[화학및 실험1] 1주차 결과보고서, 우리나라 동전의 밀도 측정

1. 실험 목적 및 이론 

    1) 밀도와 비중의 개념

    2) 메스실린더의 눈금 읽는 방법

    3) 유효숫자

          한국 유통 주화 현황

Ni의 밀도 : 8.90 g/ml, Cu의 밀도 : 8.94 g/ml Zn의 밀도 : 7.13 g/ml

2. 실험방법

1. 잘 말린 10원짜리 동전 5개의 질량을 잰다.
2.  메스실린더에 증류수를 적당하게 채운다.(1회 2회 각각 증류수의 양을 달리한다)
   (메스실린더를 기울여서 증류수를 천천히 흘려 넣는다. *기포가 생기지 않도록 주의)
3. 눈금을 정확히 읽는다.
   (Meniscus가 위치한 두 눈금 사이를 최대한 정확히 읽는다. 소수 첫째자리까지 기록)
4. 메스실린더에 동전 5개를 핀셋을 이용하여 천천히 넣는다.
5.  증가한 눈금을 읽고, 증가량을 구한다.
   (Meniscus가 위치한 두 눈금 사이를 최대한 정확히 읽는다.)
6. 같은 실험을 1회 더 반복하여 결과를 확인한다. (1회 2회 각각 증류수의 양을 달리한다)
7. 잘 말린 동전 8개로 같은 실험을 한다. (반복한다)
8. 잘 말린 50원짜리 동전 5개, 8개로 같은 실험을 한다. (반복한다)

3. 기구와 시약

100ml 메스실린더(mass cylinder), 핀셋, 증류수, 동전(10원:8개, 50원:8개)

4.실험결과 

 4-1.

10원 주화의 평균 밀도 : 8.31 g/ml

50원 주화의 평균 밀도 : 8.61 g/ml

4-2.[관찰과 결과 분석]

1) 실험 결과에 의한 각 동전의 밀도를 구하였을 때 각 실험의 1회와 2회 사이에 밀도 값이 다른 이유에 대해서 설명하시오

• 첫번째로, 실험조건이 다를 수 있다. 실험 1회와 2회에서 사용된 동전의 종류나 크기, 무게등이 다를 수 있다.
  두번째로, 실험 환경이 다를 수 있다. 실험1회와 2회 실험자가 달랐으며 초기에 동전을 넣지않은 물의 부피도 1회,2회 서로 달랐다. 이렇게 실험하게되면 측정 오차가 다양하게 발생할수 있다.

2) 동전의 부피는 알려진 지름과 두께(강의자료의 조폐공사 공식자료 참고)를 이용하여 구하고, 조폐공사 공식자료의 질량을 이용하여 밀도(g/ml)를 10원, 50원 순으로 구하여라. 유효숫자는 3자리로 구하시오

• 질량 = 4.06 g
  부피 = (22.86/2)^2 x pi() x 1.60 mm^3
  부피/질량 = 밀도
  10원 주화 밀도 :  6.18 g/ml
• 질량 = 4.16 g
  부피 = (21.60)^2 x pi() x 1.60 mm^3
  부피/질량 = 밀도
  50원 주화 밀도 : 7.10 g/ml 

3) 동전을 구성하는 물질의 밀도와 비율을 이용해서 동전의 밀도(g/ml)를 10원, 50원 순으로 구하여라. 계산하라. 유효숫자는 3자리로 구하시오.

• (8.94 x 0.65) + (7.13 x 0.35) =
  10원 주화의 평균 밀도 : 8.31 g/ml

• (8.94 x 0.70) + (7.13 x 0.18) + (8.90 x 0.12) =
  50원 주화의 평균 밀도 : 8.61 g/ml

 

4) 실험을 통해서 얻은 밀도와 자료를 통해서 얻은 밀도의 차이가 나는 이유를 설명하시오.
(위 3가지 문제, 1), 2), 3)의 밀도가 서로 다른 이유에 대해서)

• 1)과 2),3)이 밀도가 차이나는 이유는 정밀하고 세밀하고 측정된 2),3)과 달리 1)은 동전이 오래되어 마모로 인한 질량손실, 실험자의 미숙으로 눈금을 보았을때 오차가 좀더 크게 발생하였을 것이다.
  2)와 3)의 밀도가 다른 가장 큰 이유는 합금 상태에서 금속의 배열이 달라지는 것이다 2)와 3)의 부피를 비교하면 부피의 크기는 2)가 더 크다. 이 이유는 각 금속의 크기가 다르기 때문에 금속이 합금하게 되면 배열이 바뀌게 되어, 처음의 두 순물질의 부피를 가가 더한 합이 합금이 된 물질의 부피와 다르게 된다. 모래알과 돌맹이의 부피를 각각 잰 것과 모래알, 돌맹이를 합친 부피가 다른 것과 마찬가지 원리이다.

  

출처 : https://www.komsco.com/kor/contents/54

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