기체확산계수측정

소개

기체 중에 휘발성 액체의 증기가 한 방향으로 일방확산에 대한 실험을 하여 물질 이동속도와 확산계수를 측정함으로서 확산원리를 이해

목차

1.실험목적
2.실험이론
3.실험 장치 및 시약
4.실험방법
5.실험결과
6.고찰

본문내용

1. 실험목적
- 기체 중에 휘발성 액체의 증기가 한 방향으로 일방확산에 대한 실험을 하여 물질 이동속도와 확산계수를 측정함으로서 확산원리를 이해한다.

2. 이론
* 확산
- 혼합물을 통해 각 성분이 물리적 자극에 영향을 받아 이동하는 것을 말하는데, 확산의 가장 보편적인 원인은 확산성분의 농도기울기이고, 농도기울기는 농도가 같아질 때까지 농도기울기를 없애는 방향으로 성분을 이동시킨다. 확산 성분을 고 농도 쪽에 계속해서 공급하고 저 농도 쪽에서 제거 하면서 농도기울기를 유지하면, 확산 성분은 정상상태의 흐름을 갖게 된다. 이것은 여러 물질전달 조작의 특성이라 할 수 있다. 두 물질이 서로 물질을 전달하는 확산에서 확산계수는 물질의 이동속도를 지배하는 중요한 인자이며 정확한 확산계수의 측정은 물질 이동 조작에서 대단히 중요하다. 또한 확산계수는 온도, 압력, 조성의 영향을 받는다.

-2성분 계에 있어서 기체 A가 B로 확산할 때 z방향으로 농도 차가 존재할 때 수직방향에서 A성분의 확산 플럭스는 농도 기울기에 비례함.


- Chapman enskog 이론은 단원자 분자 기체의 분자 운동론에 기초를 둔 이론이지만, 실용상으로는 분자 간 포텐셜을 적당히 고르는 것으로 다원자 분자나 극성분자의 점도나 확산계수의 계산에 응용하는 것이 가능하다.
분자간 포텐셜로서는 무극성 기체에 대해서는 Lennard – Jones 포텐셜, 극성기체에 대해서는 Stockmayer 포텐셜이 자주 이용된다. 그러나 열전도율에 관해서는, 분자의 회전이나 진동의 내부에너지가 열전달에 크게 기여하는 것을 보이기 때문에, 이 이론은 단원자 분자에만 적용이 가능하다. 때문에, 다원자 분자 기체에 대하여 Eucken 식을 비롯해 여러 가지 이론식 또는 반 경험식이 보고되어 있다.
또한, 이러한 Chapman – Enskog 식은, 압력 또는 밀도의 효과를 표현할 수 있기 때문에 고밀도 유체(초임계 유체)의 수송물성의 계산이 가능하다.

참고자료

· 단위조작 Warren L. McCabe P 449
· 단위조작실험 허 광 선 P 421~428
· 응용 : 한국콘크리트학회논문집 ( Journal of the Korea Concrete Institute)
· “ 공정플라즈마의 기초와 응용” , Alfred Grill저자, 청문각
· 한국산업기술정보원