일반물리학실험 | 뉴턴의 냉각 법칙

어떤 물체의 온도는 시간에 따라 주변의 온도와 같아지려고 하는데, 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 = -비례상수(K) × (물체의 온도 – 물체 주위의 온도) 인데 이 식을 이용한다.

 

즉, 뉴턴의 냉각 법칙은 시간에 따른 온도 변화는 그 물체의 온도와 주위 물체의 온도차에 비례한다는 것이다. 이 실험에서는 뜨거운 물의 냉각과정을 통해 실제 측정한 온도와 뉴턴의 이론으로 계산한 온도를 비교하여 뉴턴의 냉각법칙을 검증해보려고 한다.

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 열 센서를 Labpro에 연결한다.

2) 33 Newton Law of Cooling 파일을 연다. 이때 수평축은 0～20분 범위의 시간을 나타내고, 수직축은 0～60℃의 온도를 나타낸다.

3) 실험실 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.

4) 55℃의 물을 필름통에 3/4 정도 채운다.

5) 온도 센서의 끝이 필름통의 바닥에 닿지 않도록 하여 물에 잠길만큼 넣는다.

6) 온도 센서가 물의 온도 55℃에 도달 할 때까지 기다렸다가 ‘수집’버튼을 눌러 데이터 수집을 시작하여 그래프의 범위대로 20분간 측정을 한다.

 

 

 

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