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1[7급 국가직 전달현상] 21년 1회차

면적이 1,000 cm²이고 두께가 0.5 cm인 고체 판넬이 있다. 정상상태에서 열이 3 J s^-1의 속도로 전도되는 동안 판넬 양쪽 표면의 온도가 각각 24 °C와 26 °C로 유지될 때, 고체 판넬의 열전도도[cal cm^-1 s^-1 K^-1]는? (단, 1 J은 0.24 cal, 판넬과 수직인 방향으로의 열전도만 고려하고, 주어진 온도 범위에서 판넬의 열전도도는 상수이다)

1.8 × 10^-4

7.5 × 10^-4

2.7 × 10^-3

7.7 × 10^-3

해설

판넬의 열전도도는  $1.8\times10^{-4}\ \mathrm{cal\,cm^{-1}\,s^{-1}\,K^{-1}}$ 이다.
푸리에 법칙:  $q = kA\dfrac{\Delta T}{L}$  →  $k = \dfrac{qL}{A\,\Delta T}$ 
열 흐름 환산:  $q = 3\times0.24 = 0.72\ \mathrm{cal\,s^{-1}}$ ,  $\Delta T = 2\ \mathrm{K}$ 
대입:  $k = \dfrac{0.72\times0.5}{1000\times2} = 1.8\times10^{-4}$ 
구하는 단위가 cal·cm 기준이므로 J→cal 환산을 먼저 하고 면적·두께는 cm 그대로 쓴다.

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