분야
hwp◎ 실험 제목 : 고체의 열전도도 측정
◎ 실험 목적
◎ 실험 이론
◎ 실험기구 및 시약
◎ 실험방법
◎ 실험결과
① 노란색 금속의 실험 결과 그래프
② 은색 금속의 실험 결과 그래프
◎ 결 론
◎ 토의 및 고찰
◎ 참고자료 (열전도도 측정기)
◎ 참고문헌
실험 일자 :
공동실험자:
◎ 실험 목적
전도에 대한 법칙과 고체 내 온도분포가 시간에 따라 변하지 않는 정상상태 열전도 그
리고 온도분포가 시간에 따라 변하는 비정상상태 전도에 대하여 이해한다. 열전도는 구
성성분에 대해서 일련의 열 진동 결과로써 일어나는 열전달을 의미한다. 우리가 배우고
있는 단위조작, 노벽에서 열손실계산, 절연물질의 선정, 화학장치의 내부 및 외부에 사
용 되는 물질의 선정 등에 적합한 열전달에 관한 문제 등에 관련된 것으로 정지된 열 흐
름을 이해하는 것을 목적으로 한다.
◎ 실험 이론
열에너지가 물질의 이동을 수반하지 않고 고온에서 저온으로 연속적으로 전달되는 현
상이다. 주로 고체내부에서 발생하며, 물질의 종류에 따라 전도되는 속도가 다르다.
이를 열전도도라고 한다.
열전달은 온도차이로 인해 발생하는 에너지의 전달로써, 하나의 매질 내에서 또는 매
질과 매질 사이에서 온도차가 존재할 때에는 열전달이 반드시 일어난다. 열전달 과정의
종류에는 전도, 대류, 복사 세 가지 형태가 있다.
고체나 액체와 같이 정지한 매질 내에 온도구배가 존재하여 그 매질을 통하여 일어나
는 열전달을 전도라고 한다. 반면에 온도가 다른 표면과 이동하는 유체 사이에서의 열
전달을 대류라고 하며, 마지막으로 복사가 있다. 유한한 온도의 모든 표면은 전자기파
형태로 에너지를 방출한다. 그러므로 중간매질이 없어도 온도가 서로 다른 두 표면 사
이에는 복사에 의하여 열전달이 발생한다.
열이 전달되는 양은 3가지 전달방법 모두의 경우에 전달현상이 일어나고 있는 면적에
비례하여 증감하게 된다. 따라서 전달중에 있는 열량(즉 단위시간당 열량의 크기)은 그 자체의 값도 중요하나 단위면적당 전달되는 열량이 더 큰 의미를 가질 수 있다. 이렇게
전달되는 단위시간 당, 단위면적 당, 열전달량을 열 유속이라 정의한다. 이 열유속도 열
전달이 일어나는 물체간의 경계면 면적에 대하여 정의하게 되며, 물체의 크기와 상관없
이 전달현상이 얼마나 활발하게 일어나는가를 표시하는 물리량이다.
열전달 과정을 적절한 전달률 방정식으로 정량화 할 수 있다. 단위시간 당 전달된
에너지양을 계산하는데 이 방정식을 사용할 수 있다. 열전도에 대한 전달률 방정식은
Fourier의 법칙으로 알려져 있다. 온도분포가 T(x)인 1차원 평면벽에 대한 전달률 방정
식은 다음과 같이 표현된다.
열유속은 전달방향인 x방향에 수직인 단위면적당 열 전달률이고, 이 방향으로의 온도구배 dT/dx에 비례한다. 비례상수k는 열전도율로 알려진 전달 물성값이며, 벽의 고유특성이다. 음의 부호가 나타나 있는 것은 온도가 감소하는 방향으로 열이 전달되기 때문이다. 온도분포가 선형적인 정상상태 조건하에서 온도구배는 다음과 같이 표현할 수 있다.
그리고 열 유속은 다음과 같다.
- 열전달 (introduction to heat transfer) -FRANK P. INCROPERA. 희중당 P1~13,
35~43
- 단위조작실험 - 노윤찬, 서교택, 허권, 김홍수 편저. 김영사 P3.1~3.5
- 열전달 -윤정인, 김시범, 차상원, 하만영 공역, 시그마프레스 P2~19
- 열전달 -이태식, 이재헌, 이준식 (주) 사이텍미디어, P2~4, 41~45
- 열전도도 ⇒ http://moolynaru.knu.ac.kr/withphysics/basicbank/1sungjil/metal.htm
