동국대학교 기계공학실험 E-2실험 집중 열용량법 레포트

소개

레포트 작성에 사용한 매트랩 스크립트도 첨부해 놓았습니다.

목차

1. 기계공학실험_E2실험레포트.docx

본문내용

I. 서론
열에 대해서 계산하는 것은 공학분야에서 굉장히 중요한 일이다. 하지만, 대류, 전도, 복사에 의해 일어나는 복합적인 열 교환을 모두 고려하여 게산하는 것은 어려운 일이다. 열전도가 우수한 일부 물체는 물체의 열 분포를 균일하다고 가정하고, 물체 내부에서의 전도를 고려하지 않고 물체 표면에서 일어나는 열 교환만을 고려할 수 있다. 이를 ‘집중 열용량법’ 이라고 하는데, 위 실험에서는 열전도가 우수한 알루미늄 시편을 가열하고 냉각하는 과정을 통해 Biot수를 계산하고, 집중 열용량법의 타당성을 평가해보려고 한다.

II. 본론
1) 실험 목적
- 열전달에 대해 이해한다.
- Biot 수에 대해 이해한다.
- 열전도도에 따라 상온에서의 물체의 냉각이 어떻게 변하는지 확인한다.
- 공식을 이용해 대류열전달계수를 산정하고, 대류열전달 계수를 통해 Biot수를 산정해 실험의 타당성을 평가한다.

2) 배경 이론
a) 열전도 : 물체의 내부에너지가 물체 내에서, 물체와 접촉해 있는 다른 물체로 이동하는 것을 말한다. 이때, 물체 자체의 이동은 일어나지 않는다. 고체에서는 원자들의 진동과 자유전자의 충돌에 의해 일어난다. 기체나 액체에서는 대류와 함께 일어나는데, 기체는 분자 간 거리가 멀어서 전도가 잘 일어나지 않는다. 금속에서 열전도가 잘 일어나는 이유도 이와 같다. 자유전자에 의해 열이 빠르게 확산되는 것이다. 한 물체 내에서 단위시간에 전도에 의해 전달되는 열에너지의 양은 온도의 차이에 비례하고, 열전도가 일어나는 물체의 단면적에 비례하며 열전도가 일어나는 물체의 길이에 반비례한다. 이는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.
여기서 k는 열전도도인데, 이는 물질의 고유한 값으로 단위는 W/m∙K이다. 위 실험에 사용된 알루미늄의 열전도도는 k=237W/(m∙K)이다.

참고자료

· “열전도”, 물리학백과, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3537151&cid=60217&categoryId=60217
· “대류”, 물리학백과, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3536970&cid=60217&categoryId=60217
· “누셀트수”, 물리학백과, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5810451&cid=60217&categoryId=60217
· “자연 대류 열전달”, 화학대사전, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=2307473&cid=60227&categoryId=60227