일반물리실험 - 뉴턴의 냉각법칙
1. 실험 목적 및 원리
어떤 물체의 온도는 시간에 따라 주변의 온도와 같아지려고 하는데, [1]뉴턴의 냉각 법칙은 물체가
냉각되는 비율이 물체와 그 주위의 온도차에 비례한다는 법칙이다.
뉴턴의 냉각 법칙을 이용해 어떤 물체가 언제쯤 몇 도까지 냉각 되는지 등을 알 수 있는데
이 실험의 목적은 뜨거운 물의 냉각 과정을 지켜보면서 뉴턴의 냉각법칙을 확인하는 것이다.
뉴턴의 냉각 법칙에서
냉각률 = -비례상수K * (물체의 온도 – 물체 주위의 온도) 인데 이 식을 이용한다.
2. 실험 방법 요약
준비물 : 열 센서, 55℃의 물, 35mm 필름통
①열 센서를 Labpro에 연결한다.
②33 Newton Law of Cooling 파일을 연다.
이때 수평축은 0~20분 범위의 시간을 나타내고, 수직축은 0~60℃의 온도를 나타낸다.
③실험실 온도를 측정을 위해 열 센서를 태양 빛과 열원으로부터 먼 곳에 두고 ‘수집’버튼을 눌러서 온도를 측정하는데 온도가 거의 일정한 값을 가지게 될 때 멈추고 온도를 데이터 표에 기록한다.
④55℃의 물을 필름통에 3/4 정도 채운다.
⑤온도 센서의 끝이 필름통의 바닥에 닿지 않도록 하여 물에 잠길만큼 넣는다.
⑥온도 센서가 물의 온도 55℃에 도달 할 때까지 기다렸다가 ‘수집’버튼을 눌러 데이터 수집을
시작하여 그래프의 범위대로 20분간 측정을 한다.
3. 결과 분석 1) 실험을 통해 얻은 그래프 데이터
→ 실험실 내부 온도 그래프
→ 물의 온도 변화 그래프
2) 실험실의 평균 온도 : 26.2℃
3) Logger Pro를 사용해 얻은 ‘물의 온도 변화 그래프’의 수식
⇒
4) 뉴턴의 냉각 법칙
( : 뜨거운 물과 실험실 내부 간의 초기 온도 차)
(실험에서 는 분 단위)
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2015.01.27
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