열전도도 (Thermal Conductivity Measuring Apparatus) 결과레포트

소개

열전도도 (Thermal Conductivity Measuring Apparatus) 결과레포트입니다.
두께, 재질이 다른 미시의 시편 6개로 실험하였습니다. 밀도를 계산하여 문헌으로부터 비슷한 밀도를 갖는 물질로 추정하였습니다. 기준기둥 사이에 시편1, 기준편, 시편2 순으로 넣고 (시편1과 시편2는 같은 재질) 10개의 지점에서 온도를 측정했습니다. (1차 50도, 2차 60도)
평균온도에서 문헌에 따른 예상 열전도도를 계산하고, 실험값으로 부터 열전도도를 계산하여 오차율을 계산하였습니다.
열전도도가 의미하는 바를 서술하였고, 효과적인 열전달의 위한 방안을 조사하였습니다. 시편과 기준기둥 사이의 접촉저항이 주는 영향을 알아보았습니다. 그리고 실험에서 발생하는 오차와 그 오차를 최소화하는 방법을 찾아보았습니다.

목차

1. 실험 결과
2. 결과값의 고찰

본문내용

(2) 효과적인 열전달을 위한 방안에는 어떠한 것들이 있는지 알아본다.
열전달은 크게 전도, 대류, 복사 3가지로 분류된다. 전도를 통한 효과적인 열전달을 위해서는 푸리에 법칙으로 부터 열전도도가 큰 재료를 사용하는 것이 좋다. 은 구리, 금, 알루미늄 등이 열전도도가 높은 금속에 속한다. 비금속 고체나 액체, 기체의 경우 금속보다 열전도도 값이 매우 작기 때문에 열전달 효율을 높이기 위해서는 금속재료를 사용해야 한다. 또, 물질의 표면적을 크게 하면 열전달이 잘된다. 표면적을 크게 하는 것은 대류와 복사의 경우에도 적용된다. 예시로 열교환기에서는 튜브에 핀을 달아 표면적을 늘리기도 한다. 다른 방안으로는 양 끝의 온도차를 크게 하는 것이다. 전도와 대류의 경우에 해당하며 기본적으로 온도 차가 존재해야 고온부에서 저온부로 열의 흐름이 발생한다. 온도차가 없는 열적 평형상태에 도달하면 전도와 대류에 의한 열전달은 일어나지 않는다. 또 다른 방법으로 전달 거리를 짧게 하는 것이 있다.
대류에 의한 열전달을 크게 하는 방법은 앞서 소개한 표면적과 온도차를 크게 하는 방법이 있고, 전열계수를 크게 하는 방법이 있다.

<중 략>

(4) 이 실험에서 생길 수 있는 오차를 열거하고, 그것을 최소화하기 위한 방법을 열거하라.
실험에서 발생할 수 있는 오차는 크게 가정에 부합하지 않는 경우에 생기는 오차와 열전도도 측정 장치 자체의 결함 또는 한계에 의한 오차, 실험자의 개인적 오차 등으로 구분할 수 있다. 이번 실험에서 가정한 사항으로는 다음의 다섯 가지이다.

1. 대류와 복사에 의한 열전달을 일어나지 않는다.
2. 열적 정상상태의 흐름이다.
3. 열은 상부에서 하부로 한 방향으로만 흐른다.
4. 접촉저항을 일정하다.
5. 열전도도는 양 끝의 온도의 산술 평균 온도에 대한 열전도도 값으로 일정하다.

첫 번째 가정은 열이 전도에 의해서만 전달되는 것을 의미하는데 실제로는 대류와 복사 또한 동시에 일어나기 때문에 전도에 의한 전달의 영향이 더 크게 측정된다.

참고자료

· 화공 현상 실험 준비실, 『화공현상실험』, 단국대학교 공과대학 화학공학과, 1997