KR200447053Y1

KR200447053Y1 - 열의 일당량 실험 장치

Info

Publication number: KR200447053Y1
Application number: KR20070018947U
Authority: KR
Inventors: 류재동
Original assignee: 류재동
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2009-12-21
Also published as: KR20090005165U

Abstract

본 고안은 열의 일당량 실험 장치에 관한 것으로, 상부면의 일부가 개구되고 박스체로 형성되는 제1본체와; 상기 제1본체의 개구된 부분에 그 하단이 고정되고, 원통형으로 형성되며 하부면은 완전 개구되어 상기 제1본체의 내부와 연통되도록 된 제2본체와; 상부면과 하부면이 개구되어 상기 제2본체의 상부면에 그 하단부가 고정되어 물을 수용하기 위한 공간이 형성되는 물통과; 상기 물통의 개구된 상부면을 선택적으로 개폐하기 위한 덮개와; 상기 제2본체의 상부면에 형성된 배수구멍에 연결되어 상기 물통의 물을 배수하기 위한 배수부와; 상기 제2본체의 상부면에 관통된 상태로 설치되어 상기 물통에 담겨진 물의 온도를 측정하기 위한 온도계와; 상기 제2본체의 상부면에 관통되어 회전가능하게 설치되어 상기 물통의 물을 교반하기 위한 복수의 회전날개 및 회전축과; 상기 회전축에 연결되어 상기 회전날개를 회전시키기 위한 모터와; 상기 모터에 공급되는 전력과 전류 및 상기 온도계로 측정되는 온도를 표시하기 위한 표시부와; 상기 모터와 표시부 및 온도계에 전선으로 연결되어 제품을 작동시키고, 상기 모터와 표시부와 온도계에 전원을 공급하기 위한 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일당량, 교반기, 줄열, 주울, 마찰

Description

열의 일당량 실험 장치{A LABORATORY DEVICE OF JOULE'S HEAT }

본 고안은 열의 일당량 실험 장치에 관한 것으로, 보다 상게하게는 물이 들어있는 물통에 회전날개를 설치하고 이 회전날개를 모터로 고속 회전시켜, 회전날개와 물의 마찰열에 의해 변화되는 물의 온도에 의해 열의 일당량을 측정하기 위한 열의 일당량 실험 장치에 관한 것이다.

일반적인 줄(Joule)의 열의 일당량 측정 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 원통형으로 형성되고 물이 수용되는 물통(1)과, 상기 물통(1)의 상면에 관통되어 설치되는 회전축(2)과, 상기 회전축(2)에 설치되어 회전됨으로 회전시 물에 저항을 받는 복수의 회전날개(3)와, 물통(1)의 상부면에 관통되어 하단은 물통(1) 속에 물에 접촉되고 상단은 외부로 노출되도록 설치되는 온도계(4)와, 상기 회전축(2)의 상단부에 분리 가능하게 고정되며 끈(5)이 감겨져 있는 축바퀴(6)와, 상기 축바퀴(6)의 상단에 고정되어 회전축(2)을 돌리기 위한 손잡이(7)와, 상기 끈(5)의 양단에 각각 고정되는 한 쌍의 무게추(8)와, 상기 무게추(8)와 축바퀴(6) 사이에 설 치되어 무게추(8)의 상하이동을 부드럽게 하기 위한 한 쌍의 도르래(9)로 구성되어 있다.

상기와 같은 종래의 일의 열당량 측정장치에서 먼저 대기온도와 물통(1)속의 온도를 측정하고, 무게추(8)를 약 1.6m의 높이에서 떨어뜨려 이 무게추(8)의 낙하운동으로 물통(1)속의 회전날개(3)를 회전시킨다. 그런 다음, 무게추(8)를 감아주는 과정에서 물통(1)속의 회전날개(3)가 회전되지 않도록 회전축(3)에서 축바퀴(6)를 분리시키고 축바퀴(6)를 돌려서 무게추(8)를 원래의 위치로 끌어올린다. 다시 축바퀴(6)에 회전축(2)을 연결하여 무게추(8)를 떨어뜨려 회전날개(3)를 회전시키는데, 이러한 과정을 반복하여 회전날개(3)와 물의 마찰에 의해 열이 발생하게 되는데 이때 물의 온도는 상승하게 된다. 이와 같은 과정에서 무게추(8)의 무게와 낙하한 높이를 통하여 역학적 에너지의 손실량을 알 수 있고, 물의 질량을 알고 있으므로 물의 상승된 온도에 의해 동등한 열에너지도 계산할 수 있는 것이다.

