열유체공학실험 - 열전달[열전도] 실험

1.열전달의 정의

열전달은 온도차에 의해 이동하는 열에너지이다. 하나의 매질 내에서 또는 매질사이에서 온도차가 존재할 때는 언제나 열전달이 반드시 일어난다. 고체나 액체와 같이 정지한 매질 내에 온도구배가 존재할 때 그 매질을 통해 일어나는 열전달을 전도(conduntion)라 한다. 반면에 온도가 서로 다른 표면과 이동하는 유체 사이에서 일어나는 열전달을 대류(convection)라 한다. 열전달의 세 번째 형태는 열복사(thermal radiation)이며 유한한 온도의 모든 표면은 전자기파 형태로 에너지를 방사한다. 그러므로 중간 매질이 없어도 온도가 다른 두 표면 사이에서는 복사에 의하여 정미(net)열전달이 일어난다.

2.열전달 이론조사

열은 여기된 분자상태의 결과이다. 피도면이 뜨거울 때, 물질 내부의 분자는 진동한다. 진동의 강도는 물체가 얼마나 뜨거운가에 의해 정의이다. 사람이 “차갑다”라고 말하는 것은, 실제로는 입자가 0 Kelvin 혹은 섭씨 -273.15 ℃인 “절대 영도”에서 진동한 만큼의 양과 비교하였을 때 진동하지 않는다는 것의 상대적인 표현이다. 이것은 물질 내부의 입자가 전혀 진동하지 않을 때이다. 흥미롭게도, 이 온도는 지금까지 측정된 적이 없으며 오직 이론에 의한 값이라는 것이다. 이 온도에 관해 벌어지는 다른 많은 흥미로운 이론들이 있다. 물질의 파괴나 다른 기묘한 공상과학 소설의 음향 효과 등이 있지만 아직까지 이것들을 밝혀내기 힘들다.
모든 다른 상태와 마찬가지로 열은 평형에 도달하고자 하는 성질이 있다. 바꿔 말하면, 한가지 물체가 다른 것보다 뜨거우면, 그 둘은 동일한 온도에 도달하고자 한다는 것이다. 이것은 파이프로 연결된 두 탱크에 담긴 물과 유사하다. 만약 한 탱크의 수위가 더 높다면 물은 파이프를 통해 수위가 낮은 탱크로 흐를 것이다. 잠시 후, 두 탱크는 평형 상태에 도달할 것이다.
두 물질이 평형 온도에 도달하기…