기체확산계수 결과보고서

목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 기기 및 초자
4. 이론적 배경
5. 실험과정
6. 실험결과
7. 조별토의
8. 참고문헌

본문내용

-확산(Diffusion)
열역학적으로 더욱 안정되고 균일한 화학 조성을 이루려고 하는 이동현상이며 압력, 분자의 질량, 온도, 물질의 농도차이로 인해 생긴다. 주된 원인은 물질의 농도차이에 의해 생긴다. 기체, 액체, 고체 모두에서 관찰되고 확산이 일어나면 시간이 지나면서 모든 영역이 일정한 농도를 가지게 된다. 확산은 온도가 높고 질량이 작을수록 확산이 활발히 이루어진다.

-확산속도
• 확산매질, 입자의 질량, 온도에 따라 달라진다.
• 분자끼리의 충돌은 확산을 방해하므로 진공에서의 확산속도가 가장 빠르다.
• 기체분자들의 운동속도가 가장 빨라 기체의 확산이 가장 빠르다.
• 분자가 가벼울수록, 농도 구배(gradient)가 클수록, 온도가 높을수록 확산이 빠르다

- Graham’s law
분자 A와 B가 운동 에너지가 같다는 점을 사용해서 만들어낸 등식이며 분자량이 무거울수록 분자의 운동은 느려진다.

-Fick’s first law
정상상태에서 물질의 확산량은 농도 기울기에 비례한다. 단위면적당 확산되는 물질의 유속은 농도 기울기에 반비례한다. 확산계수 D는 확산속도를 규정하는 계수이며 클수록 확산이 잘된다.

실험방법
1. 아세톤이 끓는 것을 막기 위해 온도를 40도로 세팅 했다.
2. 고무튜브(Capillary Tube)에 부분적으로 절반 정도 깊이 정도 아세톤을 채웠다.
3. 금속부품으로부터 윗부분의 너트(고정나사)를 제거한다.
4. 튜브의 윗부분이 너트 상단부분에 닿을 때까지, 모세관을 금속 너트 안쪽의 고무링에 통과시켜 조심스럽게 삽입했다.
5. 고무튜브가 보일 때까지 현미경의 수직높이와 초점을 조정하였다.
6. 공기 펌프의 스위치를 키고 [다만 고무튜브를 통과하는 공기의 흐름이 낮은 속도가 되게 하여야 하며 이것은 유연한(flexible) 튜브 위의 호프만 클립을 사용하여 조정될 수 있다] 고무튜브 안의 높이를 기록했다.
7. 15분 마다 고무튜브(Capillary Tube)내의 높이의 변화를 기록했다.

참고 자료

최신화학공학실험 / 남영우 / 숭실대학교 출판부 / 2010 / p209~216
단위조작 / Warren 외 3인 / McGraw Hill / 7판 / 2005 / p442~p447
물리화학 /atkinks외 1인/ 교보문고/ 10판 /2017/ p793~797