(결과) 온도측정

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(결과) 온도측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험 준비물
실험 장치도
실험 방법
관련 이론
실 험 결과 및 데이터 표
고찰

본문내용

0°C)
3.276
90 (90°C)
3.811
T type 기전력 측정표
온도℃
(실제온도)
T 기전력 ()
50 (54°C)
1.378
60 (60°C)
1.677
70 (70°C)
2.089
80 (80°C)
2.548
90 (90°C)
3.005
R type 기전력 측정표
온도℃
(실제온도)
R 기전력 ()
50 (54°C)
0.338
60 (60°C)
0.386
70 (70°C)
0.448
80 (80°C)
0.522
90 (90°C)
0.613
열전대 K, J, T, K type 측정값의 종합
온도 ℃(실제온도)
K 기전력
J 기전력
T 기전력
R 기전력
50 (54.0℃)
1.379
1.807
1.378
0.338
60 (60.8℃)
1.640
2.165
1.677
0.386
70 (70.7℃)
2.006
2.665
2.089
0.448
80 (80.4℃)
2.492
3.276
2.548
0.522
90 (90.2℃)
2.885
3.811
3.005
0.613
열전대 K, J, T, K type 이론값의 종합
온도 ℃(실제온도)
K 기전력
J 기전력
T 기전력
R 기전력
50℃ (54.0℃)
2.188
2.797
2.208
0.323
60 (60.8℃)
2.436
3.116
2.468
0.363
70 (70.7℃)
2.851
3.650
2.909
0.431
80 (80.4℃)
3.267
4.187
3.358
0.501
90 (90.2℃)
3.682
4.726
3.814
0.573
4) 위에서 구한 경험식을 사용하여 120°C, 200°C, 500°C 에서의 열전대 기전력()를 예측할 때 확실성에 대하여 기술하여라.
→ 위의 측정값과 이론값의 비교에서 기전력의 오차율이 가장 작게 나는 R Type의 기전력을 가지고 경험식을 구하여 120°C, 200°C, 500°C 에서의 열전대 기전력을 예측해보도록 하겠다.
위의 값을 통해 최소승자법으로 경험식을 구하면
과 같다. 이 경험식을 통해 120°C, 200°C, 500°C 에서의 열전대 기전력을 측정하면
온도
계산 및 결과
120°C
0.0075×120-0.00671 = 0.8932 ()
200°C
0.0075×200-0.00671 = 1.493 ()
500°C
0.0075×500-0.00671 = 3.743 ()
임을 알 수 있다.
이 값들을 이론값을 통해 얻은 경험식에 대입하여 온도를 알아보면
먼저 이론값을 통해 얻은 경험식은 R-Type
에서
이므로
에 대입하면
기전력
계산 및 결과
0.8932 ()
(0.8932+0.0567)/0.0069 = 137.7 °C
1.493 ()
(1.493+0.0567)/0.0069 = 224.6° C
3.743 ()
(3.743+0.0567)/0.0069 = 550.1 °C
의 결과를 얻을 수 있다.
이 값들을 처음의 가정했던 온도 120°C, 200°C, 500°C 와 비슷한 값을 가짐을 보일 수 있다.
실제로 오차율을 계산해보면
120°C의 경우
(137.7-120)/120×100 = 14.8 (%)
200°C의 경우
(224.6-200)/200×100 = 12.3 (%)
500°C의 경우
(550.1-500)/500×100 = 10.02 (%)
의 오차율을 계산해볼 수 있다.
∴ R-Type 기전력의 측정을 통해 얻어낸 경험식을 통해서 약 10~15%의 오차율을 가지고 온도를 예측할 수 있다.
고찰
조별 고찰
조별 고찰에서는 제백효과에 대해서 이야기 해보았다. 제백효과에 대해 의문을 가지고 어떤현상인지 알아보았는데, 그 원인이 뚜렷하게 규명된 것은 아니지만 현재 알려진 것은 금속 내 자유전자의 이동이 열 운반을 수반하기 때문인 것으로 알려져 왔고, 실험을 통해 이 내용이 옳을 것이라는 결론을 내렸다. 또한 이번 실험에서 K, J, T 타입의 기전력 측정에서 오차율이 크게 나왔는데, 이 점은 히스테리시스차와 기준온도가 되는 기준온도가 되는 얼음물의 온도가 0°C에서 잘 맞지 않아서라는 의견도 있었다.
개인 고찰
이번 열전대의 기전력을 통한 온도측정실험은 온도 변화에 따라 변하는 기전력을 측정하여 온도와 기전력의 관계를 선형적이라 가정하고 온도를 구하는 과정이었다. 열전대 금속의 종류에 따라 K, J, T, R 등과 같이 타입이 나눠지며, 이번 실험에선 J, T 타입의 열전대의 오차가 K, R 타입에 비해 조금 크게 나오게 됐다. 위의 이론값으로 그린 그래프와 측정값을 통해 그린 그래프를 살펴보면 K, J, T, R 의 그래프가 비슷한 기울기와 순서대로 그려진 것을 확인할 수 있다. 하지만 K, J, T 타입의 측정값에선 y축으로 평행이동한 모습을 관찰 할 수 있다. 이것을 통해 측정 때 개인오차나 우연오차보다는 기계오차가 측정값에 영향을 주었다는 것을 알 수 있다. 좀 더 정확한 측정을 위해선 K, J, T타입에 측정값의 y값을 평균오차만큼 더 더해주면 오차율은 크게 감소할 것으로 보여진다.
경험식을 통해 120°C, 200°C, 500°C의 기전력을 예측할 때, 가장 오차가 적은 R 타입을 가지고 경험식을 구하였을 경우 R타입의 이론값과 측정값과의 오차는 평균 ±5%의 오차를 보였다. 그리고 이론값을 통해 얻은 경험식을 통해 R 타입의 온도를 계산하였을 때, 오차가 10~15%로 늘어난 것을 확인할 수 있었다. 이것은 기전력의 오차보다 실제 온도를 계산하였을 때 오차는 더 큰 변화를 보인다는 것이다. 이것은 또한 온도의 오차를 계산해보지 않아도 기전력의 오차를 확인하여 온도의 오차를 대략적으로 알아보는데 도움을 줄 수 있을 것이다. K, J, T타입은 이러한 점에서 경험식을 통해 온도를 구하였을 경우 약 20~30%의 오차가 나타날 것으로 예상이 된다. 하지만 y축의 평행이동을 통해 이론값과의 값을 줄여주면 오차는 10%이하를 떨어질 것이다.
결론적으로 K, J, T 타입의 값의 오차가 조금 크게 나오긴 하였지만, 기울기 면에서 비슷한 양상을 보이고 있고, 전력측정의 순서 또한 이론값과 같은 순서로 나왔다. 이러한 점들을 종합해 보았을 때, 이번 실험은 측정면에선 만족한 결과를 얻었다고 할 수 있다.

키워드

온도측정 결과보고,   온도측정,   결과,   실험