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일반물리실험 - 열전도도 실험
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1. 실험목적
여러 가지 고체들에 대한 열전도도의 측정을 통하여 열전도 현상을 이해하고 열전도 방정식을 이용해 열전도 비례상수도 구해본다. 이 실험을 통해 열전도에 대한 총체적인 지식을 알고 체험한다.
2. 실험이론
물체의 내부의 뜨거운 부분의 원자나 분자가 차가운 부분의 원자나 분자보다도 더 많은 에너지를 갖고 진동하거나 운동하므로 열이 전달될 수 있다. 이때 열이 직접 물체를 통해 전달되는 것을 열전도라고 한다. 한 막대의 양 끝에 차가운 물체와 뜨거운 물체를 각각 접촉시켰다고 가정하자. 이때 더운 쪽 끝에서 차가운 쪽 끝으로 막대를 통해 이동하는 열량Q는 몇 가지 요인들에 의존한다.
1. Q는 전도가 일어나는 동안의 시간t 에 비례한다. () 시간 간격이 길면 길수록 많은 열량이 흐른다.
2. Q는 막대 양끝 사이의 온도차이 에 비례한다. () 온도 차이가 크면 클수록 많은 열량이 흐른다. 양쪽 끝이 똑같은 온도에 도달하면 이고 열은 더 이상 흐르지 않는다.
3. Q는 막대의 단면적 A에 비례한다. () 막대를 병렬로 배열한다고 생각하면 그 전도되는 열의 양이 비례해서 늘어난다.
4. Q는 막대의 길이 L에 반비례한다. () 물체의 길이가 길면 길수록 전달되는 열은 작다.
이제 주어진 조건들을 합쳐서 비례관계를 종합하면 다음의 식을 얻는다.
여기에 열전도도 비례상수 k를 넣어서 열전도도 방정식을 완성한다.
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2015.02.26
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