[헥사랩] 보일의 법칙 (압력센서)

안녕하세요~ 메이크잇나우 입니다.

오늘은 압력센서를 이용하여 재미있는 실험을 해볼꺼예요.

한 번쯤은 보일의 법칙과 샤를의 법칙 이라는 것을 들어보셨을 텐데요.

기체의 압력과 부피, 온도에 관련된 법칙으로 직접 실험을 하면서 알아보도록 하겠습니다.

 

■ 보일의 법칙

온도가 일정할 때, 압력과 부피는 반비례 한다는 법칙입니다.

기체의 온도가 일정하다면, 압력이 커지면 부피가 작아지고, 압력이 작아지면 부피가 커진다는 뜻이죠.

로버트 보일은 U자 형태의 시험관에 수은을 넣으면서 해당 실험을 진행했다고 하죠.

수은의 양을 늘리면서 반대쪽에 갇혀있는 공기의 부피를 관찰했는데,

여기서 수은을 사용한 이유는 수은의 밀도는 매우 높아(물의 13.6배) 적은양으로 충분한 압력을 만들수 있고

쉽게 증발하거나 부패하지 않았기 때문이라고 합니다.

일상 생활에서도 해당 현상을 쉽게 확인할 수 있는데요.

흔히 비행기를 타면 몸이 붓거나, 짐 속에 가져간 봉지가 부풀어 오르기도 하죠.

 

■ 압력의 단위

압력센서는 기체의 압력 즉, 누르는 힘을 측정하는 건데요.

현재 대기를 1기압 이라고 하며 atm 이라는 단위를 사용하죠.

하지만 다양한 분야에 사용되는 만큼 그 단위를 헷갈리시면 정말 큰일날 수 있습니다.

일상에서는 atm 이라는 단위를 사용하지만, 

과학이나 연구 에서는 1atm = 101,325 Pa(파스칼) 이나 kPa(킬로파스칼)의 단위를 많이 사용합니다.

또한 일상에서 가장 많이 사용하는 타이어나 축구공에 보면 적정 공기압이 표시되어 있는데요.

표시 되어 있는것 처럼 공업 쪽에서는 psi나 bar을 많이 사용합니다.

1기압 = 1.01bar = 14.5psi 라고 생각하시면 됩니다.

이런 단위를 헷갈리고 100을 넣으라고 해서 100 psi를 넣어야 하는데 100bar를 넣으려고 한다면,

타이어가 터져버리겠죠?

 

 

■ 압력센서 사용하기

 

이번에 사용한 압력센서는 게이지 압력센서로 앞쪽에 호스를 통해 압력을 넣어주면

안쪽은 판이 미세하게 변형하면서 그 저항값을 통해 압력을 측정하는 방식입니다.

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ECO보드/헥사보드 압력센서 감압/가압실험 (주사기/케이블포함) : 메이크잇나우

 

지난번에 사용했던 무게센서(로드셀)과 비슷한 원리입니다.

 

▼▼ 무게센서의 원리가 궁금하시다면?  ▼▼

[헥사랩] 공기에도 무게가 있을까? (무게센서)

 

이번에 사용한 압력센서는 -100kPa ~ 300kPa 까지 측정할 수 있습니다.

현재의 기압을 1기압으로 산정하기 때문에 100kPa가 되면 이는 2기압이 된다고 생각하셔야 합니다.

그래서 -1기압 ~ 4기압까지 가능하다고 생각하시면 되고,

- 기압 이라는 것은 감압을 하여 압력을 낮추는 것을 의미합니다.

 

 

■ 보일의 법칙 실험하기

실험은 간단합니다.

주사기의 눈금을 활용하여 5ml 씩 공기를 넣을 때 압력의 변화값을 확인하는 거죠.

오늘의 실험도 역시 헥사보드와 이지블록스가 함께 합니다 :)

https://easyblocks.kr/blocks

Easy Blocks

 

저는 정확히 5ml를 넣을때마다 버튼을 눌러 그때의 값을 측정하게 했는데요.

데이터를 실시간으로 측정하면서 압력을 넣었다 뺐다 해봐도 좋을것 같습니다 :)

주사기 하나정도는 쉽게 제어할 수 있을거라고 생각했는데,

한 손으로 주사기를 일정 압력이상 넣는것이 꽤나 힘든 일이더라고요 ㅎㅎ

마지막에 주사기의 압력이 빠질때 버튼이 한번 더 눌려서 그래프가 한번 꺾였네요.

 

 

■ 디지털 과학의 시작 '메이크잇나우'

저는 학창시절 실험을 하면 눈금을 읽으면서 열심히 종이에 썼던 기억이 나는데요.

디지털 과학은 정확한 데이터를 측정하여 값으로 저장해주고 그래프도 바로바로 만들어주죠.

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지능형과학실 LV3 패키지 HEXA LAB 헥사보드 level3 중1 데이터 사이언스 : 메이크잇나우

 

창의과학재단에서도 올해까지 11,000개 학교로 지능형과학실을 확장한다고 발표했죠.

저희는 지능형과학실에 정식으로 서비스가 연동된 제품으로

보다 쉽고 간편하게 데이터를 활용하여 보고서작성 및 제출,

선생님 께서는 한눈에 내용을 확인하여 평가를 할 수 있는 시스템이 갖춰져 있습니다.

 

어떠신가요?

교과과정에 필수로 들어있는 다양한 과학실험을 쉽고 간편하게 활용하고 싶지 않으신가요?

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