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| 소개글 |
고체의 열팽창 |
| 요약 |
고체의 열팽창
[열에 의한 금속 막대의 길이 변화]
금속 막대의 한쪽 끝을 고정시키고 다른 쪽 끝을 평평한 받침대 위에 놓는다. 그리고 받침대와 금속 막대 사이에 가는 바늘을 놓고 그 바늘 끝에는 나무로 만든 바늘을 꽂아 눈금을 가리키게 한다. 그런 다음에 금속 막대를 가열하면, 눈금을 가리키는 바늘이 움직이게 되므로 금속 막대의 길이가 변한다는 것을 알 수 있다. 이처럼, 모든 금속 막대는 열을 가하면 길이가 늘어나고, 차게 하면 줄어든다. 또, 늘어나는 정도는 금속의 종류에 따라 다르며, 알루미늄→구리→철의 순서로 잘 늘어난다.
[선팽창률]
막대의 길이가 늘어나는 것을 선팽창이라고 하며, 물체의 온도가 1℃ 오를 때 그 길이가 늘어나는 비율을 선팽창률이라고 한다. 그리고 온도의 변화에 따라 늘어난 길이는 다음 식으로 구할 수 있다. 늘어난 길이=처음의 길이×선팽창률×온도의 변화. 예를 들어, 0℃의 철 10m를 가열하여 50℃로 올려 주면, 철의 선팽창률이 0.000013이므로 10×0.000013×50=0.0065(m)로서 6.5mm가 늘어난다.
[고체의 체적 팽창]
금속 막대에 열을 가하면 그 길이뿐만 아니라 굵기도 늘어난다. 금속 구슬과 이것이 겨우 통과할 수 있는 금속 고리를 준비하여, 금속 구슬을 가열한 뒤 금속 고리로 통과시켜 보면, 금속 구슬은 빠져나가지 못한다. 이는 금속 구슬이 열을 받아 그 부피가 늘어났기 때문이다. 그러나 금속 구슬을 식히면 부피가 줄어들어 다시 고리를 통과하게 된다. 이와 마찬가지로 금속 막대에 열을 가할 때에도 길이만이 아니라 굵기도 늘어난다. 그러나 굵기의 변화는 길이의 변화에 비하여 아주 작기 때문에 길이만 늘어난 것처럼 보이는 것이다. 금속 이외의 고체도 열을 가하면 부피가 늘어나는데, 그 변화 정도는 고체의 종류마다 다르다.
이와 같이 물체의 온도가 올라감에 따라 부피가 늘어나는 것을 체적 팽창이라고 하며, 그 늘어나는 정도를 체적 팽창률이라고 한다. 고체의 체적 팽창은 가로, 세로, 높이의 3방향으로 동시 |
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