열전달 계산기란?
이 계산기는 벽, 창문, 금속판 같은 고체 재료를 통해 얼마나 많은 열이 전도되는지를 푸리에의 정상상태 전도 법칙으로 계산합니다. 열전달률(전력, 단위 와트)과 설정한 시간 동안 전달된 총 열에너지(주울 및 킬로주울)를 모두 알려줍니다. 특정 국가의 규정과 무관한 보편적인 물리 도구이므로 어디서나 그대로 사용할 수 있습니다.
사용 방법
재료의 열전도율 \(k\)(W/m·K), 열이 흐르는 단면적 \(A\)(m²), 재료 양쪽의 온도차 \(\Delta T\)(K 또는 °C), 두께 \(d\)(m), 그리고 시간 \(t\)(초)를 입력하세요. 계산식은 두께로 나누기 때문에 두께 값은 반드시 0보다 커야 합니다.
공식 설명
열전달률은 $$\dot{Q} = \frac{k \cdot A \cdot \Delta T}{d}$$ 입니다. 여기에 시간을 곱하면 총 에너지 $$Q = \frac{k \cdot A \cdot \Delta T \cdot t}{d}$$ 가 됩니다. 열전도율이 높거나, 면적이 넓거나, 온도차가 클수록 열 흐름이 커지며, 두께가 두꺼워질수록 줄어듭니다. 온도차에서는 켈빈(K)과 섭씨(°C)의 수치가 동일하다는 점을 기억하세요.
예제 풀이
유리섬유 벽의 \(k = 0.04\) W/m·K, 면적 10 m², \(\Delta T = 20\) K, 두께 0.1 m라고 합시다. 열전달률 $$= \frac{0.04 \times 10 \times 20}{0.1} = 80 \text{ W}$$ 입니다. 1시간(3600초) 동안이면 $$Q = 80 \times 3600 = 288{,}000 \text{ J} = 288 \text{ kJ}$$ 가 됩니다.
자주 묻는 질문
어떤 단위를 사용해야 하나요? 전부 SI 단위를 사용합니다: W/m·K, m², 켈빈, 미터, 초. 결과는 와트와 주울로 나옵니다.
ΔT는 반드시 켈빈으로 입력해야 하나요? 온도차는 켈빈이든 섭씨든 값이 같으므로 어느 쪽으로 입력해도 됩니다.
정상상태에서만 사용하는 건가요? 네. 일정한 \(\Delta T\)와 1차원 전도를 가정하며, 초기 가열 과정(과도 상태)이나 대류·복사는 고려하지 않습니다.
