액체확산

소개글

액체확산에 대한 보고서 자료입니다.

목차

ABSTRACT------------Ⅰ

TABLE OF CONTENTS------------Ⅱ

1. INTRODUCTION---------------1
1-1. 실험 목적-------------1
1-2. 이 론---------------1
1-2-1. 단위조작의 3가지 기본 전달현상---------------1
1-2-2. 물질전달---------------2
1-2-3. 확 산---------------2
1-2-3-1. Fick' law---------------2
1-2-3-2. 액체의 분자 확산---------------4
1-2-3-3. 기체의 분자 확산---------------5
1-2-3-4. 고체의 분자 확산---------------8
1-2-3-5. 확산계수---------------11
1-2-3-6. 물질전달계수---------------13
1-2-4. 전기 전도도---------------14

2. EXPERIMENTAL---------------16
2-1 기구 및 시약 ---------------16
2-2 실험 절차---------------16

3. RESULTS & DISCUSSION---------------17
3-1 Raw Data---------------17
3-2. DISCUSSION---------------20

4. REFERENCES---------------22

본문내용

지되도록 하면서 일정시간 마다 전도도의 변화를 체크한다. 이 실험을 한 후 동일한 조건에서 마그네틱을 넣고 실험을 다시 한번 실행한다. 그리고 마지막으로 용기 내에 증류수 대신에 수돗물을 넣고 실험을 해본다[1].
3. RESULTS & DISCUSSION
3-1 Raw Data
Table 3. 1 mol NaCl 용액의 시간에 따른 전도도
t
증류수1
증류수2
(마그네틱 사용)
수돗물
0
0
0
0.03
30
0.05
0.15
0.03
60
0.12
0.31
0.06
90
0.20
0.43
0.10
120
0.31
0.60
0.15
150
0.42
0.61
0.18
180
0.50
0.61
0.22
210
0.61
0.24
240
0.62
0.27
270
0.63
0.30
300
0.63
0.35
330
0.63
0.37
360
0.37
(시간의 단위 : s , 전도도의 단위 : ms/cm , R.P.M : 700)
위 실험을 통해 Table 3.과 같이 1M NaCl 용액을 이용하여 시간에 따른 전도도를 측정하였다.
Table 3의 Raw data 값을 이용하여 확산계수(D)를 구하기 위해선 (k-k0) vs. t의 graph를 그려야 하는데, 시간에 따른 각각의 농도용액에서의 (k-k0)변화는 다음과 같다.
Table 4. 시간에 따른 각각의 농도용액에서의 (k-k0)
t
(k-k0)
증류수1
증류수2
수돗물
0
0
0
0.03
30
0.05
0.15
0
60
0.12
0.31
0.03
90
0.20
0.43
0.07
120
0.31
0.60
0.12
150
0.42
0.61
0.15
180
0.50
0.61
0.19
210
0.61
0.21
240
0.62
0.24
270
0.63
0.27
300
0.63
0.32
330
0.63
0.34
360
0.34
(시간의 단위 : s , 전도도의 단위 : ms/cm , R.P.M : 700)
Table 4.는 시간에 따른 각각의 농도용액에서의 (k-k0)를 구한 것으로 t가 30일 때 증류수 1의 경우 0.12-0=0.12, 증류수 2의 경우는 0.15-0=0.15, 수돗물의 경우 0.03-0.03=0 과 같이 계산되었다.
Fig.6. (k-k0) 와 시간과의 관계.
Fig.6.은 Table 4.를 이용하여 그래프를 그린 것으로 이 Fig.6.의 기울기를 사용하면 액체의 확산계수 D값을 구할 수 있다.
