화학공업실험 기-액 평형 A+ 예비보고서

소개

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목차

1. 실험 제목 : 기-액 평형
2. 실험 목적
3. 실험 이론
1) 평형 성질
2) 기-액 평형에 대한 이론들
3) 증류
4) Azeotrope
4. 참고문헌

본문내용

1. 실험 제목 : 기-액 평형

2. 실험 목적
물질 전달과정의 하나인 증류의 개념을 이용하여, 일정압력 하에서 두 물질 이상이 섞여있는 혼합용액을 일정한 온도로 증발시켜 혼합증기와 평형관계가 기-액 평형 장치 내에 이루어지는 것을 실측함으로써 평형증류에 대한 기초 지식과 장치의 조작방법을 이해하고, 기-액 평형관계를 관찰하여 실습을 통한 이론과 실제를 비교해 본다.

3. 실험 이론
1) 평형 성질
- 상평형(Phase Equilibrium)
평형은 계의 거시적 성질들이 시간에 따라 변하지 않는 정체된 상태이다. 이것은 변화를 일으킬 수 있는 모든 잠재적 가능성들이 균형을 이루고 있다는 것을 의미한다.
상평형은 몇 개의 상이 공존하여 열역학적으로 평형상태를 이루고 있는 것을 가리킨다. 이때 각 성분의 화학퍼텐셜은 모두 같으며 Gibbs의 상률(phase rule)이 성립한다. Gibbs의 상률에 의해 평형상태에 있는 여러 상의 계에 대하여 계의 세기상태를 결정하기 위해서 임의로 고정시켜야 하는 독립변수의 수가 결정된다.

한편, 순물질에서 다른 상 사이에 이루어진 상평형의 경우와 여러 물질로 이루어진 다성분계의 상평형의 경우 서로 다른 규칙이 적용된다.
상평형의 모양은 상평형그림으로 표시되는 일이 많으며, 열평형에 있는 어떤 계의 온도나 압력을 서서히 변화시키면 한 상에서 다른 상으로 이동한다. 이것을 상전이라고 한다.

옆의 물의 상평형그림에서 1기압 상태의 얼음을 예로 들어보면, 얼음의 온도가 점점 증가하여 0℃에 이르면 액체와 고체 사이의 경계선에 도달하게 된다. 이 선은 고체와 액체가 공존하는 점을 이은 것이다. 이 온도(0℃) 이상에서는 물은 액체로 존재한다. 온도가 계속 증가하여 100℃에 이르면 다시 액체와 기체 사이의 경계선상에 이르고, 이 선은 액체와 기체가 평형을 이루고 있는 점을 이은 것이다. 이 온도(100℃) 이상에서는 기체로만 존재한다. 이 경계선의 오른쪽 끝은 임계점(critical point)이라 하며 임계점 온도이상에서는 액체와 기체의 구분이 없어지는 초임계유체(supercritical fluid) 상태로 존재한다.

참고자료

· 엔싸이버 백과사전 (http://www.encyber.com/) - 상평형, 기액평형, 증류, 공비혼합물, 수증기 증류
· 화학공학열역학 7판 / J.M Smith외 / 한국맥그로힐(주) / p.297, 306화학공학실험 / 성기천 이진휘 김기준 공저/ 사이텍미디어/ p.455~456, 468, 473
· 단위조작 7판 / Warren L.McCabe 외 / 한국맥그로힐(주) / p. 559
· 회분식 증류공정의 Rigorous Modeling과 End-point Collocation Method를 이용한 최적화/ 김현기 / 경희대대학원 석사논문/ 국회전자도서관 출처
· http://syrikx.egloos.com/218636#11012399
· http://display.yu.ac.kr/curriculum/lecture/lecture/Exp/Major/process2.html
· 확산 증류 및 투과증발을 이용한 공비 혼합물의 분리에 관한 최종보고서 / 통상산업부 / 국회전자도서관 출처