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열전달의 세 가지 기본 형식에 관한 설명으로 틀린 것은? | [에너지관리기능사 필기] 23년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[에너지관리기능사 필기] 23년 2회차
열전달의 세 가지 기본 형식에 관한 설명으로 틀린 것은?
1
전도는 물질의 이동 없이 분자 운동에 의해 고체 내부 또는 접촉한 물체 사이로 열이 전달되는 현상이다.
2
대류는 온도차로 밀도가 달라진 유체가 이동하면서 열을 운반하는 현상으로 자연대류와 강제대류가 있다.
3
복사는 전자기파 형태로 열이 전달되므로 중간에 매질이 없는 진공 중에서도 일어난다.
4
복사에 의한 전열량은 두 물체의 온도차에 정비례하므로 온도가 높아져도 전열량 증가는 완만하다.
해설

복사에 의한 전열량은 온도차에 정비례하지 않고 절대온도의 4승에 비례한다(스테판-볼츠만 법칙). 따라서 온도가 높아질수록 복사 전열량은 급격히 증가하며, 이 때문에 보일러 연소실처럼 고온인 곳에서는 복사가 열전달을 지배한다.
E=σ T4,Q12=σ A (T14−T24)E = \sigma\,T^{4},\qquad Q_{12} = \sigma\,A\,(T_1^{4} - T_2^{4})

  • 전도(푸리에 법칙): Q=λAΔtδQ = \lambda A \dfrac{\Delta t}{\delta} — 열전도율·면적·온도차에 비례, 두께에 반비례. 금속 막대의 한쪽을 가열하면 반대쪽이 뜨거워지는 현상.
  • 대류(뉴턴 냉각법칙): Q=αAΔtQ = \alpha A \Delta t — 밀도차로 스스로 순환하면 자연대류, 펌프·송풍기로 강제로 흐르게 하면 강제대류.
  • 복사: 매질 없이 전자기파(열선)로 전달되어 진공에서도 일어나며, 태양열이 지구에 도달하는 원리다.

참고: 전도·대류의 전열량은 온도차에 비례하지만 복사만 절대온도 4승 차에 비례한다는 점이 세 형식을 구분하는 핵심이다.

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