열전도도 결과레포트
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소개글

열전도도 결과레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 이론
3. 실험장치 및 준비물
5. 실험 방법
6. 실험 결과
7. 결과값의 고찰

본문내용

을 시키는 경우이다.
추가적으로 전도, 대류, 복사의 세 가지 중 가장 효율적으로 열전달을 하는 것은 복사이다. 그 이유는 전도는 두 물체가 접촉해서 분자의 운동이 전달되어 열이 이동한다. 예를 들면, 불이 났을 때 많은 사람들이 일렬로 줄을 서서 물이 들어 있는 양동이를 전달하고 또 그 다음 사람(분자)에게 전달하는 방식이다. 대류는 액체나 기체 상태의 분자가 직접 이동하면서 열이 이동하는 방식이다. 예로는 난로를 피워 놓으면 방안 공기가 따뜻해지는 경우이다. 복사는 대류나 전도와 같은 현상을 거치지 않고 중간 물질없이 열이 직접 전달된다. 태양의 경우 우주 공간이 아무것도 없는 상태인데도 지구까지 열이 전달되는 경우가 복사현상이다. 복사의 열전도 효율이 가장 빠르다고 하는 이유는 전도와 대류에 비해 열이 빠르게 이동하기 때문이다.
⑶ 이 실험에서 시편과 기준기둥사이의 접촉저항이 주는 영향은 무엇인지 알아본다.
시편과 기준기둥사이에 틈이 존재해 공기에 접촉할 경우, (공기의 열전도도는 0.023 W/m℃) 온도는 급격히 낮아질 것이다. 또한, 접착크림을 고르게 분포하지 않고 일부분에만 크림을 도포할 경우에 열전도 잘 되지 않아 온도가 낮아지고, 시편이나 기준기둥 면적에 오염이 되어 있을 경우에 전달되는 열이 더욱 줄어들 것이다. 요약하자면, 시편과 기준기둥사이의 접촉저항은 전달되는 열을 감소시킨다.
⑷ 이 실험에서 생길 수 있는 오차를 열거하고, 그것을 최소화하기 위한 방법을 열거하라.
① 정상상태를 유지하는 것이 어렵기 때문에 오차가 생길 수 있다. 정상상태로 인한 오차가 없도록 하려면 시간적 여유를 두고 실험을 진행하여 온도의 변화가 거의 없을 때 실험을 진행하도록 한다.
② 설정온도를 유지하는 것이 어렵기 때문에 오차가 발생할 수 있다. 만약 시간이 흘러도 설정온도에 다다르지 못하면 설정온도를 줄이거나 높여서 실험을 진행한다.
③ 시편과 기준기둥사이에 틈이 존재할 경우 오차가 발생한다. 열전달 물질이 공기에 접촉할 경우에 열손실은 대단히 크다. 따라서 이러한 열손실이 없도록 하려면 실험 장치를 이용하여 공기에 닿는 면적이 없도록 최대한 잘 조절한다.
④ 단열재가 완전히 금속 기둥을 감싸지 못했을 경우에 열손실로 인한 오차가 발생할 수 있다. 실험 과정상 어쩔 수 없이 단열재가 기둥 전체를 감싸지 못하지만, 최대한으로 감싸도록 노력한다.
⑤ 실험 시편과 기준기둥의 뒤틀림이 발생했을 때 오차가 발생한다. 위의 ③번과 비슷하게 실험 장치를 이용할 때 뒤틀림이 잘 일어난다는 것을 알 수 있었다. 뒤틀림이 발생하면 역시 공기에 닿는 면적이 증가하여 열손실이 발생하기 때문에 오차가 발생한다. 따라서 실험 장치를 사용할 때 시편과 기둥사이를 잘 확인하면서 조절하는 것이 좋겠다.
⑥ 시편 또는 기준기둥에 오염 물질이 묻어서 오차가 발생할 수 있다. 따라서 휴지를 사용하여 시편과 기준기둥을 잘 닦고 실험을 진행하고, 제거되지 않는 오염물질이 묻었을 경우에 다른 시편을 사용하도록 한다.