이와 같은 실험을 통하여 물 1파운드의 온도를 1℉ 높이는데 필요한 열의 양은 772파운드의 무게추가 1피트 낙할 때 만들어내는 역학적 일과 같다는 줄열(Joule's Heat)의 일당량 4.15J/cal 인 것을 알 수 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 열의 일당량 실험장치는 무게추(8)를 낙하시켜 물통(1)속의 회전날개(3)를 회전시킴으로써 물과 회전날개(3)의 마찰에 의하여 물의 상승온도를 사용자가 직접 온도계(4)를 읽어서 측정하였는데, 이렇게 무게추(8)를 낙하시키고 다시 무게추(8)를 원상태로 복귀시키는 작업과 물의 온도변화를 작업자가 온도계(4)의 눈금을 읽어서 측정해야 함으로 실험하는 방법이 매우 불편하고, 실험 에 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 물통속의 물과 접촉되어 회전되는 회전날개를 모터의 구동으로 고속 회전시키고 물통 속에 디지털 온도계를 설치하여 제품의 전면에 온도를 표시되도록 하여, 줄열의 일당량을 보다 편리하고 정확하게 측정하기 위한 열의 일당량 실험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 열의 일당량 실험장치는 상부면의 일부가 개구되고 박스체로 형성되는 제1본체와; 상기 제1본체의 개구된 부분에 그 하단이 고정되고, 원통형으로 형성되며 하부면은 완전 개구되어 상기 제1본체의 내부와 연통되도록 된 제2본체와; 상부면과 하부면이 개구되어 상기 제2본체의 상부면에 그 하단부가 고정되어 물을 수용하기 위한 공간이 형성되는 물통과; 상기 물통의 개구된 상부면을 선택적으로 개폐하기 위한 덮개와; 상기 제2본체의 상부면에 형성된 배수구멍에 연결되어 상기 물통의 물을 배수하기 위한 배수부와; 상기 제2본체의 상부면에 관통된 상태로 설치되어 상기 물통에 담겨진 물의 온도를 측정하기 위한 온도계와; 상기 제2본체의 상부면에 관통되어 회전가능하게 설치되 어 상기 물통의 물을 교반하기 위한 복수의 회전날개 및 회전축과; 상기 회전축에 연결되어 상기 회전날개를 회전시키기 위한 모터와; 상기 모터에 공급되는 전력과 전류 및 상기 온도계로 측정되는 온도를 표시하기 위한 표시부와; 상기 모터와 표시부 및 온도계에 전선으로 연결되어 제품을 작동시키고, 상기 모터와 표시부와 온도계에 전원을 공급하기 위한 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 열의 일당량 실험 장치에서 상기 물통의 내주면과 덮개의 아랫면 및 상기 회전날개에는 물과의 마찰을 증가시키기 위한 샌드페이퍼가 부착되는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 열의 일당량 실험 장치에서 상기 제1본체의 상부면에는 실험시간을 측정하기 위하여 별도로 구비되는 타이머가 안치되는 안치대가 고정되는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 열의 일당량 실험장치에서 상기 제2본체의 상부면에서 상기 모터까지의 상기 회전축에는 제2본체의 상부면과 회전축과의 기밀을 위한 리테이너가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 열의 일당량 실험장치에서 상부면에 두 개의 개구부가 형성되고 속이 빈 박스체 형상의 제1본체와; 상기 제1본체의 내부와 연통되도록 상기 두 개의 개구부에 각각 고정되며 하부면이 개구되는 제2,3본체와; 상부면과 하부면이 개구되어 형성되고 상기 제2,3본체의 상부면 위에 그 개구된 하단부가 각각 고정되며 물을 담기 위한 제1,2물통과; 상기 제1,2물통의 개구된 상부면을 개폐하기 위한 제1,2덮개와; 상기 제2,3본체의 상부면에 형성된 배수구멍에 연결되어 상기 제1,2물통의 물을 배수하기 위한 배수부와; 상기 제2,3본체의 상부면에 관통된 상태로 각각 설치되어 상기 제1,2물통에 담겨진 물의 온도를 측정하기 위한 온도계와; 상기 제2본체의 상부면에 관통되어 회전가능하게 설치되어 상기 물통의 물을 교반하기 위한 복수의 회전날개 및 회전축과; 상기 회전축에 연결되어 상기 회전날개를 회전시키고, 상기 제2본체의 상부면의 하측에 설치되는 모터와; 상기 제2물통의 물에 가해지는 전력과 전류 및 상기 온도계로 측정되는 온도를 표시하기 위한 다수의 표시부와; 상기 모터와 표시부 및 온도계에 전선으로 연결되어 제품을 작동시키고, 상기 모터와 표시부와 온도계에 전원을 공급하기 위한 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 열의 일당량 실험 장치에 의하면, 물통에 담겨진 물을 교반하기 위한 회전날개가 고정된 회전축이 모터에 의해 회전되고, 물과 회전날개에 의해 발생되는 물의 온도를 물통 속에 설치되는 디지털 온도계에 의해 측정되어 외부에 고정되는 표시부로 표시됨으로써, 실험을 보다 편리하게 할 수 있고 보다 정확한 줄열의 일당량을 측정할 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 열의 일당량 실험장치의 구성 및 작용을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 열의 일당량 실험 장치를 보인 사시도이고, 도 3은 도2의 측단면도이다.

