[화학공학] 이동현상실험 Melting of Ice by Natural Convection - 열전달의 기본개념을 토대로 여러가지 형태의 얼음의 자연대류조건에서의 열전달 실험을 통하여 자연대류현상에 대한 지식을 습득

목차

Melting of Ice by

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 장치 및 준비물
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 실험 고찰

본문내용

순이다. 그 이유는 열을 받는 면적이 넓을 수록 더욱 많은 열을 받기 때문이다. 그러나 실험에서는 slap이 다른 모형에 비해 상대적으로 부피가 커서 표면적이 넓었기 때문에 구(sphere)보다 더 높은 열량소모(열전달이 잘됨)가 있게 되었다.
6. 실험 고찰
이번 실험은 실험내용 자체는 복잡하진 않았지만 원하는 실험결과가 나오기에는 변수가 많은 실험이었다. 먼저, sphere, slap, cylinder의 얼음을 준비하여 자연대류를 시켜 녹는 얼음의 양을 가지고 모양에 따른 연전도도의 비교를 하는 실험이었다. 우리 조는 sphere모양은 탁구공을, slap은 화장품 용기를, cylinder는 연고 통을 사용하였다. 이번 실험은 외부의 영향을 최대한 받지 않고 자연대류를 시켜야 하기 때문에 주의해야 할 사항들이 많았는데, 먼저 얼음을 매달아 놓는 작업에서 손을 이용해서 용기에서 얼음을 꺼냈는데 그 과정에서부터 얼음이 녹았을 수 있다. 앞의 조들이 실에다가 얼음을 매달아 쉽게 부서졌었기 때문에, 우리 조는 철사로 얼음을 얼렸는데, 실보다는 오래 실험을 유지할 수 있었지만, 나중에 결국 떨어져 끝까지 실험을 할 수 없었다. 나중에 얼음을 자세히 들여다보니 철사가 모형 가운데로 놓아져 얼려진 게 아니라 조금 엇갈려 얼려져 있었던 점이 얼음이 녹으면서 균형을 잃어 얼음이 떨어져 깨지게 된 원인인 것 같다. 그리고 나중에 떨어진 얼음을 깔대기 에다가 대놓기도 하였는데, 이것은 크나큰 오차가 될 수 있다. 그리고 얼음 모형이 모두 같은 부피를 가지고 있다면 비교하기 편했겠지만, 각자 다른 부피를 가진 모형들을 가지고 비교를 하려니 상대적인 표면적의 비율이 조금씩 달라 우리가 예상했던 결과가 나오지 못했던 것 같다. 비슷한 부피의 모형을 가지고 실험을 했다면 좀 더 정확한 실험 결과를 기대할 수 있었을 것 같다. 이번 실험에서 특히 얼음이 녹는 과정은 주변온도의 영향을 많이 받으므로 우리 조는 최대한 일정한 환경을 만들어 주기 위해 얼음을 아주 큰 메스실린더 안에 넣어서 부피도 측정하고, 최대한 steady-state를 만들 수 있도록 했다. 하지만 실험자의 체온 등으로 인한 주위 온도의 변화가 있었을 것이기 때문에 일정한 환경을 잘 만들어 줬다고 볼 수 없다. 그리고 질량측정 시 녹은 물을 일정한 시간마다 측정하는 과정에서 남아있는 물기를 깨끗이 제거하지 못하고 측정하여 이 과정에서도 어느 정도의 오차가 생김을 알 수 있다. 우리조의 실험결과는 이론과는 달랐다. 이론상이라면 sphere > cylinder > slap 순으로 열전도도가 높아야 한다. 왜냐하면 구가 표면적이 가장 넓어서 열을 가장 많이 빼앗겨 가장 큰 열손실을 갖게 되고, 이것은 열전도도가 크다는 것, 즉 열전도가 잘된다는 것을 의미하기 때문이다. 하지만 우리 조는 구와 실린더는 비슷한 부피의 물체였으나 슬랩이 부피가 커서 상대적으로 가지는 표면적이 넓었기 때문에 녹는 양이 많았던 것 같다. 그리고 녹는 양은 시간이 지남에 따라 감소하는 것을 그래프를 통해 알 수 있었다.

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