과학기술7 - 진공, 부르동관, 열전대 게이지

#진공

* 진공: 물질이 없는 비어있는 상태

 - 완벽한 진공은 불가능하므로 현재는 대기압(1기압)보다 압력이 낮은 상태를 주로 지칭함

* 토리첼리의 진공: 한쪽 끝이 막힌 관에 유체를 채운 후 기포가 들어가지 않도록 거꾸로 세웠을 때, 관 윗부분에 유체가 존재하지 않는 빈공간을 의미하는 말

 https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5741374&ref=y&cid=60217&categoryId=60217

 - 이를 통해 대기압이 수은 기둥 76cm를 들어 올릴 힘과 같다는 것이 밝혀짐

 * 수은의 밀도는 물의 밀도의 13.6배이므로, 관속의 수은과 같은 무게를 얻기 위해선 수은에 비해 13.6배의 물의 부피가 필요함. 따라서 대기압이 들어올릴 수 있는 물의 최대치는 10.3m(13.6 x 0.76m)

 “기압계에서 나타나는 현상은 빨대로 콜라를 마실 때 나타나는 현상과 비슷하다. 잔 속에 박힌 빨대를 빨면 빨대 내의 압력이 줄어들어서 빨대 속으로 콜라가 올라와서 마실 수 있다. 즉 콜라를 직접 빨아 마신 것이 아니라 상대적으로 커진 외부의 대기압이 콜라를 밀어 올렸기 때문에 마실 수 있다. 만약 대기압이 작용하지 못하도록 교묘하게 장치하면 마치 한 쪽 빨대 끝을 마개로 막은 것처럼 아무리 힘껏 빨아도 콜라를 마실 수 없다.

 이러한 원인을 이해한다면 진공펌프로 물을 10.3m 이상 퍼올릴 수 없는 이유를 알 수 있다.”

  (폴 휴이트(2003), 엄정인, 김인묵, 박홍이, 정광호 역, 『수학없는 물리』, 홍릉과학출판사, p.236)

관련한 기체 밀도 표

기체	밀도(g/L)
공기   0℃	1.29
공기 10℃	1.25
공기 20℃	1.21
공기 30℃	1.16
수소	0.09
헬륨	0.178
질소	1.25
산소	1.43
이산화탄소	1.98

* 참고 웹사이트

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5741377&cid=60217&categoryId=60217

 - 진공 / 물리학백과

#부르동관

* 부르동관: 탄력성이 있는 금속판으로 만든 것으로, 단면이 타원 또는 편평한 관을 구부린 후 한쪽 끝을 밀폐한 관

 - 이 관의 다른 끝에 압력을 끌어들이면 해당 구부린 정도가 펼쳐지면서 원호의 곡률반경이 변하는데, 이를 토대로 압력을 측정할 수 있음 = 부르동관 압력계

 - 관 속에 알코올 또는 에테르와 같은 액체를 채워 액체의 팽창을 이용해 온도계로도 사용 가능함

* 참고 웹사이트

https://www.wika.co.kr/landingpage_bourdon_tube_pressure_gauge_ko_kr.WIKA

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=582830&cid=42328&categoryId=42328

- 부르동관 압력계

* 참고: 아네로이드 기압계

 - 접시 모양의 금속판 2장을 대칭으로 연결하여 내부를 진공으로 만든 후, 대기압의 변화에 따른 금속판의 변화를 토대로 기압을 측정하는 기구

자세한 건 아래 링크 참조

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5827006&cid=64656&categoryId=64656

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1170412&cid=40942&categoryId=32227

http://www.allforlab.com/pdt/3depth/020030001 - 판매하는 곳 (6만원 ~ 30만원)

#열전대

- 열전대: 서로 다른 종류의 금속의 양끝을 연결한 후, 양 끝에 온도를 달리 해주면 온도차에 비례해 전위차가 발생(제베크 효과)하고 이것을 온도측정에 이용한 것

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1261890&cid=40942&categoryId=32227

- 열전대 게이지(=열전대 진공계): 열전대 현상을 활용한 압력 측정계. 진공도를 측정하고자 하는 곳에 열전대를 놓고서 온도를 가열하여 압력을 측정하는 것

https://youtu.be/GWfRuur0jrk

 - 원리 영상

 

* 제베크 효과: 양쪽 끝에 온도차를 주면 기전력(전위차)이 생기는 현상

   - 반대는 펠티에 효과(전류에 따라 온도차가 발생하는 것)

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=4390106&cid=60217&categoryId=60217

https://youtu.be/Mki_dJLoDZw

 - 제베크 효과와 펠티에 효과 실험

* 참고 웹사이트

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2301947&cid=60227&categoryId=60227

 - 열전쌍 진공계