열전도도 측정 Thermal Conductivity

소개글

K대학교 화공과 화공생명기초실험 예비레포트입니다.
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목차

1. 목적
2. 이론적 배경
3. 실험 방법

본문내용

1. 목적

미생물의 생장에서 단계에 따른 변화를 이해하고 미생물을 배양하며, 직접적인 방법과 간접적인 방법을 통해 미생물의 수를 측정하는 방법을 이해한다.


2. 이론적 배경

1) Fourier 법칙
등온표면을 통과하는 열흐름 속도는 그 표면에서의 온도구배에 비례한다는 것이 전도에 의한 열흐름의 기본관계이다. 이러한 관계를 일반화시킨 것이 Fourier 법칙인데, 이 법칙은 다음과 같다.

이 식은 온도가 위치와 시간에 따라 변한다는 사실을 알려준다. 음(-)의 부호는 열흐름이 뜨거운 곳으로부터 찬 곳으로 일어난 다는 것과, 구배의 부호는 열흐름에 반대라는 물리적 사실을 나타내는 것이다.
다음 장의 그림 1은 평수냉로벽(flat water-cooled furnace wall)으로 1차원 열흐름을 보여주는 것이다. 로벽의 온도는 초기에 25℃로 냉각수와 평형을 이루는 온도에 있는데, 이때의 상태가 선Ⅰ이다. 이 때 T는 시간과 위치에 무관하다.
로벽의 한 쪽만 700℃로 상승하고 다른 쪽은 25℃로 유지되면 열흐름이 시작되고, 시간이 약간 경과하면 온도분포는 곡선Ⅱ와 같이 된다. 임의의 지점 c의 온도는 상승하고, T는 시간과 위치 두 변수에 따라 변하며 이 때 식 (1)을 각 지점에 적용할 수 있다. 이러한 과정을 비정상상태 전도(unsteady-state conduction)라 한다.
충분히 긴 시간이 지나면 온도분포는 선Ⅲ로 표시되고, 이 온도분포는 시간이 지나도 변하지 않고 유지된다. 로벽이 뜨거운 기체 및 찬 공기와 평형을 이루었기 때문이다. 이러한 일정한 온도분포의 조건 하에서의 전도를 정상상태 전도(steady-state conduction)라 한다. 이 때 T는 위치만의 함수이고, 임의의 지점에서 열흐름의 속도는 일정하다.

참고 자료

없음