도시된 바와 같이, 박스체 형상으로 형성되는 제1본체(100)의 상부면에는 그 일부가 개구되어 형성되고, 상기 제1본체(100)의 개구부에는 하부면이 개구된 원통형의 제2본체(102)의 하단부가 고정된다. 그리고 상기 제2본체(102)의 상부면에는 상하부면이 개구된 원통형의 물통(104)이 고정되고, 상기 물통(104)의 개구된 상부면을 개폐하기 위한 덮개(106)가 별도로 구비된다.

또한, 상기 물통(104)에 담겨진 물의 온도를 측정하기 위한 온도계(108)의 상단부가 상기 물통(104)의 물속에 담겨지도록 상기 제2본체(102)의 상부면에 관통되어 고정된다. 그리고 상기 물통(104)에 담겨진 물을 교반하기 위한 회전날개(110) 및 회전축(112)이 상기 물통(104) 내부에 회전가능하게 설치되고, 상기 회전축(112)을 회전시키기 위한 모터(114)가 상기 제2본체(102)의 내부에 고정판(116)에 의해서 설치된다.

여기에서, 상기 물통(104)은 2중벽으로 형성되고, 내벽과 외벽사이는 진공상태로 이루어지며, 물통(104)의 상단에는 회전날개(110)에 의해 물통(104)속의 물이 덮개(106)와 물통(104) 상단 사이로 새는 것을 방지하기 위한 고무부재(107)가 고정된다.

한편, 상기 제1본체(100)의 전면 상부에는 상기 모터(114)의 전압과 전류를 표시하고, 온도계(108)로 측정한 물통(104)속의 물의 온도를 표시하는 복수의 표시부(118)가 고정되고, 이 표시부(118)의 아래에는 실험 장치를 작동시키고 모 터(114)의 전압 및 전류를 설정하기 위한 로브(120)가 설치된다. 그리고 상기 제1본체(100)의 상부면에는 실험시간을 측정하기 위하여 별도로 구비되는 타이머를 올려놓기 위한 거치대(122)가 고정된다.

또한, 상기 제2본체(102)의 후방에는 상기 물통(104)속의 물을 배수하기 위한 배수부가 설치되며, 이 배수부는 상기 제2본체(102)의 상단부에 형성된 배수구멍(102a)에 고정되어 상기 제2본체(102)의 외벽을 관통하여 외부로 노출되도록 고정되는 호스(124)와, 상기 제2본체(102)의 후방에 설치되어 물통(104)속의 물을 외부로 선택적으로 배출하기 위한 밸브(126)로 구성된다.

여기에서, 물이 접촉되는 상기 물통(104)의 내주와 회전날개(110)와 덮개(106)의 하부면 중앙에는 회전날개(110)로 물을 교반할 때, 물과의 마찰을 증가시키기 위한 샌드페이퍼(128)가 부착된다. 그리고 회전축(112)과 제2본체(102)의 상부면 사이에는 기밀을 유지하기 위한 리테이너(130)가 설치된다. 그리고 상기 모터(114)에 연결된 회전축(112)의 바로 위쪽에는 모터(114)의 회전에 의한 회전축(112)의 떨림을 완충시키기 위한 커플링(132)이 설치된다.

