[자연과학]물리응용실험 - 복사열 측정

복사열 측정

1.실험 개요

전도나 대류는 열원 주위의 매질을 통하여 열(에너지)이 전달되지만, 복사(전자기 복사)는 열원으로부터 매질 없이 두 물체 사이의 에너지 이동에 의해 일어나며, 그 중에서 특히 온도 차이에 의해서만 열이 전달되는 것을 열복사라 한다. 복사의 좋은 예로는 태양 복사열, 형광등, 난로의 열등을 들 수 있다.

2.실험 목적

전기 오븐내의 흑체(Black body)를 가열하고 흑체의 온도와 복사에 의해 열전달 되는 열량과의 관계를 알아본다.

3.기초 이론

열역학적 이론에 의하면 이상적인 복사체(흑체)는 절대온도(K)의 4제곱에 비례하는 율로 에너지를 복사하고 또한 표면적에 비례한다. 이를 Stefan-Boltzmann의 열복사 법칙이라 하며 다음 식과 같다.
흑체 : 법칙에 의해서 에너지를 복사하는 물체, 흑체라고 부르는 이유는 흑색표면이 대략 적으로 법칙에 따라 에너지는 복사하기 때문이다.
에나멜을 칠한 표면이나 연마한 금속판과 같은 물체는 흑체에 비해서 더 적은 에너지를 복사하지만 에너지량은 일반적으로 T4에 비례한다. 이러한 표면의 성질을 고려하기 위해서 방사율(Emissivity), ε이라고 하는 인자를 고려해 주어야 하며, 흑체가 아닌 물체에 대해서는 다음과 같은 식이 적용된다.
위의 (1), (2)식들은 열복사에 한해서만 유효하며 그 외의 전자기 복사현상에 대해서는 이같은 공식으로 나타낼 수 없다
대류를 통해서 열이 전달되지 않고, 열이 직접 이동하는 것을 말한다. 따라서 중간 공기나 진공과는 관계없이 공간을 통과하기 때문에 열전달이 직접적이고 순간적이다. 사람들이 많이 모여 있는 곳이 난로가 있는 사무실보다 더 따뜻한 것은 그 때문이다.
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가시광선이나 자외선 등은 광화학작용뿐만 아니라 기타 효과가…

4.실험 장치

5.실험 과정