이번 실험을 진행할 때 다소 아쉬웠던 점은 온도를 일정하게 유지를 하지 못한 점이었다. 실험 시간에 한계가 있기 때문에 완전한 정상상태를 유지하지 못하고 실험을 진행하였다. 그리고 실험 장치가 오래되어서 그런지 T1값이 설정온도에 거의 미치지 못하여 최종 온도도 설정온도에 비해 상당히 낮은 온도가 측정되어서 아쉬웠고, 각 지점의 온도를 측정하는 장치도 적혀있던 온도구간 숫자가 맞지 않는 등 여러 가지 문제가 있었기 때문에 오히려 이러한 장치의 문제 때문에 실험 진행이 어려웠다.
위의 그래프는 각 구간마다 온도강하를 나타내었다. 먼저 철 시편을 가지고 설정온도를 50℃ 지정하여 실험을 진행하고 그 다음으로 구리 시편을 가지고 설정온도를 50℃로 지정하였는데 뜨거운 유체가 시간이 흘러도 50℃ 정도에 다다르지 못하여 48℃로 설정온도를 변경하여 실험을 진행하였다. 따라서 시편 별로 온도강하를 비교하기 쉽도록 구리의 구간 별 온도를 각각 2℃씩 증가시켜 그래프로 도시화했다. 그래프를 보면, 구리 시편의 온도강하가 작다는 것을 알 수 있다. 이를 통해 구리 시편의 열전도도 값이 더 크게 나올 것이라는 것을 예측할 수 있다.
금속
열전도도 (w/m℃)
구리(copper)
383.71
철(steel)
45
위의 열전도도 표는 열전달 부록으로부터 실험으로 측정한 금속 시편의 평균온도에서 열전도도 값을 이론적으로 계산한 값이다. 이로부터 실험에서 구한 구리 시편의 열전도도276.3944(w/m℃)와 철 시편의 열전도도 124.3125(w/m℃)의 값과 이론값이 차이가 있음을 발견했다. 열전도도의 실험값과 이론값의 오차율은 구리 28% , 강철 176%이다. 이러한 오차가 난 원인으로는 정상상태와 설정온도를 유지하지 못한 점을 찾을 수 있다. 그리고 시편과 기준기둥사이에 틈이 존재했을 가능성이 있으며, 단열재가 완전히 금속 기둥을 감싸지 못하여 열손실로 인한 오차가 발생했을 수 있다. 또한 실험 장치를 조절하는 과정에서 실험 시편과 기준기둥의 뒤틀림이 발생했을 가능성이 있다. 마지막으로, 시편 또는 기준기둥에 오염 물질이 묻어있어서 오차가 발생했을 수 있다. 이러한 오차는 결과값의 고찰 (4)에 작성한 방안을 적용하면 오차를 최소화할 수 있을 것이다.
특히 철의 실험값은 이론값과 차이가 큰 데, 실험에 사용한 은색 시편이 강철이 아니고 Iron(cast)이거나 Iron(wrought)일 수 있다. 시편의 정확한 금속 종류를 확인할 수 없었기 때문에 금속 추정에서 오류가 발생했을 수 있다. 은색 시편이 Iron(cast)이라고 했을 때 열전도도 값은 53.884(w/m℃)이고 오차율은 131%이다. 그리고 Iron(wrought)이라고 했을 때 열전도도 값은 60.164(w/m℃)이고 이때의 오차율은 107%이다. 이처럼 금속의 종류에 따라 오차율이 크게 변하는 것을 보아, 실험에 사용한 시편의 금속 종류를 정확하게 아는 것이 중요하다는 것을 알 수 있다. 다음에 다시 열전도도 실험을 하게 된다면 금속 종류를 정확하게 확인한 다음에 실험을 진행하고 오차를 최소화하도록 주의해가며 실험을 진행해야겠다.

키워드

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  • 페이지수11페이지
  • 등록일2016.03.20
  • 저작시기2015.6
  • 파일형식한글(hwp)
  • 자료번호#997604
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