상기 제1본체(100)의 내부에는 로브(120), 표시부(118), 온도계(108), 모터(114) 등에 배선으로 연결되는 전원부(140)가 설치된다. 이 전원부(140)는 전원코드로 연결되어 외부전원에 접속되도록 된 것이다.

도 4는 본 고안의 2실시예에 따른 열의 일당량 실험 장치를 보인 사시도이고, 도 5는 도 4의 단면도이다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 박스체 형상으로 내부가 빈 형태로 된 제1 본체(200)의 상부면에는 원으로 된 두 개의 개구부가 형성되고, 상기 두 개의 개구부에는 각각 그 하단부가 개구된 제2,3본체(205)(206)가 고정되며, 상기 제2,3본체(205)(206)의 상부면 위에는 물을 담기 위한 제1,2물통(210)(211)이 고정된다. 상기 제1,2물통(210)(211)은 상부면과 하부면이 개구되어 형성되고, 그 개구된 상부면을 덮기 위한 제1,2덮개(215)(216)가 별도로 구비된다. 여기에서 상기 제1,2물통(210)(211)은 내벽과 외벽으로 2중으로 된 것으로, 내벽과 외벽사이에는 진공으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제2,3본체(205)(206)의 상부면에는 상기 제1,2물통(210)(211) 내로 그 상단이 노출되는 온도계(220)가 각각 설치된다.

그리고 상기 제1물통(210)에 담겨진 물을 교반하기 위한 회전날개(225) 및 회전축(226)이 상기 제1물통(210) 내부에 회전가능하게 설치되고, 상기 회전축(226)을 회전시키기 위한 모터(230)가 상기 제2본체(205)의 내부에 고정판(235)에 의해서 설치된다.

또한, 상기 제1본체(200)의 상부면에는 상기 제1,2물통(210)(211)에서 측정된 온도를 표시하고, 제2물통(211)의 물에 가해지는 전압과 전류 등을 표시하기 위한 다수의 표시부(240)가 고정되며, 실험시간을 체크하기 위하여 별도로 구비되는 타이머가 거치되는 거치대(245)도 고정된다. 그리고 상기 제1본체(200)의 전면에는 실험장치를 작동시키고 전압과 전류를 조절하기 위한 다수의 로브(246)가 설치되어 있으며, 제1본체(200)의 내부에는 전원부(255)가 설치되어 표시부(240), 다수의 로브(246), 온도계(220), 모터(230) 등에 배선으로 연결된다. 상기 전원부(255)는 제 1본체(200)의 외부로 전원코드가 연결되어 외부전원과 접속되도록 된 것이다.

또한, 상기 제2,3본체(205)(206)의 후방에는 상기 제1,2물통(210)(211)속의 물을 배수하기 위한 배수부가 각각 설치되며, 이 각각의 배수부는 상기 제2,3본체(205)(206)의 상단부에 형성된 배수구멍(205a)(206a)에 고정되어 상기 제2,3본체(205)(206)의 외벽을 관통하여 외부로 노출되도록 고정되는 호스와, 상기 호스의 중간에 설치되어 제1,2물통(210)(211)속의 물을 외부로 선택적으로 배출하기 위한 밸브로 구성된다. 그리고 상기 제2물통(211)에는 사용자가 손으로 돌릴 수 있는 교반기(214)가 설치되어 제2물통(211)의 물을 교반하게 된다.

여기에서, 물이 접촉되는 상기 제1물통(210)의 내주와 회전날개(225)와 덮개(215)의 하부면 중앙에는 회전날개(225)로 물을 교반할 때, 물과의 마찰을 증가시키기 위한 샌드페이퍼(240)가 부착된다. 그리고 상기 회전축(226)과 제2본체(205)의 상부면 사이에는 기밀을 유지하기 위한 리테이너(250)가 설치된다. 그리고 상기 모터(230)에서 상기 제2본체(205) 상부면 사이의 회전축(226)에는 커플링(252)이 설치되어, 모터(230)의 회전에 의해 회전축(226)이 떨리는 것을 완충시키는 역할을 하게 된다.

