[화학공학실험] 기체 확산계수 측정 실험 결과보고서

소개

"[화학공학실험] 기체 확산계수 측정 실험 결과보고서"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 기기 및 초자
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 조별토의
7. 참고문헌

본문내용

실험목적
확산에 대한 원리를 이해하고, 액체상에서 기체상으로 확산하는 용매의 물질 이동속도와 확산계수를 실제로 측정하여 배운 내용을 활용해본다.

<중 략>

1) 확산
확산(diffusion)은 농도차에 의해 계(system)의 한 부분에서 다른 부분으로 물질이 이동하는 현상을 말한다. 간추려 표현하면 ‘농도 기울기 때문에 생기는 질량 이동’이다. 확산은 고상, 액상, 기상 그리고 수용액 상에서 모두 일어날 수 있다. 일반적으로는 농도차에 의해 높은 농도의 계에서 낮은 농도의 계로 입자의 이동이 이뤄지며, 궁극적으로는 두 계의 농도 차이가 없어진다. 농도차 외에도 압력차에 의한 압력 기울기, 온도차에 의한 온도 기울기 등 다양한 원인에 의해 이뤄진다.
2) Fick’s law
물질이나 운동량과 같은 물질의 특성이 매체를 통해서 한 곳으로부터 다른 곳으로 운반되는 과정을 운반 성질이라고 한다. 일반적으로 한 성질의 유량(flux)은 그 성질과 관련된 다른 한 성질의 1차 도함수에 비례한다. 확산은 일종의 운반 성질에 해당하며, z축에 평행하게 확산되는 물질 유량(J)은 다음과 같이 농도의 1차 도함수에 비례한다.

… (a)

물질의 확산은 농도 기울기를 따라 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이뤄지므로 가 음일 때 가 양의 값을 가진다. 따라서 비례관계식 (a)를 하나의 식으로 나타내려면 비례상수가 음이 되어야 하고, 이때 비례상수로는 를 사용한다. 이상의 내용을 다 고려하면 다음의 경험식을 세울 수 있는데, 아래 (b) 식을 Fick의 확산 제1법칙(Fick’s first law of diffusion)이라 한다.

참고자료

· John R. Rumble (2020). CRC handbook of chemistry and physics 101st Edition, CRC Press, Taylor ＆ Francis Group, p.3-4(8), p.4-50(441), p.6-225
· 남영우 (2010). (최신) 화학공학실험, 숭실대학교출판부, p.209~221
· David Warren Ball (2017). 물리화학 제2판, 사이플러스, p.365~366, p.374~377
· Peter Atkins 외 1명 ; 안운선 옮김 (2020). 물리화학 제11판, 교보문고, p.506~507
· John McMurry 외 2명 ; 화학교재연구회 옮김 (2016). 일반화학 제7판, 자유아카데미, p.409
· Douglas A. Skoog ; 분석화학연구회 옮김 (2016). (스쿠그의) 분석화학강의 제9판, 사이플러스, p.181, p.599
· 윤창주 (2003). (Chemical) 화학 용어사전. 일진사, p.827