실험보고서 - 열전도도

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실험보고서 - 열전도도
○ 실험 제목
열전도도

○ 실험 목적
고체의 열전도도 측정을 통하여 열전도도현상 및 열전도 방정식을 이해하고 고체 내에서 전도되는 열량의 측정방식을 익힌다.

○ 관련이론
두 물체가 접촉되어 있을 때 온도가 높은 물체의 분자는 큰 운동 에너지를 갖고 있으므로 빠른 속도로 운동하여 온도가 낮은 물체의 분자에 충돌한다. 이렇게 충돌하면서 고온 물체의 에너지가 저온 물체로 이동한다. 즉 열이 이동하는 것이다. 이렇게 온도가 낮은 물체와 온도가 높은 물체를 접촉시키면 얼마 후에 두 물체의 온도는 같아진다. 이런 상태를 두 물체는 열평형 상태에 있다고 말한다. 그리고 고온의 물체에서 저온의 물체로 이동한 것을 열전도라고 한다. 열전도는 금속의 두께 L이 작을수록 금속의 고유한 성질인 열전도도(k)값이 클수록 금속이 접하고 있는 면적인 A가 클수록 접하고 있는 시간 t가 클수록 그리고 두 저장고사이의 온도차인 가 클수록 커진다.

단면적 A, 길이 l 인 금속 막대의 양끝을 온도 인 열원에 접촉시켰을 때 시간 t가 경과하는 동안 전도되는 열량은

( A : 얼음면적, T : 얼음에서 수증기의 열을 받은 재료까지의 온도차,
h : 실험 재료의 두께, m : 얼음의 질량, k : 열전도율 )

그리고 열평형이 될 때까지 고온의 물체가 잃은 열량은 저온의 물체가 얻은 열량과 같다. 또 금속은 자유 전자가 많고 이들이 열전도를 도우므로 열전도율이 크고 전기적 양도체는 열적 양도체이다. 기체는 액체나 고체에 비해 열전도율이 작다. 열전도도를 구하는 것이 오늘의 실험 목적 이므로 위의 식

으로부터 열전도도 는

우리는 이번 실험에서 얼음을 가지고 실험을 할 것이다. 따라서 열량과 녹은 얼음의 질량인 을 이용하여 의 식을 이용할 수 있다. 여기서는 비열대신에 얼음의 열용량(80cal/gm)을 사용하여 을 대입하여

으로 나타낼 수 있다.

○ 실험방법
① 얼음주형에 물을 채우고 얼린다
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