일반물리학 실험 - 열전도도 측정

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일반물리학 실험 - 열전도도 측정
1.실험제목 열전도도

2.실험목적 고체의 열전도도 측정을 통하여 열전도 현상 및 열전도 방정식을 이해하고 고체 내에서 전도되는 열량의 측정방법을 익힌다.

3.이론

열전도의 예는 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있다. 금속막대의 한쪽 끝을 가열하면 가열되는 부분부터 순차적으로 뜨거워질 때라든지, 온도가 다른 물체를 서로 접촉시켜 열 이동이 일어나는 경우가 그런 예이다. 액체나 기체 내부의 열 이동은 주로 대류에 의한 것이지만, 고체 내부의 경우에는 주로 열전도에 의해서 열이 이동한다. 즉, 금속의 한쪽 끝을 가열하면 가열된 부분의 원자들은 에너지를 얻어 진동하게 된다. 이런 진동이 순차적으로 옆의 원자를 진동시켜 열전도가 일어난다.

열전도에 의해 물체 내부에서 열이 전달속도는 물질 종류에 따라 큰 차이가 있다. 예를 들면 구리·철과 같은 도체인 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. 집의 창문을 보면 보통 2중창으로 되어있는데 이는 창문과 창문사이에 공기라는 열 절연체를 사용하기위한 것이다. 뜨거운 냄비를 들어 올릴 때 오븐용 장갑을 사용하는 것도 오븐용 장갑이 좋은 열 절연체이기 때문이다.

이렇게 물질마다 열을 전달하는 정도가 다른 것은 각각 물질에 따라 열전도의 작용원리가 다르기 때문이다. 이것을 수치로 나타내는 것을 그 물질의 열전도도라고 하며, 두께 1㎝의 물질층 양면에 1℃의 온도차를 두었을 때, 그 층의 1㎠의 넓이를 1초 사이에 통과하는 열량을 사용한다. 일반적으로 열전도도는 온도에 따라 다소 달라지는데, 물질 종류에 따라 거의 정해진 값을 가지는 물질상수로 보아도 좋다.

물체를 통하여 전달된 열량은 다음의 식으로 나타낼 수 있다. 즉
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