[화학공학실험]액체 확산계수 측정

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 토의 사항
7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적

가. 용질과 용매가 조합시킨 경우 액상 내 확산계수는 온도에 따라 변화하고 기상내 확산계수와는 달리 용질의 농도에 의해 변화한다.

나. 따라서 액체 확산계수를 이용하여 액체와 액체간의 확산을 관찰하고 이에 대한 액체 확산계수를 측정하고 계산해 본다. 몰수에 따른 NaCl의 전도도(conductivity)를 이용하여 액체의 확산속도 계수를 구한다.

2. 실험 이론 및 원리

가. 실험배경
물리, 화학 공정은 공정과 관련된 물질의 성질에 의존한다. 공정 공학은 벌크 상태의 물질의 변형 및 분포와 연관된다. 따라서 물질을 변화시키기 위해서 공장을 설계하고 가동하기 위해서는 물질들의 물리적, 화학적 성질들을 고려해야 한다. 가장 편리한 매체는 유체이므로 대부분의 공장은 기체나 액체 상태의 물질들로 가동된다. 이 같은 상황에서 고려해야 될 유체의 가장 중요한 특성 중 하나는 확산도(Diffusivity)이다. 유체의 흐름이나 물질의 이동은 이 확산도에 영향을 받기 때문에 공장 설계에 있어서 이와 관련된 데이터는 필수적이라 할 수 있다.

나. 물질전달
물질전달이란 하나 이상의 상 사이의 경계면에서 물질이 서로 이동하는 것을 말하는 것을 말하며, 물질의 이동 원리는 확산에 의한 것이며, 이동하는 물질들 자신의 분자운동에 의해 일어나는 ‘분자확산’ 과 교반이나 빠른 유속 등에 의한 난류상태에서 일어나는 ‘난류확산’ 이 있다. 그러나 실제의 실험을 하는 조작에서는 두 가지의 확산이 같이(함께) 일어나는 경우가 많고, 대부분 난류확산에 의해 물질이동이 일어나게 되는 것을 볼 수가 있다.
물질전달은 혼합성분에서 두 지점의 농도차이가 있을 때 일어나기 때문에(확산), 두 개의 상 사이에서 농도의 차이가 크면 클수록 물질전달은 눈에 띄게 활발히 일어나게 된다.

다. 확산
확산이란 혼합성분을 통하여 각 성분이 물리적인 자극의 영항을 받아 이동하는 것을 말한다. 확산의 가장 일반적이고 보편적인 원인은 확산 성분의 ‘농도구배’ 에 있다.

참고 자료

단위조작 7판, McGraw-Hill, p.442～451
Peter Atkins, Physical Chemistry, 9th ed, Oxford univ.