[재료공학]냉각곡선을 이용한 열분석 실험

소개글

한양대학교 신소재공학과
3학년 재료공학 실험 레포트 입니다.

목차

뉴튼식.과냉각
공정,공석,포정,포석반응
깁스 상률 -일성분계, 다성분계
지백효과

본문내용

i. 실험목적
본실험은 물질의 상변태온도를 열분석 방법을 이용, 측정하여 상태도를 작성하며, 이로서 물질의 상변태를 열역학적으로 이해하는데 목적이 있다. 또한 상태도에 대한 전반적인 이해를 증진시켜, 이를 이용하여 상변태 및 결정구조를 예측하고 합금설계 및 열처리 등의 실제공정에 응용하는 능력을 기른다.

ii. 이론
실험의 목적을 이해하고 데이터 분석을 위해서는 뉴튼식 고상액상의 반응(공정,공석 포정,포석) , 상태도, seebeck effect, Gibbs phase rule 및 상변태 등의 이론습득이 필수적이다. 상변태에 따른 냉각곡선의 기울기 변화를 이론적으로 고찰하기 위해서는 뉴튼 식의 이해가 필요하며, 냉각곡선을 이용하여 상태도를 완성하고 완성된 상태도를 이해하기 위해서는 Gibbs phase rule 및 고상과 액상의 반응 등을 알아 한다. 도한 실험에 사용되는 열전대의 작동원리를 이해하기 위해서는 seebeck effect를 알아야한다.

1. 뉴튼식
 뉴튼식이란?
* 물체가 복사(輻射)하는 열량은 그 물체의 온도와 주위 물체의 온도차에 비례한다는 법칙으로 1701년 I.뉴턴에 의해 발견되었다. 온도차가 적을 경우에만 근사적으로 적용된다.

* 뉴튼의 냉각법칙에 의하면 냉각속도, 즉 온도의 변화속도는 냉각되는 물체의 온도(T)와 주변온도(Tm)와의 차에 비례한다.

 과냉각이란??
과냉각(supercooling)이란 용융체 또는 고체가 평형상태에서의 상변화 온도 이하까지 냉각되어도 변화를 일으키지 않는 현상이다. 용융염이 용융점 이하로 온도가 내려가도 결정의 석출 등으로 상변화가 일어나지 않고, 잠열도 방출하지 않는 현상을 말한다. 과냉각 상태에서 일단 결정핵이 생성되면 온도가 용융점으로 올라가면서 결정은 급격하게 성장하기 시작한다. 방열과정에서 이러한 과냉각 현상으로, 용액의 온도는 열에너지의 사용온도보다도 내려갈 수 있으며, 축열기를 효율적으로 사용하는데 방해요인이 된다.
물질에는 각각 그 때의 온도에 따른 안정상태가 있어서, 온도를 서서히 변화시켜 가면 이에 따라 그 물질의 구성원자가 각 온도에서 안정상태를 유지하면서 온도의 변화를 따라갈 수가 있다. 그러나 온도가 갑자기 변하면 구성원자가 각 온도에 따른 안정상태로 변화할 만한 여유가 없기 때문에, 출발점 온도에서의 안정상태를 그대로 지니거나, 또는 일부분이 종점 온도에서의 상태로 변화하다가 마는 현상이 일어난다.

참고 자료

http://blog.naver.com/nautes2905?Redirect=Log&logNo=19895138
http://100.naver.com/100.nhn?docid=17188
http://www.dt.co.kr/contents.htm?article_no=2006040402011857634001
http://72.14.203.104/search?q=cache:T3PAhS7RIg4J:nahtec.chonbuk.ac.kr/%EC%8B%A4%ED%97%98%EC%8B%A4/%EA%B8%88%EC%86%8D%EC%9E%AC%EB%A3%8C/phase.htm+%EA%B3%B5%EC%A0%95+%EA%B3%B5%EC%84%9D+%ED%8F%AC%EC%A0%95+%ED%8F%AC%EC%84%9D&hl=ko&gl=kr&ct=clnk&cd=6&lr=lang_ko
http://hannam.es.kr/2%20education/robot/thermocouple.htm