[A+] 기계공학실험3 복사 열전달 계수 측정

1. 서 론
1.1 실험 목적
복사열전달은 전자기 파(electromagnetic wave) 혹은 전자기 복사(electromagnetic radiation)의 형태로 전달되며, 전달에 매개체가 필요하지 않다. 또한 Stefan-Boltzmann의 열복사 법칙에 의하면 전달되는 복사열 에너지는 표면적에 비례하며, 복사체는 절대 온도의 4제곱에 비례한다. 복사 열면적을 대변하는 형상계수를 달리하면 복사열전달의 출력이 어떻게 달라지는 지 확인할 것이다.

1.2 실험이론
열전도는 물체왿� 물체가 서로 접촉하여 직접 열을 전달하고, 열대류의 경우는 매개 물질을 통해 간접적으로 열을 전달한다. 이 두 경우에 열은 열진동의 형태로 전달된다. 이에 반해, 열복사는 열원이 전자기파를 내보내고 대상이 이를 흡수함으로써 열이 전달되는 형태이다. 이러한 관점에서, 열복사(thermal radiation)는 절대 영도보다 높은 온도를 가진 모든 물질로부터 방출되는 전자기파(electromagnetic wave)이다. E한 빛을 포함한 전자기 방사는 열의 전달과정에서 매개 물질을 필요치 않는다.

Fig. 1 Heat transfer of the object in a vacuum

열원에서 나온 복사에너지는 주변에 의해서 감소될 수 있다, 진공에서 복사에너지가 전달된다면 감소는 일어나지 않는다. 반면, 공기 등의 물질들에서 복사에너지가 전달되면 감소할 수도 있다, 그러나 실내에서 작은 거리 내의 공기에 의한 복사에너지의 감소는 매우 작다, 이는 본 실험에서도 적용된다.
표면에서 방사된 복사 에너지는 크게 두 가지 요인에 의해서 차이가 발생한다. 첫째는 표면의 성질과 온도이다. 온도에 따라 복사의 크기왿� 파장의 스펙트럼 분포가 달라지며, 이는 둘째는 방향성과 관련된 요인이다. 그러나 흑체의 개념을 도입하여 복사를 온도나 파장의 함수로 보고 방향에는 무관하다고 간주한다. 흑체를 확산 방사체로 간주하는 것이다.