열전도오결과보고서

소개글

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목차

실험제목

실험목적

실험 이론

실험 방법

기구 및 시약

실험결과

토의 및 결과

결론

참고문헌

본문내용

항과 접촉면저항)
를 식㉥으로부터 구하면, 식㉧,㉨,㉩으로부터
--------------㉪
따라서, 시험편의 실제 열전도도 k는
--------------㉫
(여기서 ,)
이를 쉽게 정리하면,
⑤ 접촉저항
⑥ 문헌값
6. 실험방법
시험편 장치의 설명을 정확히 숙지한 후 실험에 들어가도록 한다.
① 시험편을 장치의 a(2mm 두께), b(4mm 두께)에 각각 설치하고 유량계를
통하여 냉각수를 일정량 하부로 흘려보낸다.
② 전원을 넣은 후 온도조절계로 일정온도를 올려 주고 냉각수량을 조절한다.
③ Panel의 온도지시계의 온도를 순서대로 읽고, 정상상태의 값을 시험 결과로
기록한다.
④ 시험편을 바꾸어 위의 과정을 되풀이 실험한다.
※ 실험시의 주의 사항 ※
① 온도 측정은 충분한 시간이 경과한 후 정상 상태에서 측정한다.
② 기준관과 시험편 사이를 엇갈리거나 사이가 뜨지 않게 충분히 죄어야 하며,
보다 좋은 밀착을 위하여 구리 가루룰 사용하여도 좋다.
③ 시험편과 기준관을 밀착시킬 때는 실험 장치의 조절 너트를 아래로 내려
충분히 조여 주어야한다.
7. 기구 및 시약
①실험장치: 열전도율 측정 장치
*압축장치 : 기준재료와 시험편을 어긋나거나 사이가 뜨지 않게 충분히 죄어야한 다. 접촉압력은 열접촉저항의 인자 중 하나로 매우 중요하다.
*시험부 : 구리, 황동, 알루미늄, 은 을 사용하였다.
*단열벽 : 원통형 외부와 내부로 구성되어 있다.
*가열부 및 가열 장치: 발열부는 실험장치 상단에 설치하고 가열부에 필요한 전기 적 에너지 공급량은 전압계와 전류계로 측정한다.
*냉각부 : 실험장치의 하단에 설치되어 있고 냉각 수조와 고무 튜브, 냉각수의 유 량을 측정할 수 있는 수두계로 구성되어있다. 냉각수는 유량밸브를 이용 하여 유량을 조절한다.
*온도 측정부 : 열전대는 스테인레스 피복으로 되어 있으며 각각 30mm 간격으로 10개의 열전대가 설치되어 절환기를 거쳐 온도지시기에 나타나도록 되어있다.
② 시험편
A, B ,C: 기준편
a, b:시험편
③버니어 캘리퍼스
8. 실험결과
① 실험결과 Table
시편
1
2
3
4
T
110
120
120
130
1
59
110
75
90
2
55
109
70
88
3
47
108
62
85
4
55
106
62
80
5
37
47
50
50
6
33
45
41
48
7
24
39
36
43
8
22
38
34
38
9
21
36
33
37
10
21
34
32
36
11
102
109
125
138
12
16
17
18
18
② 시편의 온도구배
③ 시편의 열전도도
ⓐ 시험편
= 2 mm
= 4 mm
와 를 위처럼 계산하는 이유는
사이는 2mm 의 시험편,
사이는 4mm 의 시험편
을 사용했기 때문이다.
ⓑ 기준관
= 30 mm
시편
1
2
3
4
-18
-16
-12
-24
-9
-2
-5
-14
86
113
107
148
ⓒ 열전도도
공식을 이용하여 대입한다. 이때 이다.
④ 문헌값과 비교를 통한 미지의 금속유추
미지의 금속 1
미지의 금속 2
미지의 금속 3
미지의 금속 4
9. 토의
이번 실험은 고체의 열전도현상에 대한 이론과 열손실의 계산을 통해 상대적인 고체의 열전도도를 이해하고, 이에 따른 열전도도의 측정방법을 습득하고, 정상상태의 열 이동으로부터 열전도도를 구하고 전도에 의한 열전달 현상을 이해하는 실험 이었다. 실험결과와 계산을 통해 우리가 구한 열 전도도값을 통하여 미지의 4개의 시료가 무엇인지 알아낼 수 있었다. 미지의 금속과 사전에 조사한 문헌값을 통하여 어떤 금속인지 유추할 수 있었다. 우리가 실험한 미지의 금속들은 알루미늄, 구리, 창동, 스테인레스강 이였다.
상대적으로 알루미늄과 스테인레스강, 구리와 청동은 금속의 색깔로 미리 알 수 있어서 더 쉽게 열전도도를 통하여 금속들을 구별 할 수 있었다.
정상상태를 유지하기 위하여 약 100의 열원이 될 때까지 충분히 기다렸다가 실험을 하였고, 접촉면에서 발생할 수 있는 저항을 줄이기 위하여 기준면을 확실히 조이려고 노력하였다.
실험을 통한 열전도도와 문헌값의 열전도도는 약간의 차이를 보이며 오차를 보였지만, 미지의 금속이 어떤 금속인지는 정확히 알 수 있는 결과가 나왔다.
약간의 차이가 발생한 오차의 원인으로는 미지의 금속을 실험할 때 뜨거운 금속을 꺼낸후 약간 식혀 잔열을 없애고 다시 시작해야 하지만, 바로 다음 금속으로 실험을 진행하여 오차가 발생 한 것 같다.
그리고 장치의 조작과정에서의 오차를 고려해 볼 수 있다.
(열전대 고정봉)을 중심으로 세군대의 나사를 조절한 뒤, 봉의 틈이 생기면 미지의 금속을 넣고 다시 나사를 조여서 압착 시킨 후 실험을 시작하였는데, 이 과정에서 두명이 나사를 조이다 보니, 세 군데에 균일한 힘이 가하여 조여지지 않게 되어, 열이 미지의 금속에 고르게 전달되지 않았던 것도 오차의 원인이라 할 수 있다.
10. 결론
이 그림은 앞에서 보인 온도구배에 관한 그래프이다.
x축은 실험장치의 판넬의 온도인데, (빨간색), (파란색) 의 두 지점에서 온도가 급격히 감소하는 것을 볼 수 있었다. 특히, 가 온도변화의 수치가 더 컸는데 이것은 우리가 실험한 미지의금속의 두께가 서로 다르기 때문인 것 같았다. 에는 2mm의 금속이, 에는 4mm의 금속이 사용되어서 같은 시간동안 실험하여도 서로 다른 차이가 나올 수 있었던 것이다. 이를 통하여 같은 시간 동안이라도 얇은 시험편의 열전달능력이 더 뛰어나다는 것을 확인해 볼 수 있었다.
또한 위 표는 우리가 실험한 후 측정한 열전도도를 통해 미지의 금속을
유추한 표인데, 가장 낮은 열전도도를 보인 <미지의 시료 2> 이 온도구배에
관한그래프를 통해 보면 가장위에, 가장 높은 열전도도를 보인<미지의 시료3>이
가장 낮게 나타난 것을 알 수 있다. 이를 통해 우리는 열전도도는 온도구배에
반비례한다는 결론은 내렸다.
11. 참고문헌
① 열전달 / 사이텍 미디어 / David P.DeWitt / pp.2～13
② 단위조작 / 형설출판사 / 이승렬 / pp.43～45
③ 단위조작입문 / 박창호 외 4 / 지인당 / pp.79～82
④ 화학공학실험 및 설계 <실험메뉴얼>

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