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열평형 실험 보고서 (정선호, 김동훈, 이지원, 김태호, 김동현) ✅ 실험 목표 방수 온도 센서를 사용하여 실험 장치를 설계하고 열 평형 실험을 진행한다. 온도 차이를 비교해보며 기존 이론과 어떤 차이점이 있는지 생각해본다. 실험 과정에서 적용된 화학적 원리를 이해한다. ✅ 실험 준비 및 방법 (1) 소프트웨어 준비 : Microsoft Excel을 활용한 PLX-DAQ Excel Macro를 사용하여 결과 값을 출력한다. 한글 파일 & Microsoft Word를 사용하거나 Excel이 없는 경우 아두이노 프로그램에 내장된 Serial Monitor로 결과 값을 확인한다. (2) 하드웨어 제작 및 준비 I) 아두이노를 PC에 연결하여 포트 설정이 알맞게 되어 있는지 확인한다. II) 아두이노에 방수 온도 센서의 검정색 선(GND), 빨간색 선(5V), 노란색 선(2번 핀)을 연결한다. III) 아두이노에 방수 온도 센서의 검정색 선(GND), 빨간색 선(5V), 노란색 선(3번 핀)을 연결한다. IV) 아두이노 스케치에 하드웨어를 작동하기 위한 코드를 작성한 후 업로드한다. V) Microsoft Excel의 PLX-DAQ를 실행한 후 PC의 Port와 Baud를 입력한 후 Connect를 눌러 그래프를 생성한다. (3) 실험 진행 i) (1), (2)의 과정을 완료한다. ii) 작은 비커에 차가운 물을 약 1/2만큼 채우고, 큰 비커에는 따뜻한 물은 약 1/3만큼 채운다. iii) 큰 비커 안에 첫 번째 방수 온도 센서를 넣고, 작은 비커 안에는 두 번째 방수 온도 센서를 넣고, PC에 출력되는 값을 확인한다. ✅ 주의사항 1) 결과 값이 영하 127도로 나오거나 온도 값의 변동이 없는 경우 회로를 재확인한다. 2)온도 출력값이 비정상적일 경우 방수 온도 센서의 전선 결합 여부를 확인한다. ✅ 실험 결과 이번 실험으로 열 평형 상태와 열 전달을 확인할 수 있었다. 서로 다른 온도를 가진 두 물체를 접촉시키고 일정 시간 방치한 후 온도를 측정했을 때 두 물체의 온도가 동일하다면 이는 열 평형 상태에 도달 되었음을 알 수 있었다. 그리고 실험을 통해 초기에 차이가 있던 두 물체의 온도가 열 전달 과정을 통해 점차적으로 온도 차이가 줄어드는 것을 관찰할 수 있었다. ✅ 세특 (예시) 공학 계열 진학을 희망하는 학생으로 과학 수업에서 자유 낙하 운동, 가속도, 에너지 보존 법칙, 열평형 등 고전역학에 관심이 있어 과학 정보 융합 교육 수업에 참여해 조별 과학 탐구 활동으로 '아두이노를 활용한 MBL 제작 실험'을 진행함.(2024. 09. 12. -2024. 09. 13.) 적외선 감지 센서와 충격 감지 센서를 활용해 자유낙하 물체의 운동 시간을 측정하여 중력과 자유낙하 속도를 확인함. 방수 온도 센서와 PLX-DAQ 엑셀 매크로 기능을 활용하여 열 평형 원리를 직접 실험함. C언어를 기반으로 한 아두이노를 사용하여 하드웨어를 제어하기 위한 코드를 작성함. 측정 과정에서 센서 오류 및 매크로 프로그램의 충돌로어려움을 겪었으나, 모둠원들 간의 끊임없는 고민과 노력을 통해 성공적으로 실험을 마침. 실험 활동을 통해 고전역학과 하드웨어에 흥미와 관심을 높여 진로 탐색을 심화시키는 계기가 됨.