있고 A와 B 및 A와 C가 서로 열평형에 있으면, B와 C도 서로 열평형에 있다는 법칙이 성립하기 때문이다. 어떤 물체 A를 온도계로 정하고 온도에 따라 변하는 A의 양을 t로 한다. 예를 들면 기체온도계의 경우는 일정한 부피의 기체의 압력, 수은온도계에서는 수은주의 길이, 저항온도계에서는 전기저항 등이다. A를 다른 물체 B, C, …와 열 접촉시켜 평형이 되었을 때의 t값을 측정하고 B, C, …의 온도로 한다. B와 C의 온도 t값이 같으면 위의 법칙에 따라 양자를 열 접촉시켜도 전혀 변화가 생기지 않는다. 즉, 서로 열평형상태에 있다. 각 온도계로 측정하는 양 t를 경험적 온도라고 한다. 경험적 온도는 각 온도계 고유의 양이므로 상호관계를 이루어야 한다. 이를 위해 1atm하에서의 얼음의 녹는점 또는 물의 끓는점 등 특정한 현상, 특히 숨은열을 수반하는, 상(相)의 변화가 생기는 온도를 온도의 정점으로 한다. 예를 들면 섭씨온도 눈금에서는 얼음의 녹는점을 0℃, 물의 끓는점을 100℃로 정한다. 이와같이 정점에서 온도계의 t값을 정해도 정점 사이를 등분한 눈금은 역시 각 온도계 특유의 것이다. 수은온도계에서는 섭씨 0˚와 100˚에서의 수은주 높이의 차를 100등분하지만, 이렇게 얻어진 눈금과 알코올온도계에 같은 방법으로 표시한 눈금은, 수은과 알코올의 열팽창 방법이 다르면 일치하지 않는다. 또한 어떤 온도계라도 한정된 범위에서만 사용할 수 있다. 따라서 각 물질의 성질에 따르지 않는 보편적인 뜻을 가진 온도인 절대온도를 생각하게 되었다.
