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물리응용실험 - 복사열 실험
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1. 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. 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 대략적으로 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), 이라고 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.
3. 실험장치
① 열전대 (Thermocouple)
② Electric oven
Electric oven 내부온도를 측정 측정하는 장치이며,
Digital thermometer를 통하여 직접 온도를 읽을 수 있다. 본 실험 장치에 사용되는 열전대는 K-type(양극-Nickel+Cr,
음극-Nickel+Al+Si)으로서 고온용으로 사용되며, 측정온도 범위는 약 -200∼+1100℃이다.
흑체를 가열하기 위한 장치이며 Main power supply에 의하여 가열되고 내부에는 흑체로 가정한 검은 Tube가 끼워져 있다.
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2014.01.20
7페이지
