2008-04-06
org.kosen.entty.User@4a63904a
김주호(xgss)
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장차 초등교사가 되고자 준비하는 학생입니다.
수업시간에 구리와 철을 가열했을때 왜 구리가 더 늘어나는지 궁금증이
생겨서 물리학, 화학 책을 보았습니다만 구리의 열팽창 계수가 철에 비해
더 크기 때문에 더 늘어난다는 설명밖에는 없었습니다. 정말 알고 싶은 것은
왜 구리와 철의 열팽창 계수가 차이가 나는지인데요.. 교사용 지도서
에도 없는 내용이고 답을 구할데가 없어서 여기에 질문을 남깁니다.
간단히라도 설명해 주시면 정말 감사하겠습니다..
(구리가 외곽 전자가 더 많아서 철과 같은 에너지를 받았다고 할 경우 전자들
이 더 많이 진동을 할 것이다 라는 어설픈 생각에 머무르고 있습니다)
- Fe
- cu
- thermal
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답변 3
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답변
안길홍님의 답변
2008-04-10- 1
쉬운 문제 같으면서 간단히 답이 될것 같지 않은 문제 이며, 또한 학생이 알아 듣도록 설명하여 주는 것이 더욱 중요 할 것같아서 첨부file을 올려드리니 참고하세요. -
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안길홍님의 답변
2008-04-07- 0
금속의 구조에서 보통 입자가 조밀하게 모여서 이루어 지며, 전자가 원자핵과 함께 입자내에 들어가는데, 구리,금,은은 전자와 원자핵이 분리되어 입자를 형성하고 금속 구조를 이루고 있습니다. 첨부 자료를 보시면 알 수 있습니다. 그래서 구리,금,은은 전기가 잘 통하며, 연성으로 가공하기가 쉽고,열을 쉽게 전달하는 열전자의 이동이 용이합니다. 그러나 철은 입자에 전자가 묶여 있기 대문에 구리보다 이러한 성질에서 뒤 떨어 진다고 볼 수 있습니다. 그리고 금속이 늘어날려면 외부에서 열을 받아 (최종의 열)-(자체가 가질수 있는 열) 의 차이가 늘어 날 수있는 효율에 이바지 하는데 자기가 감당 할 수 있는 온도에서 그 비율을 구리가 24.4 라고 하였을 때 철은 25에 해당 하므로 열을 더 많이 더 오래 자체 지닐 수 있습니다. 그만큼 늘어나는데 이바지하는 열이 적어 진다고 할 수 있겠지요. 쉽게 말하여서 열에 오래 견딘다는 것입니다. 그 만큼 늦게 늘어 난다는 것 입니다.다시 말하면 물을 100lt를 부어야 하는데 구리 그릇은 40lts짜리고, 철그릇은 50Lt 짜리이므로 구리그릇은 60lt가 넘칠 것이고, 철그릇은 50lt가 넘칠 것입니다. 이 넘치는 물이 즉 여유분이 열팽창에 기여하게 되는 것입니다. 따라서 구리쪽이 더 많은 여유분으로 열팽창에 기여하므로 더 늘어 나겠지요. -
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김희연님의 답변
2008-04-08- 0
>장차 초등교사가 되고자 준비하는 학생입니다. > > > >수업시간에 구리와 철을 가열했을때 왜 구리가 더 늘어나는지 궁금증이 > > > >생겨서 물리학, 화학 책을 보았습니다만 구리의 열팽창 계수가 철에 비해 > > > >더 크기 때문에 더 늘어난다는 설명밖에는 없었습니다. 정말 알고 싶은 것은 > > > >왜 구리와 철의 열팽창 계수가 차이가 나는지인데요.. 교사용 지도서 > > > >에도 없는 내용이고 답을 구할데가 없어서 여기에 질문을 남깁니다. > > > >간단히라도 설명해 주시면 정말 감사하겠습니다.. > > > >(구리가 외곽 전자가 더 많아서 철과 같은 에너지를 받았다고 할 경우 전자들 > >이 더 많이 진동을 할 것이다 라는 어설픈 생각에 머무르고 있습니다) > 쉽고도 어려운 질문이라고 생각합니다. 일반물리전공자들이 좀더 쉽게 설명해주실수 있지 않을까요. 기본적으로 재료의 열팽창은 온도에 따라 원자간 평행거리가 변할때 발생하는 현상이고, 평행거리는 원자간 포텐셜 에너지에 의해서 결정됩니다. 특히 열팽창은 원자간의 포텐셜에너지 항목중에서 비대칭성을 유발하는 인자(anharmonic term)에 의해 주로 결정되는것으로 알고 있습니다. 결국, 포텐셜에너지에서 이 인자는 원자핵과 전자들과의 상관관계에 의해서 결정되는 것이므로 재료마다 다를수밖에 없겠지요. 좀 더 들어가면, 이온들과의 쿨롬력, 전자들간의 상호작용, 원자핵들간의 상호작용 등 주로 3가지 요인에 의해서 각 재료들의 포텐셜 에너지가 결정된다고 알려져 있습니다. 참고문헌 C. Kittel, “Introduction to solid state physics“