02 미지시료의 열전도도 측정

소개글

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목차

Ⅰ. 서론
Ⅱ. 이론
Ⅲ. 실험
Ⅳ. 결과 및 고찰
Ⅴ. 결론
Ⅵ. Nonclementures
Ⅶ. References

본문내용

Ⅰ. 서론
열전달은 전도, 대류, 복사의 3가지 방식으로 발생한다. 이 중, 고체에서 발생하는 열전달은 전도에 의한 열전달이다. 고체의 종류에 따라서 전도 열전달이 일어나는 정도가 다른데, 이는
열전도 계수 k를 통해서 나타난다.
이 열전도 계수는 고체의 종류에 따라 다르다. 따라서 어떤 물체인지 모르는 미지시료에 대해서는 열전도 계수를 실험을 통해서 구할 수밖에 없으므로 열전도 계수를 이미 알고 있는 구리와, 단열 처리된 실험 장치를 이용한 본 실험을 통해서 이 미지시료의 열전도 계수를 직접 구해보았다.

Ⅱ. 이론
열전도 현상에서는 Fourier’s Law라는 대표적인 식을 통해서 열전달을 나타낸다.

본 실험에서처럼 구간별로 온도를 측정하는 경우, Differential을 적분해서 단위로 바꿀 수 있다. Fourier’s Law를 위치와 온도에 대하여 적분하면 식은 아래와 같아진다.

단열 처리를 한 본 실험장치에서는 외부로 빠져나가는 열이 존재하지 않으므로 가해준 모든 열이 고체로 전도된다고 볼 수 있다. 즉, 모든 측정 구간에서 열전달 속도 q는 일정한 값을 가지게 된다. 열전달 면적 A도 모든 구간에서 동일하다. 따라서 각 구간에서의 온도차를 측정하면 열전도 계수 k를 구할 수 있다. 미지 시료의 열전달 계수를 알기 위해서는 우선 열전달 속도 q를 구할 필요가 있다. 이는 이미 어떤 시료인지를 알고 있는 구리를 통해서 구할 수 있다. 열전도 계수는 온도에 따라
영향을 받는 값으로, 온도와 선형적인 관계를 갖는 아래와 같은 식으로 표현할 수 있다.

열전도 계수가 선형적인 관계를 가지고 있으므로, 구리의 열전도 계수는 특정한 몇몇 온도에서의 값만 얻어서 내삽 및 외삽을 해서 매우 정확한 값을 얻을 수 있다.
실험장치에서 Thermocouple이 설치되어 있는 위치가 만약 미지 시료 안에 한 구간이 존재하는 방식이라면 , 구리를 통해서 얻은 열전달 속도 q만 이용해도 미지 시료의 열전도 계수를 쉽게 구할 수 있다. 그러나 실험장치에서 미지시료는 T h e rm o c o u p l e 간격 사이에 존재 한다 .

참고 자료

Warren L. McCabe, Julian C. Smith & Peter Harriot, Unit operations of chemical engineering, 7th edition, McGraw Hill,p.83-203
Theodore L. Bergman, Adrienne S. Lavine, Frank P. Incropera & David P. DeWitt, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 8th edition, Wiley, p897-898
Tokyo meter co., Thermal conductivity measuring apparatus steady thermal conduction through homogeneous solid metal operation manual, 1982