[화학공학]기체확산 실험 보고서

목차

*Object

*Principle

*Reagent & apparatus

* Procedure

* Results

* Discussion

* Conclusion

* Reference

본문내용

3.95
3.85
3.8
높이변화(mm)
-
0.1
0.15
0.25
0.35
0.4
다. 결과 분석
위의 식을 이용하여 T vs. () 관계를 나타내면 다음과 같다.
(2) T vs. () 관계 표
시간(min)
0
2
4
6
8
10
Acetone
0
0.04
0.16
0.36
0.64
1
Methanol
0
0.01
0.0225
0.0625
0.1225
0.16
(3) T vs. () 관계 그래프
(4) 분 석
위 공식에 의하면 그래프의 기울기는
에 해당되며 각각 메탄올과 아세톤에 대해 계산하면 다음과 같다.
(가) 메탄올
0.16 =
- = 0.791 g/cm3
- MA = 32 [g/mol]
- = 1
- = 0
- = 1.16*10-4
= 0.0186
(나) 아세톤
- 메탄올과 동일한 과정을 거쳐서 계산 하면 = 0.0313
* Discussion
이번 실험은 각각의 온도에서 휘발성 액체인 Aceton의 확산계수와 Methanol의 확산계수를 알아보는 것이었다.
위의 실험에서 보듯이 정확한 실험 DATA를 얻을 수 없었다. 그 이유로는 L-L0의 값을 확인하는 과정에서 정확한 값을 읽지 못했기 때문이다. 정확하게 읽기란 사실상 불가능 한것 같다. L-L0값을 정하는 기준을 확실히 정하지 않은 상태에서 눈대중으로 확인하는 결과 위의 결과가 도출된 것 같다. 먼저 문헌값은 챠프만-엔스코그식을 이용하여 분자간의 인력을 감안하여 계산한 것이다.
식을 통해 확산계수는 온도에 비례하고 분자간거리와 충돌함수 그리고 분자량에 반비례함을 알 수 있다. 본 실험에서는 온도는 49℃로 고정시키고 분자량이 서로 다른 두 화합물을 이용하여 확산계수를 측정하였는데, 실험 결과는 분자량이 큰 아세톤의 경우가 확산계수가 크게 나왔는데 이는 아세톤의 증기압이 메탄올 보다 크기 때문으로 판단된다. 이것은 메탄올의 경우 수소결합에 의해서 분자간의 힘이 아세톤에 비해서 조금 크기 때문이다.
실험 과정상의 오차 요인으로는 다음 사항들이 있다.
(1) 기온을 상온(25℃)으로 가정하였다.
(2) 압력을 1기압이라고 가정하였으니 이는 정확히 1기압이 아니다.
(3) Capillary tube는 안의 액을 제거하기가 곤란하여 한번 사용하였던 것
을 그냥 다시 사용하였는데 이전 실험에서 사용한 시약이 뭍어서 잔류
하여 순수한 시약이 아니다.
(4) Capillary tube에 지속적인 공기 또는 질소 가스를 공급해야 하나 장치
의 문제로 할 수가 없었다.
(5) 현미경으로 액위를 관찰시에 표면장력 때문에 액이 구형을 나타내므로
정확한 기준을 정하여 액위를 읽어 주어야만 일정한 실험결과를 얻을
수가 있다.
* Conclusion
물리적 자극(농도구배, 압력구배, 온도구배, 원심력)에 의해 분자가 이동하는것을 확산이라고 하며, 기체 분자의 확산은 농도, 온도, 분자량 등에 의해 영향을 받는다. 이는 기체 분자가 얼마나 쉽게 자유로이 움직일 수 있는가와 관계된 것이며 열역학적 특성에 의해 모든 자연현상은 평형상태를 유지 하려 하므로 자연스럽게 이루어 지는 것이다.
* Reference
가. Unit Operation of Chemical Engineering, 6th edition, McCabe, Smith,
Harriott, McGraw-Hill, pp.511～523
나. 단위조작, 고완석, 보문당, pp.284～287
다. 단위조작, 임굉, 신성출판사, pp.321～328
라. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 6th edition,
J. M. Smith, McGraw-Hill, p.635, 636(Appendix B)

키워드

확산,   분출,   확산계수,   유체,   화공,   결과,   레포트,   Fick's law