화학공학실험/단위조작/ 열전도도 측정 실험(결과+고찰)

최초 등록일
2019.05.13
최종 저작일
2019.04
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목차

1.실험 결과
2.토의 및 고찰

본문내용

토의 및 고찰
이번 실험은 열전도도 측정 장치를 통해 정상상태의 열 전달로부터 열전도도를 측정하여 열전도도 현상에 대한 기초 이론인 Fourier 법칙과 측정법을 익히며, 열전도도와 열전달 현상을 이해하는 실험이다. 어떤 계(system)에서 다른 계로 에너지가 전달되는 방식으로는 일과 열이 존재한다. 그 중 열은 일과는 다르게 외부의 변수에 관계가 없으며, 에너지 자체가 아니라 에너지가 전달되는 형태를 의미한다. 이러한 에너지 전달(열의 이동) 방식에는 전도, 대류, 복사가 있으며 이번 실험에서는 열 전도에 집중한다. 전도는 주로 고체에서 열의 전달이 일어나는 가장 중요한 형태이다. 미시적인 관점에서 볼 때, 전도는 뜨겁고, 빠르게 운동하거나 진동하고 있는 원자, 분자들이 인접해있는 원자, 분자들과 상호작용하면서 이들 이웃 원자들에게 그들의 에너지(열)의 일부를 전달하는 방식으로 일어난다. 즉 열에너지가 물질의 이동을 수반하지 않고, 온도 구배에 의해 고온부에서 저온부로 연속적으로 전달되는 현상이다. 따라서 열 전도, 열 전달의 가장 큰 원인은 온도 기울기(온도 차)이며, 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 열이 이동하면 이 열 에너지는 열역학 1법칙에 의해 보존되며, 두 지점의 온도가 같아질 때 열 평형상태를 이룬다. 이러한 정상상태 열전도에 가장 기본이 되는 식이 바로 Fourier 식이다. 이 식에서 비례상수 k는 해당 물질의 한 물성(물리적 특성)이고 열전도도라고 부른다. 여기서 마이너스 부호가 붙는 것은 열이 온도 기울기의 마이너스 방향으로 흐르기 때문이다.
Fourier 법칙은 k가 온도 구배에 무관하나 온도 자체에는 필연적으로 무관한 것은 아님을 나타내고 있다. 실험에 의해 광범위한 온도구배 범위에서 k의 독립성이 확증되나, 다공성 고체만은 제외된다, 이 다공성 고체에서 선형온도 법칙에 따르지 않는 입자간 복사가 전체 열흐름 양에 중요한 몫을 차지하게 된다. 이와 반대로 k는 온도의 함수이나 약간의 기체를 제외하고는 좁은 법위의 온도에서 k가 일정하다고 생각할 수 있다.

참고 자료

없음

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