액체의 확산 계수는 식 (39)를 사용하여 구할 수 있다..
(39)
V (외부 용기 속의 물의 부피) : 1L
x (모세관의 길이) : 5mm
d (모세관의 면적) : 1mm
N (모세관의 개수) : 121개
CM (단위 몰 변화에 대한 전기전도도의 변화) : 2.439
M (NaCl 용액의 농도) : 1mol
: 시간에 따른 전도도 변화
Fig.6. 기울기 값은 에 해당 하므로 이를 이용하여 액체의 확산계수 D값을 구할 수 있다.
그러므로 D = 이다.
각각의 액체의 확산계수 D를 구해보면,
증류수 1 D 10 = 0.0725 ××10
= 1.487×10-6
증류수 2 D 10 = 0.1291 ××10
= 2.647×10-6
수돗물의 D 10 = 0.0338××10
= 7.295×10-7
과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
3-2. DISCUSSION
이번 실험은 1mol의 NaCl을 각기 다른 환경의 액체 속에서의 전기 전도도를 측정하는 실험 이였다. 실험의 순서를 숙지한 후 실험을 행하였지만 확산 셀에 1mol의 NaCl을 채우는 것부터 쉽지 않았다. 확산쎌에 1mol의 NaCl를 넣으면 자꾸 기포로 인한 공간이 생겼기 때문이다. 그로 인해 각각의 실험에 들어간 1mol의 NaCl의 양이 미소한 차이지만 각각의 양이 달랐을 것으로 이로 인한 오차가 생겨났을 것이다.
그렇게 한 후 증류수안에 1mol의 NaCl을 넣은 확산쎌을 넣어 실험을 하였는데 Conductivity reading vessel의 수치가 너무 애매한 범위를 왔다갔다 거려서 수치체크를 할 수 없었는데 알고 보니 Conductivity reading vessel의 단위를 잘못 해놓은 채 실험을 행해서 그런 것 이였다. 다시 단위를 맞춰놓은 후 실험을 행하니 정확한 실수 의 수치가 나오는 것 이였다. 마그네틱을 넣은 증류수 실험에서는 R.P.M.의 수치를 기록하지 않아 다시 실험하기도 했다.
3가지 용액 중 마그네틱을 넣은 증류수에서 가장 빠른 시간 내에 반응을 마쳤고, 그다음은 증류수, 수돗물 순서였다. 마그네틱을 넣은 증류수의 경우는 마그네틱의 회전 움직임으로 인하여 증류수 보다 단축된 시간 내에 마쳐졌고 수돗물의 경우는 증류수보다 불순물이 많으므로 확산 반응의 속도가 느렸다. Fig.6. (k-k0) 와 시간과의 관계. 그래프의 기울기를 보아도 알 수 있다.
액체의 확산계수 D를 구하는 데는 그래프의 기울기를 알면 쉽게 수식에 대입하여 구할 수 있다.
확산쎌에 넣은 1mol의 NaCl의 양이 동량이 아니였던 점과 각각의 용액에 달랐던 교반기의 속도와 용기에 넣었던 증류수와 수돗물의 양을 확산쎌과 약간의 차이가 날만큼 임의로 넣었던 점을 생각해 보면 이번 실험은 오차가 많은 실험 이였다. 그리고 아직도 왜인지 모르겠지만 먼저 번 실험 했던 조에 비해서 전도도의 수치가 굉장히 낮았던 점을 나중에서야 알았다. Conductivity reading vessel의 수치는 조교선생님이 알려 주신대로 했는데도 불구하고 말이다.
이렇게 오차가 있었던 실험이지만 액체의 종류에 따라 달라진 전도도의 특징과 (k-k0) 와 시간과의 기울기를 이용해 액체의 확산계수 D를 구하는 법과 Fick's law을 알 수 있었던 실험이였다.
4. REFERENCES
1. 김기주 저, “화학공학 실험Ⅱ”,전북대학교 화학공학부, P.1～2, 2004.
2. http://www.cheric.org/ippage/e/ipdata/2001/12/file/e200112-01....
3. 김선근,김성현,김화용,홍덕희 공역, “분리공정 원리”,교보문고, P.103～170, 1999.
4. www.dicer.org/dicerDB/cyber/html/analy_40.htm

키워드

화학공학실험,   액체확산,   Fick' law,   확산