금속과 세라믹의 밀도 측정

1. 실험 목적
실험 1: 금속의 다양한 밀도를 측정하고 이를 이용해서 알 수 있는 특성 알아본다.
실험 2: 세라믹의 가공에 따른 다양한 밀도를 측정하고 이를 통해서 세라믹의 가공이 밀도에 끼치는 영향을 알아본다.
2.실험주제에 대한 개요 및 이론적 실험 결과
원리왿� 개념
밀도(Density): 단위부피당 질량을 나타내는 값이다.
ρ(Density) = (M[g])/(v[m^3])
밀도는 외부의 압력이나 온도에 영향을 받는다. 외부의 압력이 커지게 되면 부피가 감소하게 되어 밀도가 증가하는 경향을 띄게 된다. 외부의 온도가 증가하게 되면 부피가 증가하게 되어 일반적으로 밀도가 감소하는 경향을 나타나게 된다. (하지만 물은 얼음보다 밀도가 높다, 약간의 예외가 존재한다.) 이러한 현상은 기체가 액체나 고체보다 쉽게 관찰할 수 있다.
일반적으로 metal, ceramic, polymer의 밀도를 비교하면 metal, ceramic, polymer순으로 높다. Metal이 상대적으로 높은 밀도를 가지는 이유는 metal의 결정구조가 보다 close packing하는 경향이 높기 때문이다. Ceramic은 가공이 어려워 일반적으로 분말가공을 하게 되는데 이때 sintering을 하여 밀도가 증가하지만 여전히 기공이 많이 존재하게 되어 metal에 비해 상대적으로 낮은 밀도를 가지게 된다. 유리 같은 경우 특히 더 낮은 밀도를 가지게 되는데 이는 유리의 결정구조가 open structure이기 때문이다. Polymer도 상대적으로 낮은 밀도를 가지게 되는데 그 이유는 polmer는 수소나 산소같이 가벼운 물질들로 이루어지는 경우가 많고 close packing하지 않고 chain들이 2차 결합을 이루는 형태로 존재하기 때문이다.

아르키메데스 원리: 유체속에 정지해 있는 물체가 중력의 반대방향으로 부력을 받는데 이 힘의 크기는 물체가 밀어낸 유체의 무게에 중력가속도를 곱한 값과 같다.