[화학공학실험] 선형 열전도 실험 결과보고서

소개

"[화학공학실험] 선형 열전도 실험 결과보고서"에 대한 내용입니다.

목차

1.실험제목
2.실험목적
3.기기 및 초자
4.이론적 배경
5.실험방법
6.실험결과
7.조별토의
8.참고문헌

본문내용

실험제목
선형 열전도 실험
2022년 4월 18일
실험목적
1) HT11C 실험 A
균일한 평판 벽을 따라 정상상태에서 열이 전도될 경우의 온도 분포를 측정하고, 열 흐름과 온도변화 사이의 상관관계를 설명한다.

2) HT11C 실험 B
중첩된 평면 벽을 이용해 정상상태 열전도를 진행시킬 때, 온도 분포를 측정하고 상이한 재료가 직렬로 연결된 벽에서 총괄 열전달계수를 구한다.
※ 전도성이 약한 스테인리스 스틸을 사용할 경우 안정화되려면 많은 시간이 필요하기 때문에 알루미늄을 이용하여 실험을 진행한다.

기기 및 초자
HT10XC Heat Transfer Service Unit
HT11C Computer Compatible Linear Heat Conduction Accessory

이론적 배경
1) 열
- 열(heat)은 두 시스템의 온도 차이로 인해 시스템의 경계를 통과하여 한 계(system)에서 다른 계로 전달되는 에너지의 형태로 정의한다. 즉 열은 고온의 계에서 저온의 계로 전달되고, 이는 두 계의 온도차에 의해서만 가능하다. 열도 일과 마찬가지로 에너지의 한 형태이기 때문에 일반적으로 일의 단위인 Joule을 사용하거나 이에 직접 비례한다. 열의 순 흐름(net flow)은 온도가 감소하는 방향으로 흐르며, 열 흐름의 메커니즘에는 전도, 대류, 복사가 있다.

2) 열전달의 종류
- 열전달 : 온도 차이로 인해 발생하는 에너지의 전달이다.
(단, 물체 내부에서의 열 이동은 열전도라고 한다. <밑에 추가설명>)

A. 전도 열전달 : 온도 차에 의한 열의 이동 방법 중 하나로 한 끝에서 다른 끝으로 직접 전달되는 현상이다. 즉 인접 분자 간의 에너지 및 엔트로피(원자, 분자, 전자들의 충돌)를 전달하는 현상이다. 고체 또는 정지상태의 유체 내에서 발생한다.

B. 대류 열전달 : 공기와 같이 가열된 유체가 이동하는 현상이다. 즉 유체 속에 온도차가 생기면 밀도차가 생겨 순환운동이 일어나며, 그 운동에 의해 열이 이동하는 현상이다. 고체 표면과 운동 유체 사이에서 불규칙한 분자운동과 거시적 유체의 유동으로 발생한다.

C. 복사 열전달 : 매개물질(매질)을 통하지 않고, 열이 전달되는 방법이다. 고온의 물체에서 저온의 물체로 열이 직접 이동하는 현상을 열복사라고 하는데, 3가지 열전달 방법 중 전달 속도가 가장 빠르다. 방출에서 흡수까지 전자기 복사 형태로 에너지를 전송한다.

참고자료

· 남영우 (2010). (최신) 화학공학실험, 숭실대학교출판부, p.73~80, 92~97
· 성기천 외 2명 (2000). 화학공학실험, 사이텍미디어, p.417
· David Warren Ball (2017). 물리화학 제2판, 사이플러스, p.14
· Peter Atkins ; 안운선 옮김 (2020). 물리화학 제11판, 교보문고, p.755~756
· J. M. Smith ; 김화용 등 옮김 (2018). 화학공학열역학 제8판, 맥그로힐에듀케이션코리아, p.17~18
· Yunus A. Çengel 외 2명 ; 부준홍 등 옮김 (2021). (Çengel의) 열역학 제9판, 맥그로힐, p.92
· Claus Borgnakke, Richard E. Sonntag ; 박영무 외 옮김 (2015). 열역학 제8판, 텍스트북스. p.88, p.143
· 윤창주 (2003). (Chemical) 화학 용어사전. 일진사, p.479~480