Binary Vapor-Liquid Equilibrium (VLE) 결과보고서

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목차

1. 이론적 배경 및 실험 방법 (Theoretical background and experimental procedure)
A. 이론적 배경
B. 실험 방법

2. 실험 결과 (Experimental results)
A. Calibration curve for standard sample
B. 기상과 액상의 조성 (실험값)
C. Reference graph (이론값)
D. 이론값과 실험값 비교

3. 실험 결과 분석 및 고찰 (Analysis and discussions)
A. 실험 결과
B. 오차 원인 분석

4. 결론 (Conclusion)

본문내용

i. 상평형
F=C-P+2 로 F 는 계의 자유도, C 는 화학종의 수, P 는 상의 수를 나타낸다. 임의로 고정시켜야 하는 독립변수의 수는 계의 자유도에 의한 상률에 의해 결정된다. Vapor-liquid equilibrium 실험에서 화학 종의 수가 2 이고 기상과 액상이 평형 상태로 공존하는 상태 (P=2)는 F 가 2 가 되고 곡면을 이루게 된다. 실험에서의 압력을 대기압이라고 가정하고(등압) 온도를 측정하면 기상과 액상의 조성을 알 수 있는 것이다. 액상, 기상 경계선 바깥 영역은 등압에서도 온도와 조성이 모두 가변적이다.

ii. 등압 기액 상평형
등압 기액 상평형에서는 상의 경계선이 각 온도에서 평형을 이루고 있는 상들의 조성을 나타낸다. 경계선 안 쪽은 기상과 액상이 공존하는 영역으로 두 상의 온도를 높이기 위해 필요한 sensible heat component 와 기상에서 액상으로 물질 전달을 위해 필요한 더 큰 latent-heat component 를 모두 포함하므로 열용량이 더 클 것이다. 경계선 바깥 쪽은 각각 기상과 액상의 단일상 영역으로 열 유속과 온도 변화가 각각의 기상과 액상의 열용량과 관련이 있다. 등압 기액 상평형을 통해 일정한 압력의 조건(대기압)에서 각 온도가 이루는 평형의 조성을 파악할 수 있다. Txy diagram 에서 dew point line(T-y)은 bubble point line(T-x)보다 더 위에 그려진다.
단순 증류는 vapor 를 뽑아내고 응축하는 것이다. 이 기술은 non-volatile 용질이나 고체로부터 volatile liquid 를 분리할 때 이용된다.
분별 증류는 끓고 응축되는 cycle 이 연속적으로 반복되는 것이다. 이 기술은 volatile liquid 를 분리할 때 이용된다. 이 cycle 은 기체에서 거의 pure 한 A 라는 물질이 얻어지고 B 라는 물질이 액체에 있을 때까지 반복된다.

참고 자료

화공실험메뉴얼
Peter Atkins., Julio de Paula. (2014). Atkins’ Physical Chemistry (10th ed.). Oxford. Chapter 5.
Smith, J.M., Van Ness, H.C. and Abbott, M.M. (2018) Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics. 8th Edition, McGraw-Hill Chemical Engineering Series. McGraw-Hill, Boston. Chapter 12.
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