기체 확산계수 측정 실험보고서

소개글

기체 확산계수 측정 실험보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 제목

2. 실험 목적

3. 실험 원리 및 결과
(1) 확산
(2) Fick의 확산법칙
(3) 확산계수의 실험적 측정
(4) 기상에서의 확산

4. 참고문헌

본문내용

때는 여기에 직각인 단위면적에 대해 단위시간당 A성분이 확산하는 속도 는 단면에서의 농도 기울기 에 비례한다. 즉
식-4
여기서 비례상수 를 분자 확산계수라고 한다. 또 는 A성분의 몰농도, z는 확산거리이다. 이식-4을 Fick의 법칙이라고 하고, 확산의 기본식이다.
정상상태에서 식-4를 적분분리하여 적분하면,
이다. 이상기체법칙으로부터
이다.
(3) 확산계수의 실험적 측정
확산계수를 알아내는 가장 좋은 방법은 실험에 의해 측정하는 방법이다. 자료가 있을 때에는 관심있는 계에 직접 적용시켜 사용해야 한다. 그러나 자료를 이용할 수 없을 때에는 알려진 관계식으로부터 그 값을 구해야 한다. 온도와 압력조건에 대해 그 값을 사용해야 할 경우가 있을 때에는 관계식을 이용하여 기지의 값으로부터 다른 조건에 대한 값을 예측할 수가 있다.
기체분자의 확산은 분자들의 선형운동에 기인한 것이다. 분자가 작으면 큰 것보다 평균속도는 커지나 충돌수는 적어지며 또 온도가 높아지면 평균속도가 커진다. 따라서 분자확산은 온도가 높고 분자의 크기가 작을수록 잘 일어난다. 분자확산계수를 측정하기 위한 방법으로는 좁은 관이 들어있는 순수한 액체를 기체와 함께 꼭대기까지 증발시켜 시간에 따른 액체높이의 감소를 측정하는 방법과 같은 압력을 가진 순수한 두 기체를 긴 관에 의해 분리해 놓고 일정시간 확산시킨 다음에 각 부분의 농도를 분석하는 방법이 있다.
몇가지 기체에 대한 0C, 1atm에서의 확산계수 는 약 5atm 이하의 압력에서는 농도와 무관한 것으로 간주할 수 있다. 기체의 확산계수는 운동론으로부터 정확하게 예측할 수 있다. 이론적인 상호관계는 실험자료를 감안하여 수정하면 다음과 같은 반실험식을 얻을 수 있다.
여기에서, : 확산계수
T : 온도, K
: 성분 A,B 각각의 분자량
: A와 B의 임계온도, K
: A와 B의 임계몰부피, .
(4) 기상에서의 확산
두 증기 A와 B가 크기는 같으나 방향이 반대로 확산하고 있다고 가정하고 은 계내의 어떤 점에서의 각각의 분압이라고 하면,
농도구배와 대류에 의한 확산이 동시에 일어날 경우,
이와 같이
(8)식과 (9)식은 같으므로 로 놓고 적분하면
식(10)의 좌변을
따라서 실험 data로부터 y축을으로 x축을으로 하여 그래프로 도식하면 기울기 = 이므로 DIFFUSIVITY를 구할 수 있다.
4. 참고문헌
단위조작, 김병규 외 3인, 형설출판사
화학공학개론, 김학준, 문운당

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