아주대 물리실험 - 컴퓨터를 사용한 측정, 온도의 변화 A+ 보고서

소개글

"아주대 물리실험 - 컴퓨터를 사용한 측정, 온도의 변화"에 대한 내용입니다.

목차

[1] 측정값 및 분석
[2] 컴퓨터 프로그램 Capstone에서의 실험데이터 첨부
[3] 질문 및 토의
[4] 고찰

본문내용

질문 2. 물과 대기의 온도를 측정할 때 평형점에 도달하는 시간을 어떻게 비교하겠는가?

A : 평형점이란 두 물체의 온도가 같아서 더 이상 열교환이 이루어지지 않는 상태를 의미하는 것이다. 즉, 위 실험첨부 자료에서 그래프의 기울기가 0으로 수렴하게 되면 그것이 평형점이다. 그때까지의 실험자료를 비교하면 된다.
예를 들면, 위 실험 1과 실험 2를 보면, 실험 1은 33.3초 실험 2는 약 500~600초 사이임을 알 수 있다. 이때 처음 온도의 초깃값이 실험1은 30.0℃ 실험 2는 29.8℃로 별로 차이가 없으므로 물에 넣었을 때 평형점에 도달하는 시간이 짧다고 할 수 있다. 다른 방법으로는 평형점까지의 시간을 비교하는 것 대신, 시간 상수 를 비교해서 유추하는 것이 있다.

질문 3. 알코올 온도계와 이 실험에서 사용한 온도센서는 어느 것이 더 빨리 반응하는가? 시간상수는 온도계의 반응속도를 평가하는데 어떻게 유용한가?

A : 먼저, 실험 전에는 온도센서가 아마 ‘스테인리스강’와 ‘유리+알코올’ 의 비열과 열전도율을 생각해봤을 때, 스테인리스강의 비열과 열전도율이 낮으므로 더 반응속도가 빠르다고 추측했다. 또, 알코올 온도계는 팽창 수축 정도가 시간에 따라 점진적으로 변해가기 때문에 스테인리스강을 이용한 온도 센서가 더 빠르다고 생각했다.
한편, 실제 실험 결과를 봐보자. 시간상수를 비교해 봤을 때, 알코올 온도계가 더 작은 값을 가지는 것을 확인할 수 있다.

< 중 략 >

[4] 고찰
이번 실험은 시간상수를 중심으로 근사시킨 반감기 공식과 온도 하강 그래프를 비교하여 유사성을 따져보고, 여러 가지 상황에서 온도를 하강시켜서 평형 온도까지 도달하는 시간을 비교해 보는 실험이었다. 주목했던 점은 우라늄 반감기 공식에 근사 온도 평형에 이르는 그래프를 근사시켰던 점이다. 질문 5에서 오차가 상당히 적게 나와서 온도 평형 그래프도 지수함수 꼴로 하강한다는 점도 조금이나마 예측할 수 있었다.

참고 자료

아주대학교 출판 물리학 실험1 제 11판
네이버 지식백과(화학대사전, 센서 용어사전, 두산백과)