[화학공학]기-액 평형실험 보고서

목차

● Section & Name

● Object

● Principle

● Procedure
결과 및 고찰

● Result & Discussion

● Reference

본문내용

91 0.705
2) 91 0.088 0.436
3) 92 0.084 0.359
4) 93 0.078 0.319
각 온도에서 응축액과 혼합용액의 비중을 측정하여 분자량을 이용하여 메탄올에 관한 몰분율로 나타냈다. 혼합용액은 Liquid mol Fraction x, 응축액은 Vapor mol Fraction y라 두고 분자량을 이용하여 계산하면 다음과 같은 결과를 볼 수 있다.
각 몰분율은 온도가 올라갈수록 감소하는 경향을 보인다. 이것은 끊는 용액으로부터 형성된 증기는 액체보다 더 휘발성이 높기 때문에 남아 있는 액체는 이 성분이 점점 줄어드는 것이다. 그래서 짧은 시간에 걸쳐 형성된 증기는 액체와 평형상태에 있는 것이다. 또한 증기의 몰분율 역시 휘발성이 높이 성분이 더 많이 응축되어 나가므로 감소하게 된다. 증류기를 나가는 증기는 언제나 증류기에 남아 있는 액체와 평형을 이루지만, 증기에 휘발성이 큰 메탄올이 더 많기 때문에 액체와 증기의 조성이 일정하지는 않다.
실험값을 메탄올-물계의 기-액 평형관계에 관한 이론값과 비교해 보면 Liquid에 비해 Vapor의 경우 값의 차이가 매우 큰 것을 볼 수 있다. 이것에 대한 오차원인을 생각해보면 다음과 같다.
① 메탄올의 몰농도를 너무 적게 하여 온도가 빨리 올라가 고온에서 갑자기 많은 양의 메탄올이 응축되기 시작했다.
⇒ 작은 온도 차이에도 큰 변화량이 있기 때문에 미세한 차이를 반영하지 못했다.
또한, 기-액 평형 도표에 충분한 범위에서 나타낼 결과를 얻지 못했다.
② 시간 관계상 비중 측정 시 비중병에 묻은 용액을 충분히 제거하지 못했다.
⇒ 그 전에 측정했던 다른 용액이 소량 첨가 되었다.
③ 비중병 주위에 묻은 용액을 충분히 제거하지 못했기 때문에 무게 차이의 변수 로 작용한다.
④ 실험 조건을 정확하게 유지시키지 못했다.
⇒ 일정한 압력 하에서 혼합 용액을 일정한 온도로 증발시켜야 하지만 실험 특성 상 일정한 온도로 증발시켜 정확한 값을 얻기 힘들다.
⑤ 온도의 소수점 단위는 표시되지 않는다.
⇒ 온도의 소수점 단위까지 정확하게 표시되지 않으므로 이론값과 대조해 보기에 적당하지 않다.
이 밖에 여러 가지 이유로 기-액 평형도표를 보면 적은 범위에서의 대략적인 모양만 얻을 수 있다. 메탄올의 농도를 조금 더 높여서 실험을 하면 조금 더 정확한 값을 얻을 수 있을 것으로 예상된다.
혼합액체가 증류기에서 비등점에 이르면 그 중 일부는 기화되어 응축기를 통하여 유출된다. 증류기를 통과하는 증기는 증류기에 남아있는 액체와 평형을 이루지만 액체와 증기의 조성이 일정치는 않다. 이 실험을 통해 혼합용액 중 휘발성 물질이 증발함에 따라 증류기에 남아있는 액체의 양과 조성이 계속해서 변화하며 기-액 평형을 이루는 것을 관찰할 수 있다.
7. Reference
화학공학실험/성기천 외 2/사이텍미디어/p455-456
단위조작입문/박창호 외 4/지인당/p180-184
단위조작/김승재 외 2/동화기술/p503-504
분리공정원리/김선근/교보문고/p403-407, p770-771

키워드

기체-액체,   기-액,   기체,   액체,   평형,   결과,   비중병,   레포트