확산 (Diffusion) 레포트

소개글

확산 (Diffusion) 레포트 입니다.
기체확산, 액체확산 두 가지 실험을 진행하였습니다.
기체확산 실험은 수조에 물을 담고 항온조의 온도를 30도와 50도로 설정하였습니다. 실린더에 아세톤을 넣고 선풍기로 강제 확산시켰습니다. 아세톤의 액위 변화를 3분마다 측정하였습니다.
액체확산 실험은 NaCl 용액 0.1M, 0.5M를 확산 Cell에 채우고 증류수 1L가 담긴 비커에 담고 교반시켰습니다. 전도도 측정기로 1분마다 전도도 변화를 측정하였습니다.

목차

1. 목적
2. 이론
3. 실험 결과
4. 결과값의 고찰
5. 참고자료

본문내용

1. 목적
① 기체 중의 휘발성 액체가 한 방향으로 증발하는 일방확산을 확인한다.
② 액체 중의 NaCl이 증류수로 확산하는 실험을 통해 물질의 이동속도와 확산계수를 측정하고 원리를 이해한다.

2. 이론
1) 확산
확산(Diffusion)이란 혼합물을 통해 각 성분이 물리적 자극에 영향을 받아 이동하는 것을 말한다. 확산의 가장 보편적인 원인은 확산 성분의 농도 구배에 있다. 농도가 같아지도록 농도 구배를 없애는 방향으로 성분을 이동시킨다. 확산 성분을 구배의 고농도 끝에 계속해서 공급하고 저 농도 끝에서는 그것을 제거하여 구배를 유지하면 확산성분의 흐름은 연속적이게 된다. 이러한 이동은 물질 전달 조작에서 이용된다. 예를 들어 물 또는 묽은 용액과 접촉하는 소금 결정은 계면 부근에서 농도 구배가 시작되며 소금은 계면에 수직한 방향으로 액체 층을 통해 확산한다. 계면에서 떨어진 소금의 흐름은 결정이 용해될 때까지 계속된다. 소금이 불용성 고체와 잘 섞여 있을 때 이 공정은 침출의 경우가 된다.
확산의 일반적인 원인이 농도구배이긴 하지만, 역삼투압에서와 같은 활도도구배, 압력구배, 온도구배, 또는 원심력과 같은 외력장에 의해서도 확산이 일어날 수 있다. 온도에 의해 생긴 분자 확산은 열확산(thermal diffusion)이며, 외력장에 의한 것은 강제확산(forced diffusion)이다. 둘 다 화학공학에서는 드문 경우이다.
확산은 고체나 유체의 정체층을 통한 분자이동에 한정되지 않는다. 유체에서의 열이동(heat flow)이 대류에 의해 일어나는 것과 마찬가지로 확산 또한 물리적 혼합과 난류의 와류에 의해 유체상에서 일어날 수 있고 이것을 와류확산(eddy diffusion)이라고 한다. 때에 따라서는 이 확산 공정은 확산 방양에 평행한 방향의 혼합물 본체흐름(bulk flow)에 동반되기도 하며, 가끔 열이동과 연관되기도 한다.

참고 자료

단국대학교 반응현상실험 교재
박창호, 김우식, 정인식, “물질전달 및 분리공정(지인당)”
Warren L.Mccabe, "Unit Operations of Chemical Engineering, 7ed (McGraw-Hill,)"
Victor Vazquez, et al, "Gas and Liquid Diffusion Determination of the Diffusivity Coefficient", Henry Samueli School of Engineering, Univ of California, Irvine (2014): page.26 Table C.2