(A+레포트)[화공생물공학단위조작실험2] 2.단증류(결과)

소개

화공생물공학실험단위조작실험2 A+ 받은 레포트입니다.
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목차

1. 시약 세부
2. 결과
3. 고찰
4. 참고문헌

본문내용

3. 고찰
3.1. 실험 결과 분석
본 실험은 끓는점 차이를 이용해 에탄올을 증류수로부터 분리하는 실험이다. 에탄올의 끓는점인 약 78.3℃보다 높은 온도로 수용액을 가열하면 물은 증발하지 않고 에탄올만 증발되고, 이렇게 생성된 증기는 냉각관을 따라 끓는점 아래로 냉각되며 다시 액화되는 원리를 이용한다. 이론적으로 유출액 조성 이론값과 실험값은 같아야 한다. 그러나 2.3.3.과 같이 22.22%의 작지 않은 오차율을 보였다. 따라서 이러한 오차가 발생한 이유를 3.1.1.에서 분석하였다.
3.1.1. 오차 원인 분석
오차 원인을 아래와 같이 분석하였다.
첫째, 에탄올의 유출로 인한 오차이다. 질량 보존 법칙에 의해 잔류액과 유출액의 질량의 합은 수용액의 질량이 되어야 한다. 그러나 표 2를 보면 19.65g의 무시할 수 없는 손실이 발생한 것을 알 수 있다. 단증류 장치를 설치할 때 기구 사이의 연결 부위에서 액체 또는 기체가 유출되지 않도록 빈틈없이 연결해야 한다. 그러나 틈으로 액체 상태의 용액이 흘러내렸고 이로 인한 에탄올의 손실이 발생했으며, 이러한 틈과 온도계를 고정한 부분으로의 가열된 에탄올 증기가 유출되었을 것이다. 그리고 휘발성이 강한 에탄올의 증발을 막기 위해 파라필름과 고무마개를 이용했음에도 불구하고 액-기 경계면에서 증발된 에탄올도 있을 것이라 추측할 수 있다. 마지막으로 냉각관 안에서 흘러나오지 못한 에탄올의 양 또한 고려해야 한다. 따라서 이러한 에탄올의 손실을 막았다면 0에 가까운 오차율을 얻었을 것이다.
둘째, 정확하지 않은 비중병의 부피로 인한 오차이다. 본 실험에서는 10ml 비중병 3개를 사용해 수용액, 잔류액, 유출액의 밀도를 구하였다. 실험에서는 비중병의 부피가 정확히 10ml라고 가정하였으나, 실험 전 밀도가 잘 알려진 증류수를 이용해 비중병의 부피를 측정하는 과정을 거쳤다면 더 정확한 실험 결과를 얻을 수 있었을 것이다.

참고자료

· 동국대학교 교수진, “화공생물공학 단위조작실험2”, 동국대학교, 2025, pp.15-21.
· Warren L. McCabe외 2인, “단위조작” 7th, 맥그로힐에듀케이션, 2017, pp.559-590.
· J.M.Smith 외 3인, “화학공학열역학” 8th, 맥그로힐에듀케이션, 2021, pp.477-483.
· 조정호 외 1인, "비이상적 상거동을 보이는 이성분계 혼합물의 기액 상평형 추산을 위한 상태방정식과 액체 활동도계수 모델 사이의 비교연구", 한국산학기술학회 vol.11 no.5, 2010, pp.1747-1753.
· Warren L. McCabe외 2인, “단위조작” 7th, 맥그로힐에듀케이션, 2017, pp.559-580.
· McGraw-Hill, “Perry's Chemical Engineers' Handbook, Eighth Edition”, <Azeotrope>.
· 네이버 지식백과(https://terms.naver.com/)
· 검색어: 공비 혼합물, 분별증류
· 검색일자: 2025.04.13.(일)