[화학공학] 기상 확산에 의한 물질전달

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목차

1.이론적 배경
2.실험 목적 및 방법
3.결과 및 계산
4.관찰 사항 및 고찰
5.참고자료

본문내용

◎ 목적
확산계수는 물질이동속도를 지배하는 중요인자이며, 정확도가 좋은 확산계수 DATA를 얻는 것이 물질이동조작에서 필요하다. 기체 중의 휘발성 액체가 한 방향으로 증발하는 일방확산에 대한 실험을 행하여 물질확산계수의 측정법을 터득함과 동시 확산에 대한 개념이해와 총체적인 내용을 완벽하게 파악하는데 목적을 두고 있다.


◎ 이론
1. 실험치
물질이동이란 높은 농도의 물질에서 낮은 농도의 물질로의 전달을 의미한다. 2성분 혼합물이 z방향으로 농도차가 있을 때 여기서 직각인 단위면적에 대해 단위시간당 A성분이 확산하는 속도 [g·mol/cm2s](mole flux)는 단면에서의 농도 기울기 에 비례한다는 Fick의 확산법칙이 성립한다.
(1)
여기서, 는 분자확산계수(molecular diffusivity, g-mol/s), 는 A성분의 몰농도[g mol/cm3], z는 확산거리[cm]이다.
정상상태에서 식 (1)을 적분하여 정리하면 다음과 같다.
(2)
다음 기상에서 이상기체법칙을 적용하면, 이므로
(3)
예를 들어 공기중에 포함된 를 물에 흡수하는 경우와 같이 기체 중에 휘발성 액체만이 한 방향으로 확산하는 일방확산인 경우 물질이동속도 식는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
(4)
이상기체법칙으로부터 를 식 (4)에 대입하여 정리하면 다음과 같다.
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