KR200431982Y1 - 부피측정기구 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 부피측정기구에 관한 것으로, 투명한 재질의 실린더, 눈금관, 피스톤으로 구성되어 있다. 본 고안에 따른 부피측정기구를 이용하면 모양이 일정치 않아 부피를 측정하기가 곤란한 물체의 부피를 간편하면서도 정확하게 측정할 수 있다.
부피측정기구, 메스실린더.

Description

부피측정기구 {Apparatus of measuring volume}
도 1은 본 부피측정기구의 사시도.
도 2는 본 부피측정기구의 정면도.
도 3은 본 부피측정기구의 또 다른 예를 나타내는 정면도.
도 4는 본 부피측정기구의 사용방법을 나타낸 정면도.
[도면의 주요 부호에 대한 설명]
10:실린더 11:눈금관 연결부위 11':눈금관 연결부위 내부
12:투입구 12':투입구 내부 13:최저수위 표시선
14:최고수위 표시선 15:최고수위 표시선
16:물 17:부피측정용 시료
20:눈금관 21:눈금관 하부 말단부위 22:눈금관 요철
23:눈금 24:눈금관 상부 말단부위
30:피스톤 31:피스톤 하부 말단부위
32:피스톤 요철 33:피스톤 하부 말단
본 고안은 부피측정기구에 관한 것으로, 상세하게는 물체의 정확한 부피를 정확하고 간편하게 측정할 수 있는 기구에 관한 것이다.
물체의 가장 기본이 되는 성질로는 밀도가 있으며, 밀도는 부피와 질량의 측정치로부터 산출해낼 수 있다. 밀도의 산출을 위해 물체의 부피와 질량을 측정함에 있어서, 질량은 널리 보급되어 있는 전자저울을 이용하여 상당히 정확한 수치까지 손쉽고 정확하게 측정할 수 있으나, 부피의 경우는 상대적으로 측정이 곤란하여 물체의 모양이 직육면체나 구와 같은 특정한 형태를 이루지 않는 이상 정확한 부피를 알아내는 데는 어려움이 따른다.
다양한 형태를 지닌 물체의 부피를 측정하기 위하여 기존의 메스실린더를 이용할 수도 있다. 그러나 메스실린더는 긴 원통의 형태를 이루고 있으므로, 원통의 넓이가 좁으면 미세한 부피를 측정할 수 있는 반면 큰 물체를 투입하는 것이 불가능하고, 원통의 넓이가 넓으면 큰 물체를 투입할 수 있는 반면 미세한 부피를 측정할 수 없는 문제가 있다.
본 고안의 목적은 모양이 일정치 않아 부피를 측정하기가 곤란한 물체의 부피를 간편하면서도 정확하게 측정할 수 있는 기구를 제공하는 것이다.
본 고안은 부피측정기구에 관한 것으로, 상세하게는 물체의 정확한 부피를 정확하고 간편하게 측정할 수 있는 기구에 관한 것이다.
본 고안의 부피측정기구는 도 1과 같이 실린더(10), 눈금관(20), 피스톤(30)으로 구성되어 실린더에 눈금관과 피스톤을 결합하여 사용하며, 전체가 투명한 재질로 이루어져 수위를 알 수 있도록 되어있다.
실린더(10)에는 투입구(12)와 눈금관 연결부위(11)가 있으며, 투입구에는 피스톤(30)을 눈금관 연결부위에는 눈금관(20)을 각각 결합시킬 수 있도록 제작되어 있다. 투입구(12)는 부피를 측정하고자 하는 물체 및 물을 넣거나 뺄 때 이용하므로, 넓게 제작하여 큰 물체를 투입할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 실린더에는 눈금관에 표시된 눈금(23)을 읽을 수 있는 수위에 대응되어 표시된 최저 수위를 나타내는 표시선(13)과 최고 수위를 나타내는 표시선(14, 15)이 새겨져 있다.
눈금관(20)은 가늘고 긴 관의 형태로 하부 말단부위(21)를 실린더의 눈금관 연결부위(11)에 결합하여 사용하며, 일정 간격으로 눈금(23)이 새겨져 있어서 부피를 측정할 수 있다. 눈금관의 상부 말단부위(24)는 물이 쉽게 넘치는 것을 방지할 수 있도록 상대적으로 넓게 제작되어 마치 종과 같은 형태를 이루며, 하부 말단에서 일정 부분 떨어진 위치에 바깥쪽으로 요철(22)이 있어서, 실린더의 연결부위(11)에 걸쳐질 수 있도록 한다. 눈금관은 도 2에서와 같이 다수의 길이로 제작하여 측정하고자 하는 물체에 적합한 부피에 해당하는 것을 선택하여 실린더에 결합 할 수 있도록 하며, 각각의 눈금관에 대한 최고 수위를 나타내는 표시선(14, 15)을 실린더에 새긴다.
