자연과학 자료 이동현상실험 자료 열전도 측정실험Thermal Conductivity Measuring Apparatus 자료 Report

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자연과학 자료 이동현상실험 자료 열전도 측정실험Thermal Conductivity Measuring Apparatus 자료

[자연과학][이동현상실험] 열전도 측정실험[Thermal Conductivity Measuring Apparatus]

Thermal Conductivity Measuring Apparatus

◎ 목적
① 일반적인 로건설의 기초적인 계산방법을 익힌다.
② 로 벽에서의 열손실을 계산한다.
③ 보온, 보냉재의 선정에 있어서의 기준을 이해한다.
④ 화학 장치 내외의 재료선택의 중요성을 알아본다.

◎ 이론
열전도 ( Heat Conduction ) : 물질의 혼합이동을 동반하지 않고 구성분자의 열진 동이 순차적으로 전달되어 이루어지는 전열
열전도도 ( Termal Conductivity ) : 열의 전달 정도를 나타내는 물질에 관한 상수
- 고체 ` 액체 ` 기체의 순임
- 고체의 경우 전도체가 부도체 보다 열전도도가 훨씬 크다 → 자유전자의 흐름이 열전도 에 관여한다.
- 일반적으로 온도차가 크지 않을 경우에는 온도에 따른 열전도의 변화는 무시된다.

① Fourier`...Thermal Conductivity Measuring Apparatus

◎ 목적
① 일반적인 로건설의 기초적인 계산방법을 익힌다.
② 로 벽에서의 열손실을 계산한다.
③ 보온, 보냉재의 선정에 있어서의 기준을 이해한다.
④ 화학 장치 내외의 재료선택의 중요성을 알아본다.

◎ 이론
열전도 ( Heat Conduction ) : 물질의 혼합이동을 동반하지 않고 구성분자의 열진 동이 순차적으로 전달되어 이루어지는 전열
열전도도 ( Termal Conductivity ) : 열의 전달 정도를 나타내는 물질에 관한 상수
- 고체 ` 액체 ` 기체의 순임
- 고체의 경우 전도체가 부도체 보다 열전도도가 훨씬 크다 → 자유전자의 흐름이 열전도 에 관여한다.
- 일반적으로 온도차가 크지 않을 경우에는 온도에 따른 열전도의 변화는 무시된다.

① Fourier`s Law
고체를 통하여 일어나는 순수한 열전도 식은 Fourier에 의해 제안되었다.


where,

미소시간 사이의 열 이동속도()는 열의 흐름방향에 직각으로 측정된 단면적 와 흐름의 방향에 있어서의 온도변화의 구배()의 곱에 비례한다. 여기서 K는 비례상수로서 열전도도 ( Thermal Conductivity, [ ] )라 한다.

- 단위시간에 단위면적을 통해서 이동되는 열량은 온도기울기에 비례한다.
- 열전도를 일으키는 추진력은 온도차이다. (열전도도는 온도의 함수)
- 열전도는 면적과 온도의 기울기에 비례해서 증가한다.
- 열전도시 저항은 두께에 비례하고 면적에 반비례한다.
⇒ (R〓열 저항, : 두께, k: 열전도도, A: 면적)
- 열전도 속도는 온도차를 저항으로 나눈 값으로 나타낼 수 있다.
⇒
- 열전도도가 클수록 열전도속도가 커진다.
⇒
② 접촉저항을 고려한 열전도도 계산

정상상태(Steady-state)에서

여기서 Standard Cylinder를 로, Test Piece를 로 표시하면 열전달 속도 는 다음과 같다.

여기서 는 양쪽 모두 같고, 또 를 알 수 있으면 는 다음 식으로 구할 수 있다.


위 식은 Standard Cylinder와 Test Piece사이의 접촉저항을 고려하지 않은 식이다. 그러나 일반적으로 금속의 접촉표면(Standard Cylinder와 Test Piece)에서는 접촉저항에 의하여 온도강하가 발생하므로 이를 보정해야 한다.

2개의 시편의 접촉저항이 로 같다고 가정하면 총 저항 값은,

그러므로,


저항은 전도도의 역수이므로


where,
접촉면의 두께를 무시하면,


where,




정리하면


결과적으로 위식으로부터 시편의 열전도도를 구할 수 있다.

여기서 는 을 측정하여 그래프에 도시해서 얻고 는 다음 식에 의해 구할 수 있다.

◎ 실험기구 및 준비물

Thermal Conductivity Measuring Apparatus, Standard Piece, Test Piece
◎ 실험방법
① 열전도도를 측정할 시편의 두께를 잰다.
② 시편을 설치하고 유량계를 통하여 냉각수를 일정량


자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?pk=11079129&sid=sanghyun7776&key=



[문서정보]

문서분량 : 7 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : 자연과학 자료 이동현상실험 자료 열전도 측정실험Thermal Conductivity Measuring Apparatus 자료
파일이름 : [자연과학][이동현상실험] 열전도 측정실험[Thermal Conductivity Measuring Apparatus].hwp
키워드 : 자연과학,이동현상실험,열전도,측정실험,Thermal,Conductivity,Measuring,Apparatus,자료,측정실험Thermal
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