[화학공학실험] 반경방향 열전도 실험 예비보고서

소개

"[화학공학실험] 반경방향 열전도 실험 예비보고서"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험제목

2. 실험목적

3. 기기 및 초자

4. 이론적 배경
1) 열
2) 전도
3) 열전도율
4) Fourier 법칙
5) 정상상태
6) 반경 방향의 열전도

5. 실험방법
1) HT12C 실험 A
2) HT12C 실험 B

6. 실험결과
1) HT12C 실험 A
2) HT12C 실험 B

본문내용

실험목적
1) HT12C 실험 A
원통형 벽에서 반경 방향으로 열이 전달될 때, 정상상태에서의 온도 분포를 파악하고 전열량 변화가 위치별 온도에 미치는 영향을 설명한다.

2) HT12C 실험 B
원통형 벽에서 반경방향으로 열전달이 진행될 때, 비정상상태(unsteady state)에서의 열전달 현상을 관찰한다.

기기 및 초자
HT10XC Heat Transfer Service Unit
HT12C Computer Compatible Radical 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) 전도
전도(conduction)는 물질 이동을 수반하지 않고 입자 간 상호작용을 통해 열이 물체의 고온부에서 저온부로 이동하는 현상을 말한다. 즉 상대적으로 활동적인 물질의 입자로부터, 활동이 적은 인근의 입자로 에너지가 전달되는 것이다. 일반적으로 고체 내부에서 전도에 의해 열이 이동하고 액체나 기체 내부에서의 열의 이동은 주로 대류에 의해 일어나는 것이 사실이다. 하지만 전도는 고체, 액체, 기체 내에서 모두 일어날 수 있다. 고체에서는 격자 내의 분자 진동과 자유 전자에 의한 에너지 수송에 의해서, 기체와 액체에서는 분자의 불규칙 운동 동안에 충돌에 의해서이다. 금속 막대의 한 쪽 끝을 가열하면 가열되는 부분부터 순차적으로 뜨거워지는 경우와 온도가 다른 물체끼리의 접촉에 의해 열의 이동이 일어나는 경우가 전도에 해당한다.

참고자료

· 남영우 (2010). (최신) 화학공학실험, 숭실대학교출판부, p.129~144
· 성기천 외 2명 (2000). 화학공학실험, 사이텍미디어, p.417
· David Warren Ball (2017). 물리화학 제2판, 사이플러스, p.14
· 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