이상에서 설명한 것은 본 고안을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 실용신안등록 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 고안의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 종래의 열의 일당량 실험장치의 구성을 개략적으로 보인 구성도,

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 열의 일당량 실험장치를 보인 사시도,

도 3은 도 2의 측단면도,

도 4는 본 고안의 2실시예에 따른 열의 일당량 실험장치를 보인 사시도,

도 5는 도 4의 정단면도,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 제1본체 102 : 제2본체

104 : 물통 106 : 덮개

108 : 온도계 110 : 회전날개

112 : 회전축 114 : 모터

116 : 고정판 118 : 표시부

120 : 로브 122 : 거치대

124 : 호스 126 : 밸브

130 : 리테이터 132 : 커플링

200 : 제1본체 205 : 제2본체

206 : 제3본체 210 : 제1물통

211 : 제2물통 215 : 제1덮개

216 : 제2덮개 220 : 온도계

225 : 회전판 226 : 회전축

230 : 모터 235 : 고정판

240 : 샌드페이퍼 250 : 리테이너

252 : 커플링 255 : 전원부

Claims

상부면의 일부가 개구되고 박스체로 형성되는 제1본체와, 상기 제1본체의 개구된 부분에 그 하단이 고정되고 원통형으로 형성되며 하부면은 완전 개구되어 상기 제1본체의 내부와 연통되도록 된 제2본체와, 상부면과 하부면이 개구되어 상기 제2본체의 상부면에 그 하단부가 고정되어 물을 수용하기 위한 공간이 형성되는 물통과, 상기 물통의 개구된 상부면을 선택적으로 개폐하기 위한 덮개와, 상기 제2본체의 상부면에 관통된 상태로 설치되어 상기 물통에 담겨진 물의 온도를 측정하기 위한 온도계와, 상기 제1본체의 내측에 설치되어 상기 온도계에 배선으로 연결되어 전원을 공급하기 위한 전원부를 포함하는 열의 일당량 실험장치에 있어서,

상기 제2본체의 상부면에 관통되어 회전가능하게 설치되고 상기 물통의 물을 교반하기 위한 복수의 회전날개 및 회전축과, 상기 회전축에 연결되어 회전날개를 회전시키기 위해 상기 배선과 연결되어 상기 전원부로부터 전원을 공급받는 모터와, 상기 제2본체의 상부면에 형성된 배수구멍에 연결되어 상기 물통의 물을 배수하기 위한 배수부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열의 일당량 실험장치.
제1항에 있어서,

상기 물통의 내주면과 상기 회전날개에는 물과의 마찰을 증가시키기 위한 샌드페이퍼가 부착되는 것을 특징으로 하는 열의 일당량 실험 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1본체의 상부면에는 실험시간을 측정하는 타이머가 거치되는 거치대가 고정되는 것을 특징으로 하는 열의 일당량 실험 장치.
상부면에 두 개의 개구부가 형성되고, 속이 빈 박스체 형상의 제1본체와,

상기 제1본체의 내부와 연통되도록 상기 두 개의 개구부에 고정되며 하부면이 개구되는 제2,3본체와,

상부면과 하부면이 개구되어 형성되고, 상기 제2,3본체의 상부면 우에 그 개구된 하단부가 각각 고정되며 물을 담기 위한 제1,2물통과,

상기 제1,2물통의 개구된 상부면을 개폐하는 제1,2덮개와,

상기 제2,3본체의 상부면에 형성된 배수구멍에 연결되어 상기 제1,2물통의 물을 배수하기 위한 배수부와,

상기 제2,3본체의 상부면에 관통된 상태로 각각 설치되어 상기 제1,2물통에 담겨진 물의 온도를 측정하기 위한 온도계와,

상기 제2본체의 상부면에 관통되어 회전가능하게 설치되어 상기 물통의 물을 교반하기 위한 복수의 회전날개 및 회전축과,

상기 회전축에 연결되어 상기 회전날개를 회전시키고, 상기 제2본체의 상부면의 하측에 설치되는 모터와,

상기 모터에 가해지는 전력과 전류 및 상기 온도계로 측정되는 온도를 표시하는 다수의 표시부와,

상기 제1본체의 내부에 설치되어 상기 모터와 표시부 및 온도계에 전선으로 연결되어 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열의 일당량 실험 장치.