피스톤(30)은 실린더의 투입구(12)에 결합하여 사용하며, 하부 말단에서 일정 간격 떨어진 위치에 바깥쪽으로 요철(32)이 있어서 실린더의 투입구(12)에 걸쳐지며, 하부 말단(33)은 비스듬히 제작되어 공기가 실린더 내부에 차지 않고 눈금관(20)을 통해 빠져나갈 수 있도록 한다.
상기에서 실린더의 투입구 내부(12')와 피스톤의 하부 말단부위(31), 실린더의 눈금관 연결부위 내부(11')와 눈금관의 하부 말단부위(21)외부는 서로 결합하는 부분으로써, 일반적인 유리주사기의 실린더와 피스톤 접촉부분과 같이 물샘방지 표면처리가 되어 있다.
또한, 도 2와 같이 피스톤과 눈금관에 요철을 제작하는 대신, 도 3과 같이 피스톤과 눈금관의 하부와 상부의 두께를 달리하는 방법으로 실린더에 피스톤과 눈금관이 걸쳐질 수 있도록 제작하는 것도 가능하다.
[사용방법]
[1단계] 건조된 상태의 부피측정기구를 준비하여 실린더와 눈금관을 결합시킨 후, 실린더의 투입구로 최저 수위를 나타내는 표시선(13)보다 약간 높은 선까지 물(16)을 붓는다.
[2단계] 피스톤을 실린더에 결합시키고 눈금관의 물높이에 해당하는 눈 금(23i)을 읽는다.
[3단계] 피스톤을 실린더에서 뺀 후, 측정하고자 하는 시료(17)를 투입구로 넣고 물의 높이가 실린더에 새겨진 최고수위 표시선(14)을 넘지 않는 것을 확인한다. 만약, 물의 높이가 눈금관에 대응하는 최고수위 표시선을 넘을 경우, 더 큰 부피까지 측정할 수 있도록 제작된 눈금관으로 교체하여 1단계부터 다시 측정의 과정을 반복한다.
[4단계] 피스톤을 실린더에 결합시키고 눈금관의 물높이에 해당하는 눈금(23f)을 읽는다.
[5단계] 4단계에서 읽은 눈금(23f)에서 1단계에서 읽은 눈금(23i)의 차를 계산하여, 물체의 부피를 계산한다.
[실시예 1]
밀도 8.90g/㎤인 9.79g의 구리 시료를 준비하고, 본 고안의 부피측정기구와 메스실린더(100ml, 직경 27mm)를 이용하여 각각 5회씩 부피를 측정하였다. 시료의 이론적인 부피 1.10㎤에 대한 오차 및 오차율을 계산하였으며, 결과를 표 1에 기재하였다.
[실시예 2]
밀도 2.70g/㎤인 5.94g의 알루미늄 시료를 준비하고, 본 고안의 부피측정기 구와 메스실린더(100ml, 직경 27mm)를 이용하여 각각 5회씩 부피를 측정하였다. 시료의 이론적인 부피 2.20㎤에 대한 오차 및 오차율을 계산하였으며, 결과를 표 2에 기재하였다.
[실시예 3]
밀도를 알 수 없는 9.70g의 플라스틱 시료를 준비하고, 본 고안의 부피측정기구와 메스실린더(200ml, 직경 35mm)를 이용하여 각각 5회씩 부피를 측정하였다. 부피 측정 결과를 토대로 각각 밀도를 계산하고, 평균 밀도에 대한 편차를 계산하였으며, 결과는 표 3에 기재하였다.
[표 1]
본 고안의 부피측정기구 메스실린더
부피(㎤) 오차(㎤) 오차율(%) 부피(㎤) 오차(㎤) 오차율(%)
1회 1.088 0.012 1.10 0.81 0.19 17.27
2회 1.099 0.001 0.09 1.15 0.15 13.64
3회 1.076 0.024 2.18 0.74 0.26 23.64
4회 1.102 0.002 0.18 0.95 0.05 4.55
5회 1.094 0.006 0.55 1.26 0.26 23.64
평균 1.092 - 0.82 0.98 - 16.55
본 고안의 부피 측정기구는 눈금의 단위가 0.01㎤이므로 어림짐작하여 0.001㎤단위까지 측정할 수 있었고, 메스실린더는 눈금의 단위가 0.1㎤이므로 어림짐작하여 0.01㎤단위까지 측정할 수 있었다. 상기 표 1에서 오차 및 오차율은 밀도 8.90g/㎤인 구리 9.79g의 이론부피 1.10㎤과 각각의 측정값을 비교하여 계산한 것으로서, 평균 오차율은 본 고안의 부피측정기구가 0.82%, 메스실린더가 16.55%로 나타났다.
