고체 열전도도 실험

소개글

고체의 열전도 현상에 대한 이론과 열손실의 계산, 화학 장치 등의 보온, 보냉 재료에 따른 선택의 기초 자료로서 상대적인 고체의 열전도도를 이해하고 이에 따른 열전도도의 측정 방법을 습득하고, 정상 상태의 열 이동으로부터 열전도도를 구하고 전도에 의한 열전달 현상을 이해하도록 한다.

목차

1. 실험목적
2. 실험이론
3. 준비물
4. 실험방법
5. 실험과정
6. 고찰
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적

고체의 열전도 현상에 대한 이론과 열손실의 계산, 화학 장치 등의 보온, 보냉 재료에 따른 선택의 기초 자료로서 상대적인 고체의 열전도도를 이해하고 이에 따른 열전도도의 측정 방법을 습득하고, 정상 상태의 열 이동으로부터 열전도도를 구하고 전도에 의한 열전달 현상을 이해하도록 한다.

2. 실험 이론

전도에 의한 정상 상태의 열 이동은 식 (1)의 Fourier법칙으로 나타낼 수 있다.
--------------------- (1)
여기서 q [J/s], x [m], A [m2], k [ J/s・m・℃], T[℃]

일반적으로 T ℃에서의 열전도도 k는 0℃에서의 열전도도 k0와 온도 T의 함수로서 근사적으로 다음 식으로 표시된다.

k = k0(1+aT) = a0 + b0T ------------ (2)

온도계수 a는 물질에 따라 +(보온재) 또는 -(금속)값을 갖는다.

식(2)를 식(1)에 대입, 거리 x1 - x2, 온도 T1 - T2 범위에 대해 적분하면,
-------- (3)

k0를 T1과 T2에서의 열전도도의 평균값, (T1-T2)를 △T라 하고 전열 면적 A가 일정한 경우라면,

----------------- (4)

따라서 식(4) 로부터 대류와 복사가 없는 순수한 전도에 의한 고체의 열전도도를 구할 수 있다. R은 저항으로 다음과 같이 정의된다.

본 실험의 경우 열전도도를 알고 있는 기준관에 열전도도를 구하고자 하는 시험편을 삽입하는 방법이므로 기준관(첨자R)과 시험편(첨자S)에 대해 (4)식으로부터
----------- (5)
(5)식에서 A는 일정하므로 kS는 다음 식으로부터 구할 수 있다.
--------------------- (6)
보통의 경우 기준관과 시험편의 접촉면은 아무리 밀착시켜도 공기 등에 의한 열전도도 저항이 존재하게 되며 이의 보정이 필요하다. 때문에 보정저항을 사용하기 위하여 시험편 두개를 끼우
고 실험하여 저항을 구하도록 한다. 이 때 사용되는 식은 다음과 같다.

참고 자료

i) Unit Operation of chemical Engineering McCabe McGraw-Hill 1997
ii) naver 지식in