아주대학교 물리학실험1 A+ 결과보고서 실험 2 - 컴퓨터를 사용한 측정, 온도의 변화

소개글

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목차

[1] 측정값 및 계산
1. 실험 1 – 물 속 냉각
2. 실험 2 – 공기 중 자연 냉각
3. 실험 3 – 공기 중 강제 냉각
4. 실험 4 – 알코올 온도계, 공기 중 자연냉각

[2] 결과 및 토의
1. 질문에 대한 토의
2. 토의

본문내용

[2] 결과 및 토의
질문에 대한 토의 :

질문 1. 실험 1에서 최종 온도까지의 이내로 들어오는 시간은 와 비교할 때 어느 정도 일치하는가? 이러한 관점에서 식(3)의 근사는 만족스러운가?
-> 실험 1에서 최종 온도까지의 5% 이내로 들어오는 데 소요된 시간은 14.9초였다. 이 값은 에 해당하는 값으로, 만족스러운 근사라고 할 수 있다.

질문 2. 물과 대기의 온도를 측정할 때 평형점에 도달하는 시간을 어떻게 비교하겠는가?
-> 물의 비열은 이고 공기의 비열은 로, 물의 비열이 더 크다. 따라서 물의 온도를 평형 온도라고 가정하고, 대기의 온도가 물의 온도와 같아질 때까지 걸린 시간을 평형점에 도달하는 시간으로 한다.

질문 3. 알코올 온도계와 이 실험에서 사용한 온도 센서는 어느 것이 더 빨리 반응하는가? 시간 상수는 온도계의 반응속도를 평가하는데 어떻게 유용한가?
-> 알코올 온도계의 측정부와 닿는 부분의 재질은 유리이지만, 온도 센서의 측정부는 금속 재질로 되어 있다. 따라서 금속의 비열이 더 작기 때문에 온도 센서의 반응 속도가 더 빨라야 하나, 본 실험에서는 두 측정기구가 각각 184초와 180.1초로 거의 동일한 값을 보였다. 각 온도계의 시간 상수의 값을 비교하였을 때 더 작은 쪽이 측정 대상의 변화에 더 빠르게 반응한다고 할 수 있다.

질문 4. 반감기 를 시간상수 로 표시하는 식을 유도하여라.

질문 5. 식 3을 미분하여 온도변화율 의 식을 구하여라. 최대변화율은 어떻게 표현되는가? 이 식으로 계산한 값은 실험 1, 2, 3에서 측정한 최대변화율과 얼마나 잘 일치하는가?

참고 자료

물리학실험 제 11판 / 김기홍 등 / 아주대학교 출판부 / 2016 / p. 21