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[자연과학] experiment(실험)보고서 - 열전도도 측정(測定) experiment(실험)

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작성일18-05-17 09:24

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열 전달에는 크게 유체 흐름이 자연 대류일 경우(가열된 방 바닥이나 벽면에 의한 난방)와 강제 대류일 경우(비행체 표면으로부터의 열 방출이나 열 교환기 관 벽 내외의 열 교환), 유체의 상이 變化하지 않을 경우와 變化 할 경우(비등이나 응축을 수반하여 보일러나 콘덴서 등의 성능을 좌우하는 열 전달)등이 있다 경계층이 층류를
이룰 때와 난류를 이룰 때, 또는 그 둘이 함께 공존 할 때 등에 따라 열 전달 현상은
달라 진다. 집의 창문을 보면 보통 2중창으로 되어 있는데 이는 창문과 창문 사이에 공기라는 열 절연체를 사용하기 위한 것이다. 그 외에도
고체와 유체 사이에는 복사에 의한 복사열이 전달이 되는데, 보통 열 전달이라 하면
대류 열 전달을 가리킨다. 열전달률 a(kcal/)를 포함하는 식은 보통 무차원 수인 누셀트수 로 표시한다. 일반적으로 물체들 사이의 열전도, 대류, 열복사 등 3가지 열 이동 과정을 총칭하지만, 좁은 의미로는 유체와 고체 표면 사이에서 열을 주고 받는 현상만을 가리킨다. 이 경우 유체와 고체 표면 사이 유체의 얇은 층(경계층)에서는 열전도에 의해 열이 전달 되지만, 경계층 밖 유체에서는 열이 유체 자체…(skip) 의 대류에 의해 운반 된다
이렇게 열전도와 대류가 복잡하게 얽힌 열 전달을 대류 열 전달이라 한다.
고체의 열전도 현상에 대한 theory 과 열손실의 계산, 화학 장치 등의 보온, 보냉 재료에 따른 선택의 기초 data(자료)로서 상대적인 고체의 열전도도를 이해하고, 이에 따른 열전도도의 측정(measurement) 방법을 습득하고, 정상 상태의 열 이동으로부터 열전도도를 구하고 전도에 의한 열 전달 현상을 이해하도록 한다.

theory 및 원리
전도에 의한 열 흐름의 기본 관계는 등온 표면을 통과하는 열 흐름 속도와 그 표면에서의 온도 구 배간의 비례이다. 즉, 금석의 한쪽 끝을 가열하면 가열된 부분의 원자들은 에너지를 얻어 진동하게 된다 이런 진동이 index로 옆의 원자를 진동시켜 열전도가 일어난다.
열 전달에 의한 다중측정(measurement)의 전기 배선과 열전대의 보정을 실습한다. 이렇게 물질마다 열을 전달하는 정도가 다른 것은 각각 물질에 따라 열전도의 작용 원리가 다르기 때문이

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열전도도 측정(measurement) 실험
실험 목적
고체의 열전도도를 측정(measurement) 함으로써 전도에 의한 열 전달을 이해한다. 이 경우 고체 표면의 온도를 , 유체의 온도를 t라 하면, 단위
시간에 단위 면적을 통과하는 열량 Q는 Q 〓 a가 된다 이 때 a를 열전달률이라 한다. 뜨거운 냄비를 들어 올릴 때 오븐용 장갑을 사용하는 것도 오븐용 장갑이 좋은 열 절연체이기 때문이다. 이것은 다음과 같이 쓸 수 있다

여기서, A〓 등온 표면적, L〓 표면에 직각으로 측정(measurement)된 거리, q〓 표면에 직각 방향으로 그 표면을 통과하는 열 흐름 속도, T〓 온도, k〓 비례상수(열전도도)

따라서 열전도도 k 〓 가 되어 두 점에서의 온도를 측정(measurement)하면 쉽게 값을 구할
수 있다

열 전달
열 이동전열이라고도 한다.
열전도의 예는 주변에서 쉽게 찾아 볼 수 있다 금속 막대의 한 쪽 끝을 가열하면
가열되는 부분부터 index대로 뜨거워질 때라든지, 온도가 다른 물체를 서로 접촉시켜 열 이동이 일어나는 경우가 그런 예이다. 액체나 기체 내부의 열 이동은 주로 대류에 의한 것이지만, 고체 내부는 주로 열전도에 의해서 열이 이동한다. 물질의 종류에 따라 전도되는 속도가 크게 다르므로 이를 열전도도로 표시하여 나타낸다. 한 물체 내 어느 위치에서 그리고 어느 시간에 적용 될 수 있도록 일반화 된 것을 Fourier 법칙이라 한다. 열전도에 의해 물체 내부에서 열디 전달 속도는 물질 종류에 따라 큰 차이가 있다 예를 들면 구리철과 같은 도체인 경우에는 열이 매우 빠르게 전달 되지만, 황플라스틱과 같은 절연체인 물질의 경우에는 느리게 전달된다 또 액체기체는 고체에 비해 열전도가 매우 느리고 그 일부에 가해진 열을 전체에 확산 시키기 어렵다.

열전도
열에너지가 물질의 이동을 수반하지 않고 고온부에서 저온부로 연속적으로 전달되는
현상. 주로 고체 내부에서 일어난다.

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