열전대 제작 / 열전효과 예비보고서

소개글

열전대 제작 실험 관련 예비보고서입니다.
조사 자료 입니다.문제는 본문내용에 제시하엿습니다.

목차

1. 열전효과(thermoelectric effects)로서 실험적으로 관찰되는
3가지 효과에 대해 설명 하시오.
(1) Seebeck effect (2) Peltier effect (3) Thomson effect

2. 열전대(thermocouple)는 온도변화에 따라 두 상이한 재료가 나타내는 Seebeck potential 차이의 변화로부터 온도를 측정하는 기구이다. 국제적으로 공인된 다음의 7가지 Type의 열전대 종류에 사용되는 구성재료와 각각의 측정온도범위와 특징을 설명하시오.

3. 열전대를 이용하여 온도를 측정함에 있어서 cold junction이란 무엇이며 또한 cold junction이 필요한 이유를 설명하시오.

4. 두 종류의 재료 A와 B로 구성된 열전대를 사용하여 온도 Th를 측정하기 위해 다음과 같이 회로를 구성하였다. 아래의 두 회로로부터 얻어지는 기전력(electromotive force)가 동일할 것인지 혹은 아닌지를 설명하시오.

5. (Handbook 참조) Sn-Pb 2원계의 온도-조성 상태도를 그리고 공정온도에서의 각상의 조성을 기입하시오.

6. 융점(Tm) 이상의 온도에 있는 용융된 순금속을 대기 중에서 냉각하여 응고시킨다고 가정하자. 이때 냉각시간에 따른 금속의 온도변화 곡선을 그려보고, Tm부근의 온도에서의 예상되는 특징을 설명하시오.

참고 문헌

본문내용

★ 열전효과(thermoelectric effects)
1821년 독일의 Seebeck은 Cu와 Bi 또는 Bi와 Sb의 양쪽 끝을 연결하고 접합부의 한쪽을 가열한 결과 회로의 가운데에 높은 자침의 방향이 바뀌는 특이한 현상을 발견하였다.
Seebeck은 이 결과를 Oersted 및 Biot와 Savart의 연구 결과를 바탕으로 온도차에 의해 도체가 자기적으로 분극을 일으킨 결과라고 해석하였다. 이 현상은 온도차에 의해 전압 즉, 열기전력(thermoelectromotive force)이 발생하여 폐회로 내에서 전류가 흐르기 때문에 일어나는 것으로서 열전발전의 원리이며, Seebeck effect 라고 한다.
이후, 1843년 프랑스의 Peltier는 동일한 형상을 한 두 개의 서로 다.른 금속으로 이루어진 회로에 직류전기를 흘리면 한 접합부에서는 흡열이 일어나고 다른 접합부에서는 발열이 일어나며, 전류의 방향을 반대로 하면 흡열과 발열이 반대로 일어나는 현상을 발견하였다.
이전까지는 전선에 전류를 흘리면 Joule 법칙에 의해서 발열만이 일어나는 것으로 생각하였으나, 전혀 기대하지 못했던 현상이 발견되었는데 이 현상은 일종의 heat pumping 현상으로써 전자냉각의 원리이며, Peltier effect 라고 한다.
1851년 영국의 Thomson은 Seebeck 효과와 Peltier 효과의 가역성을 열역학적으로 이론화하던 중 온도기울기가 있는 도체에 전류를 흘리면 열역학 제2법칙에 의해 도체내부에서 열이 흡수되거나 또는 열이 발생되는 효과 있을 수 있음을 예측하였는데 이 현상을 Thomson effect 라고 한다. 그 이후에 실험적으로 증명이 되어 Seebeck 효과, Peltier 효과와 Thomson 효과를 통틀어 열전 현상이라 한다.

참고 자료

1. 금속공학실험, 대한금속학회 편 (반도출판사, 1983), p. 303.
2. A.U. Seybolt and J.E. Burke, Experimental Metallurgy, (Wiley, 1953), Chap. 2.
3. D.R. Gaskell, Introduction to the Thermodynamics of materials, 4th ed. (Taylor & Francis, 2002), p. 475.
4. D.A. Porter and K.E. Easterling, Phase Transformations in Metals and Alloys, (Van Nostrand Reinhold, 1981).
5. T.B. Massalski, editor, Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd ed. (ASM Int., 1991).
6. Materials Science And Engineering, William D. Callister, Jr. (Wiley, 2003)

참고 사이트
1. http://www.hkheater.co.kr (히터스코리아)
2. http://icm.re.kr (재료연구정보센터)
3. http://www.tmsolution.co.kr (티엠솔루션)