수도 있다.
세 번째로는 기준관과 시험편 사이에 틈이 전혀 없어야 하는데 일단 우리는 최대한 조아주었지만 아마 미세한 틈이라도 조금 있었다면 이것은 결과 값에 영향을 미쳤을 것이다.
마지막으로는 우리조가 처음 실험을 실시할 때 처음부터 온도 값을 너무 높게 잡아서 낮은 온도 값을 시작하기 위해서 오랫동안 식힌 후 사용 했어야 했는데 식히는 도중에 Brass의 A 실험을 하였다. 결국 저 값은 아예 아무런 의미도 갖지 못하는 값이 되었다. 우리조가 다시 실험을 하고 싶었지만 우리가 잘못 측정하였다고 알았을 때는 이미 더 높은 온도에서 실험을 하고 있었기 때문에 시간관계상 다시 실험을 할 순 없었다.
이번 실험에서는 아쉽지만 실험결과 값이 마이너스 값이 나오기 때문에 실험값을 통해 실험결과에 대해 생각할 순 없고 만약 실험이 잘 됐다면 과연 값들이 어떻게 나올지 찾아보았다.
일단 이론적인 열전도도 값은 Copper > Aluminum > Brass > SUS 304 순서가 된다. 보다 더 정확한 값은 아래 표에 나타낸다.
Material/Substance
Temperature - ℃
(kcal/(hr.m.℃))
0
100
Aluminum
174.1
177.1
Copper
333.3
324.1
Brass
83.3
89.3
Stainless Steel
14.0
아마 제대로 실험했다면 열전도도 값이 정확한 값은 아니더라도 Copper, Aluminum, Brass, SUS 304 순서대로 나왔을 것이다. 그리고 온도를 바꾸면서 3번 열전도도를 측정하였는데 그 이유는 온도에 따른 열전도도 값의 변화를 알아보기 위해서 한 것 같다. 근데 표에서도 그렇고 100도 차이가 나지만 열전도도 값은 별로 차이가 없는 것으로 보아 온도가 크게 변화지 않는 이상 비슷할 것이고 우리조의 실험에서도 열전도도 값의 온도에 따른 차이는 별로 느끼지 못했을 것이다. 이론적으로는 구리를 제외한 나머지는 온도가 올라감에 따라 열전도도 값이 올라갈 것이다. 구리는 그 반대가 될 것이다.
그리고 시험 값을 살펴보면 T1~T10 사이에 온도가 급격하게 줄어드는 부분이 있다. 이 부분이 시험편이 끼워져 있는 부분인데 T4와 T5사이의 온도차이가 T6과 T7사이의 온도차이보다 훨씬 큰 값을 가지고 있다. 이 이유는 Fourier 식과 관련 있는데 T4와 T5사이에는 얇은 시험편이 끼워져 있고 T6과 T7사이에는 두꺼운 시험편이 끼워져 있는데 Fourier의 식에서 보면 열전도도 값은 두께에 비례한다는 것을 알 수 있으므로 판의 두께가 더 얇은 T4와 T5사이의 온도차이가 더 크다.
이번 실험에서 결과 값이 모두 오류라서 당황하고 보고서를 어떻게 쓸 것인가에 대해 많이 생각했는데 다행히도 다른 사람들이 한 자료들이 있어서 그 값들을 보면서 이번 실험에 대해서 이해할 수 있게 되었다. 하지만 이러한 오류는 치명적인 실수이며 다음번에는 이러한 오류가 나지 않도록 실험을 할 때 더욱 열심히 하도록 해야겠다.
5. 결론
이번 실험에서 중요한 2가지는 Fourier식, 열전도도 이다.
Fourier식이란 열이 전도될 때 필요한 식으로써 이 식에서 비례상수 k값이 열전도도이다. 열전도도란 열이 전도되는 크기이다. 위 실험에서 이 열전도도가 초기온도가 변함에 따라 열전도도 값이 어떻게 변하는지, 물질에 따라 열전도도 값이 어떻게 다른지에 대해 이해해보는 실험이다.
이번 실험결과 값에 조금 문제가 생겨서 결과 값을 통해 이해하지 못하였지만 다른 사람들이 한 실험과 이론 등을 통해서 온도변화에 따라 열전도도가 변하긴 하지만 거의 차이는 없고 물질에 따라 열전도도가 다르다는 것에 대해 알게 되었다.
6. NOMENCLATURE
기호
의미
기호
의미
기호
의미
Q
열전달율
(J/s=W)
k
열전도도
(kcal /m·h·℃)
T
온도 (℃)
L
거리 (m)
T
온도 (℃)
A
단면적 (㎡)
R
저항
(h·℃ /m·kcal)
x
두께 (mm)
q
부피유속 (L/h)
7. REFERENCE
① Christopher Long 열전달 교보문고 3p~12p
② HEAT AND MASS TRANSFER Yunus A. Cengel , Afshin J. Ghajar McGrawHill p2~46
③ 단위조작 Warren L. McCabe, Julian C. Smith, Peter Harriott McgrawHill p248~258
④ 네이버 지식백과 - 황동,SUS,알루미늄,구리
⑤ 화학공학실험1 강의노트 - 실험5. 고체의 열전도도 측정