물리실험 예비+결과 - 컴퓨터를 사용한 측정, 온도의 변화
분야
docx실험 목적
이 실험으로 우리는 컴퓨터를 사용하여 온도를 시간의 함수로 측정하고 측정방법과 데이터 및 그래프의 처리방법을 연습한다. 그리고 서로 다른 상황에서 온도를 측정할 때 온도계 또는 온도 센서가 평행온도에 도달하는 시간을 비교하는 것도 이번 실험의 목적이다.
실험에 관련된 이론, 원리
본 교재(물리학 실험)의 부록 A를 참고하여 Science Workshop 750의 인터페이스 기능과 이 장치를 구동하는 S/W인 DataStudio의 사용법을 익힌다.
반감기의 개념을 익힌다.
반감기란, 지수함수적 붕괴로 어떤 양이 초기 값의 절반이 되는데 걸리는 시간을 말한다. 원 개념은 방사성 붕괴에서 기인한 것이나, 현재는 여러 다른 분야에서도 쓰이고 있다. 본 교재(물리학 실험)에서는 우라늄을 예로 들어 식을 도출하였다.
시간상수 τ를 이해한다.
반감기에 의하면 시간상수 τ는 t = τ 일 때 물리량 N이 최초의 값의 약 37%로 변하는 시간의 의미를 갖는다. t = 5τ가 되어야 N은 최초 값의 1% 이내로 감소하게 된다.
원래 물체의 냉각현상은 복잡한 현상이지만 이 실험에서는 반감기의 식(N=N_0 e^((-t)/τ))이 이용된다고 가정한다. 최초온도 T_0, 최종의 평형온도를 T_f 그리고 임의의 시간에서의 온도를 T로 표현하면 반감기의 식은 다음과 같이 고쳐 쓸 수가 있다. (τ는 시간상수이다.)