컴퓨터를 사용한 측정 온도의 변화 결과보고서

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컴퓨터를 사용한 측정 온도의 변화 결과보고서에 대한 보고서 자료입니다.

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본문내용

므로 알코올 온도계가 온도센서보다 더 빨리 반응한다.
시간상수는 변화의 빠르기를 나타내므로 시간상수를 통해 온도계의 반응 속도를 알 수 있으므로 유용하다.
4. 반감기 T를 시간상수 로 표시하는 식을 유도하여라.
5. 식 3을 미분하여 온도변화율 의 식을 구하여라. 최대 변화율은 어떻게 표현되는가? 이 식으로 계산한 값은 실험 1,2,3에서 측정한 최대변화율과 얼마나 잘 일치하는가?
→ 의 양변을 t로 미분하면
⇒ 온도변화율
온도 변화율이 최대가 되려면 t=0 일 때 이므로 최대변화율은 이다.
실험1의 최대변화율은 -4℃/sec이고 , = -4.1℃/sec 이다.
실험2의 최대변화율은 -0.08℃/sec이고, = -0.11℃/sec 이다.
실험3의 최대변화율은 -0.625℃/sec이고, = -0.67℃/sec 이다.
실험1은 0.1℃/sec의 오차가 발생했고, 실험2는 0.03℃/sec의 오차가 발생했다.
그리고 실험3은 0.045℃/sec의 오차가 발생하였다.
[토의]
이번실험에서는 Data studio와 Science Workshop 750 인터페이스의 기능을 이용하여 온도의 변화를 측정하였다. 실험1에서는 쇠 막대를 손으로 30도 이상 까지 온도를 높인 후 물 속에 넣고 급격히 냉각시키는 실험이었다. 여기서 주의할 점은 온도 센서를 손으로 잡으면 안된다. 그러면 온도센서가 온도변화를 감지하기 때문에 오차가 발생 할 수 있기 때문이다.
컴퓨터 프로그램을 이용하여 쇠 막대가 냉각되는 동시에 온도 그래프가 그려지는 것을 볼 수 있다. 이때 최고온도에서 냉각을 시작하면 온도가 급격히 떨어지는 것을 볼 수 있다. 이때 기울기가 가장 급한 값이 최대변화율이 되는 것이다. 그리고 이번실험에서 가장 중요한 시간 상수 는 온도가 내려가기 시작한 온도와 최종으로 도달한 온도사이의 간격에서 37%에 해당하는 지점까지 도달하는 시간 값으로 구할 수 있다.
실험2에서는 마찬가지로 온도를 30도 이상으로 높인다. 그러고 난 뒤 이번엔 물 속에 담지 않고 공기 중에 그냥 두어서 냉각시킨다.
실험3에서는 온도를 높이는 것 까지는 같고 냉각 시킬 때 자연 냉각이 아닌 부채질을 통한 강제 냉각을 한다. 물 속 냉각 보다는 빠르지 않지만 자연 냉각보다는 훨씬 빠르게 냉각 되는 것을 볼 수 있다. 실험2와 실험3의 최종온도는 항상 실내온도가 되게 되는데 이때 실험실의 온도가 바뀌게 된다면 오차가 생길 수 있다. 그러므로 실내온도를 측정한 후 실험 3에서 실내온도까지 온도가 내려오면 실험을 멈춰 오차를 줄일 수 있다.
실험 4에서는 컴퓨터 프로그램이 아닌 알코올 온도계를 통해 온도를 측정하였다. 실험 2와 같은 조건이지만 측정하는 온도가 다르다는 점이 실험 2와 실험 4의 차이점이다. 여기서 알코올온도계가 온도센서보다 반응시간이 빠르다는 것을 볼 수 있었다. 하지만 여기서 실험 2와 실험 4의 최고 온도가 다르기 때문에 정확히 실험 했다고 할 수 없었다. 그러므로 실험2와 실험4의 최고 온도를 같게 측정한 후 실험을 한다면 더 정확히 비교를 할 수 있을 것이다.

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