철의무게를 구하는 공식을 위해 비중에 대해 몇번 포스팅 했었는데요 :)
여러종류의 금속에 대한 비중이 궁금해져서 정리를 해봤습니다.
비중에 대해서 우리 복습하는 의미로 한번더 알아보면 아래와 같죠,
비중 Specific gravity
비중이란 물질의 고유 특성으로서 기준이 되는 물질( 액체 -> 1기압 / 4도씨 / 물, 기체 - 20도씨 공기 )의 밀도에 대한 상대적인 비율을 나타내는 겁니다. 쉽게 말하면 액체를 기준으로 할때는 1기압 4도씨의 물의 비중을 1.0으로 약속하고 이 기준에 대한 기타물즐의 상대적 비율이 비중입니다.
비중을 측정하는 방법은 부피를 확인 할 수 있는 눈금이 그려진 용기에 자체 무게를 측정하고 비중을 조사할 액체를 채운 후 무게를 측정 마지막으로 그 용기의 증류수(물)를 채워 무게를 측정해 측정하고자 하는 액체의 무게와 비교하면 됩니다.
동일한 부피의 증류수(물)와 알고싶은 액체를 비교한 순순한 비율 입니다.
식으로 나타내면, 비중 = 물체의 (밀도)무게 / 물체와 같은 부피의 4도씨의 물의 (밀도)무게 정도로 볼 수 있습니다.
아주 유명한 이야기가 있습니다.
아르키메데스의 원리(부력)
갑자기 왜 부력을 얘기할까요? 금속의 비중값을 계산하기 위해서는 부력을 알아야 합니다.
아르키메데스가 물이가득찬 욕조에 들어가자 자신의 무게만큼 물이 흘러 넘치는걸 보면서 알게된 원리인 부력
여기서도 물이 기준이죠? 언제나 기준이되는 1기압 4도씨의 물!
와은 왕관이 진품인지 알아내기 위해 아르키메데스에게 의뢰를 했고 욕조에서 나오면서 유레카르 외쳤습니다.1. 왕관이 모두 순금으로 되었다면 왕관과 순금 덩어리를 넣어 넘친 물의 부피는 같아야 한다.2. 만약 와관에 은이 섞여있다면 왕관을 넣어 넘친 물의 부피는 순금덩어리를 넣어 넘친 물의 부피보다 클 것이다.
밀도는 = 질량(M) / 부피(V) [g/cm3]
유체속에 들어가 멈춰있는 물체는 중력과 반대의 방향으로 힘을 받고 있습니다. 이 힘의 크기는 물체를 액체상태로 변했을때의 작용하는 중력과 같습니다. 요약하면 물체의 부피에 해당하는 유체의 무게와 같다 입니다. 어렵지 않으시죠!?
금속의 비중
금속의 비중을 살펴보면,
여러분이 모두 알고계시는 주기율표에서 볼 수 있는 금속들 입니다.
용융점은 물질이 고체에서 액체상태로 변화가 일어날 때의 온도이고 비열은 물질읜 1g의 온도를 1도씨만큼 올리는데 필요한 열량 입니다. 여기서 단위까지 건드리면 더 복잡하니까 빼버리고...
자료가 필요하신 분은 아래 자료를 공유 드립니다.
금과 은의 비중을 보면 거이 2배가 차이나죠? 왕관이 순금인지 아닌지 알 수 있었겠죠?
그럼 금속의 비중은 어떻게 구한다?
비중 = 물체의 (밀도)무게 / 물체와 같은 부피의 4도씨의 물의 (밀도)무게 입니다.
과학시간에 실험해보신 기억을 더듬어 보면,
용수철게이지 / 수평계 / 시료(철, 구리 등) / 비이커 / 온도계 / 게이지고정판을 준비하고
1. 수평계와 용수철게이지 공정판을 사용해 용수철게이지가 지면에 수직으로 되도록 설치한다.
2. 용수철게이지 안에 원판을 0점에 맞춘 후
3. 용수철게이지의 스프링 고리에 시료를 달아 무게를 측정하고 (물체의 무게)
4. 비이커에 물을 담아 시료가 잠길 만큼 넣고 시료의 물속에서의 무게를 계산하여 기록한다.
(부력을 이용한 물체의 무게) - 위에 언급한것 처럼 " 유체속에 들어가 멈춰있는 물체는 중력과 반대의 방향으로 힘을 받고 있습니다.
이 힘의 크기는 물체를 액체상태로 변했을때의 작용하는 중력과 같습니다. 요약하면 물체의 부피에 해당하는 유체의 무게와 같다 입니다."
이 실험을 5회정도 반복해 평균값을 구하면 비중값을 알 수 있습니다.
하지만 우리는 실험도구가 없기때문에 그냥 첨부해드린 비중값을 보시면 됩니다.
끝 :)