[표 2]
본 고안의 부피측정기구 메스실린더
부피(㎤) 오차(㎤) 오차율(%) 부피(㎤) 오차(㎤) 오차율(%)
1회 2.242 0.042 1.91 1.92 0.28 12.73
2회 2.192 0.008 0.04 2.42 0.22 10.00
3회 2.200 0.000 0.00 2.38 0.18 8.19
4회 2.201 0.001 0.05 2.37 0.17 7.73
5회 2.217 0.003 0.14 1.73 0.47 20.37
평균 2.210 - 0.43 2.16 - 11.80
본 고안의 부피 측정기구는 눈금의 단위가 0.01㎤이므로 어림짐작하여 0.001㎤단위까지 측정할 수 있었고, 메스실린더는 눈금의 단위가 0.1㎤이므로 어림짐작하여 0.01㎤단위까지 측정할 수 있었다. 상기 표 2에서 오차 및 오차율은 밀도 2.70g/㎤인 알루미늄 5.94g의 이론부피 2.20㎤과 각각의 측정값을 비교하여 계산한 것으로서, 평균 오차율은 본 고안의 부피측정기구가 0.43%, 메스실린더가 11.80%로 나타났다.
[표 3]
본 고안의 부피측정기구 메스실린더
부피(㎤) 밀도(㎤) 편차율(%) 부피(㎤) 밀도(㎤) 편차율(%)
1회 6.424 1.51 0.00 7.46 1.30 10.34
2회 6.467 1.50 0.66 6.68 1.45 0.00
3회 6.510 1.49 1.32 6.14 1.58 8.97
4회 6.382 1.52 0.66 7.28 1.33 8.28
5회 6.424 1.51 0.00 6.02 1.61 11.03
평균 6.441 1.51 0.53 6.72 1.45 7.72
본 고안의 부피 측정기구는 눈금의 단위가 0.01㎤이므로 어림짐작하여 0.001㎤단위까지 측정할 수 있었고, 메스실린더는 눈금의 단위가 0.2㎤이므로 어림짐작하여 0.02㎤단위까지 측정할 수 있었다. 상기 표 3에서 알 수 있듯이, 본 고안의 부피측정기구의 측정치에 따르면 플라스틱 시료의 밀도는 1.51g/㎤인 것으로 나타났으며, 메스실린더 측정치에 따르면 플라스틱 시료의 밀도는 1.45g/㎤인 것으로 나타났다. 상기에서 편차율은 부피측정기구의 경우 밀도 1.51g/㎤에 대한 편차율을 구하고, 메스실린더의 경우 밀도 1.45g/㎤에 대한 편차율을 구하였으며, 편차율은 본 고안의 부피측정기구가 0.53%, 메스실린더가 7.72%로 나타났다.
상술한 바로부터 알 수 있듯이, 본 고안에 따른 부피측정기구는 기존의 메스실린더에 비하여 측정 오차율이 1/14-1/27이하로서, 정확성이 매우 뛰어난 것으로 나타났다.
본 고안에 따른 부피측정기구를 이용함으로써 모양이 일정치 않은 물체의 부피를 간편하면서도 정확하게 측정할 수 있다. 본 고안에 따른 부피측정기구는 구조가 단순하여 제작이 간편하므로, 저렴한 가격으로 널리 보급이 가능한 장점이 있다.

Claims (2)

  1. 실린더와 눈금관, 피스톤으로 이루어져 있으며,
    상기 실린더는 눈금관과 결합하는 눈금관 연결부위와 피스톤과 결합하는 투입구를 지니고, 부피측정이 가능한 최저 수위와 최고 수위를 나타내는 표시선이 새겨져 있으며,
    상기 눈금관은 가늘고 긴 관의 형태로 부피 측정용 눈금이 새겨져 있고,
    상기 피스톤은 하부 말단이 사선의 형태인 것을 특징으로 하는 부피측정기구.
  2. 제1항에 있어서, 눈금관은 길이가 다른 2-5개가 있어서 실린더에 선택적으로 결합하여 사용하며, 실린더에는 각각의 눈금관에 대응하는 최고수위 표시선이 눈금관과 동일한 수로 새겨져 있는 것을 특징으로 하는 부피측정기구.
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