대기(복사에너지)

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대기과학실험보고서
복사에너지
1. 평형상태에 도달하였을 때 광원으로부터의 거리와 컵의 절대온도는 어떠한 관계를 가지는가? “이론의 검증방법으로서의 실험”이라는 관점에서 실험결과와 이론상 예측되는 결과를 비교 검토해보자.
-컵을 흑체라고 가정시 광원으로부터 시간당 방출되는 총 에너지를 A, 컵과 광원의 거리를 r, 컵을 세로로 잘랐을 때 가장 큰 단면적을 S, 복사평형 온도를 T라 한다면 복사평형 상태이 대략적으로 성립한다.
따라서 이론적으로, 흑체의 온도 T는 에 비례한다. 실험에서는 거리를 15cm와 30cm
로 두었는데 이론상 온도는 30cm 인 경우가 15cm 인 경우의 약 0.7배(=)여야 한다. 15cm 에서의 온도를 기준으로 하여 30cm 에서의 이론과 실험상 복사평형 온도를 구하면 다음과 같다.(단위:K)(검은 컵의 경우만 고려함)
구분
15cm에서의 온도
도
검은색
302
실험상 수치
298.8
이론적 수치
211.4
검은색의 수치만을 본다면 실험상 수치와 이론적 수치의 차이는 약90K정도로 매우 크게 나타났는데 이는 컵이 완전한 흑체가 아니라는 점, 측정상의 오류, 각종 장애요소로 인해 광원으로부터 컵까지 복사에너지 전달이 잘 이루어지지 못했다는 점 등이 그 원인으로 작용하였다고 볼 수 있다.
2. 컵이 가지는 색은 지구상의 여러 지역의 알베도(반사도)와 같은 역할을 한다. 실험 결과를 바탕으로 지구 표면의 알베도와 지구의 온도변화와의 관계에 대해 토의해보자.

참고 자료

대기가 없을 경우 지구복사평형온도를 대기가 있는 경우와 비교하여 설명|작성자 renio