[자연과학][이동현상실험] 자연대류 실험[Melting of Ice by Natural Convection]

Melting of Ice by Natural Convection
◎ 목적
‘여러 가지 형태의 기계류에 대하여 열전달이 달라지게 된다’는 열전달의 기본개념을 토대로 여러 가지 형태의 얼음의 자연대류조건에서의 열전달 실험을 통하여 자연대류현상에 대한 지식을 습득한다.
◎ 이론
⑴ 대류(Convection)
유체의 흐름과 연관된 열의 흐름
Convection Flux는 표면온도와 유체 온도간의 차에 비례
⑵ 강제대류와 자연대류
강제대류 : 흐름이 밀도 차에 무관하며 펌프나 교반기 같은 기계적 장치에 의한 대류
자연대류 : 흐름이 밀도 차에 의한 부력 때문이거나, 유체 내 온도 차로 인한 대류
얼음이 외부공기로부터 받은 열량은 녹아내린 얼음의 양으로 생각할 수 있다. 따라서 이며 이를 시간의 변화에 따라서 녹아내린 얼음의 양을 측정하여 열량의 변화()를 살펴본다.
자연대류의 이론에서
이 관계로부터
공기의 자연대류에 의해 전달된 열이 얼음의 질량변화를 초래하고 값과 값에는 변화를 주지 않는다. 따라서 위 두식은 다음과 같은 식으로 변형할 수 있다.
얼음의 밀도를 안다면 는…(생략)

① 실린더, 정사각형, 구 등의 형태로 얼음을 얼리고 이의 무게를 측정한다.

② 얼음을 실험 장치처럼 stand에 매달아 놓는다.

③ 실내공기의 자연 대류 하에서 얼음이 녹게 나둔다.

④ 얼음이 녹은 물은 비커에 모이게 두고 그 녹인 물의 질량을 주기적으로 측정한다.

① 실린더

1.633

2.741

② 육면체