고체의 열전도도

목차

요약
1. 서론
2. 이론
3. 실험
4. 결과및 고찰
5. 결론
6. 참고문헌

본문내용

도록 기다린다. (10분 정도 기다린다.)
⑧ 총 3번의 실험을 한다.
⑨ 전류계(Ampare mater)를 7.5A에 고정한다.
결과 및 고찰
100(℃)
150(℃)
200(℃)
250(℃)
300(℃)
1
99
150
198
241
285
2
96
145
189
228
268
3
93
139
180
216
252
4
90
134
171
204
237
5
61
84
101
121
145
6
60
81
96
114
137
7
33
47
62
78
92
8
30
41
53
66
77
9
28
36
46
55
64
10
26
33
39
45
51
표 1. 고체의 열전도도 결과
그래프 1. 고체의 열전도도 그래프
결과에 의해 나온 그래프를 보면 네 번째와 다섯 번째 온도계 사이, 여섯 번째와 일곱 번째 온도계 사이에 시편이 있는 것으로 분석된다. 이론을 사용해 미지시편의 열전도도를 구할 수 있지만 자료의 부재로 직접 계산하지는 못했다.
결론
금속막대의 한쪽 끝을 가열하면 가열되는 부분부터 순차적으로 뜨거워지는 경우, 온도가 다른 물체끼리의 접촉에 의해 열 이동이 일어나는 경우가 있다. 액체나 기체 내부의 열 이동은 주로 대류에 의한 것이지만, 고체 내부의 경우에는 주로 열전도에 의해서 열이 이동한다. 열전도에 의한 물체 내부의 열 전달속도는 물질 내부의 온도기울기(단위길이 당 온도차)에 비례하지만, 물질 종류에 따라 큰 차이가 있다. 예를 들면, 구리·철과 같은 전기양도체인 경우에는 열이 매우 빠르게 전달되지만, 황·플라스틱과 같은 절연체인 물질의 경우에는 느리게 전달된다. 또 액체·기체는 고체에 비해 열전도가 매우 느리고 그 일부에 가해진 열을 전체에 확산시키는 것이 어렵다. 그 이유는 각각 물질에 따라 열전도의 작용원리가 다르기 때문이다. 이것을 수치로 나타내는 것을 그 물질의 열전도도라고 하며, 두께 1㎝의 물질 층 양면에1℃의 온도차를 두었을 때, 그 층의 1㎠의 넓이를 1초 사이에 통과하는 열량을 사용한다.
일반적으로 그 값은 온도에 따라 다소 달라지는데, 물질 종류에 따라 거의 정해진 값을 가지는 물질상수로 보아도 좋다. 또 금속의 열전도도와 전기전도도 사이에는 비례관계가 있으며, 1853년 G.H.비데만과 R.프란츠는 동일 온도일 때 양쪽의 비는 금속 종류에 관계없이 일정한 값을 가진다는 사실을 발견하였다. 이것을 비데만-프란츠의 법칙이라고 한다.
【열전도의 메커니즘】 금속 내의 열전도는 자유전자가 열을 고온부에서 저온부로 운동에너지 형태로 운반하기 때문에 일어난다. 이 때문에 금속의 열전도도는 높고, 열전도도와 전기전도도 사이에 상관관계가 나타난다. 온도가 더욱 높아지면 열전도도가 어느 정도 낮아지는 것은 자유전자의 운동이 결정격자의 열 진동에 의해 방해를 받기 때문인 것으로 알려져 있다. 한편 같은 자유전자를 가지지 않는 유전체(절연체)의 경우, 열에 의해 그 일부에 발생한 원자 ·분자의 진동이 일종의 파동성을 가져서 그것이 표면에서 반사되어 정상파를 만들며, 정상파 전체의 에너지가 균일하게 내부에너지를 높이는 작용원리에 의해 열을 전달한다. 이파동의 전달은 비교적 느리게 진행하므로 유전체의 열전도도가 금속에 비해서 낮다. 기체의 경우에는 고체 ·액체와는 완전히 다른 작용원리를 가지며, 서로 다른 온도를 가지는 2개 기체층 경계에서 분자가 교환(확산)되면서 서로 운동에너지를 교환함으로써 열이 전달된다. 이 확산과정이 느리기 때문에 기체의 열전도도는 다른 상태보다 매우 낮은 값을 갖는다.
참고문헌
‘이동조작실험’, 이동일 외 공저, 전남대학교 출판부, 1992년, p. 55-58
'이동조작‘, 이동일 외 공저, 청문각, p. 167-170

키워드

열전도도,   이동조작,   실험방법