기체 확산 실험 레포트

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험장치 및 시약
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 결과 및 고찰과 응용

본문내용

1. 실험목적
기체 중 휘발성 액체가 한 방향으로 휘발하는 일방확산에 대한 실험을 수행하고 물질 이동속도와 확산계수를 측정함으로서 확산 원리를 이해한다.

2. 실험원리
물리, 화학공정에 있어서 물질의 특성은 가장 먼저 고려되어야 할 사항이다. 특히, 공정을 설계할 때 대량의 물질들을 사용하므로 그에 따른 물리적 변화와 화학적 변화를 연구할 필요가 있다. 비교적 다루기 쉬운 물질은 유체이므로 대부분의 공정에서 다루는 물질의 상은 기체와 액체이다. 이러한 공정 설계에서 유체의 특성을 고려하고자 할 때 가장 중요한 특성 중 하나가 확산도(Diffusivity)이다. 공정에서 확산도의 영향을 받는 것의 예로는 유체의 흐름이나 물질의 이동이 있기 때문에 가장 필수적인 요소라 할 수 있다. 본 실험에서는 Acetone과 Ethanol을 scale-down하여 실험실 scale에서 기체의 확산계수를 측정하고자 한다.

2.1. 확산
경계면에 농도차가 있을 때 분자의 무작위 운동(random walk motion)에 의해 고농도 영역에서 저농도 영역으로 물질전달이 일어나는 현상을 확산이라 말한다. 확산의 가장 보편적인 원인은 앞서 말했듯이 확산성분의 농도기울기이다. 즉, 확산되는 물질의 농도차에 의해 확산이 일어나며 액체나 기체에 다른 물질이 섞이고, 그것이 조금씩 번져가다가 마지막에는 일괄적인 농도로 바뀌게 된다. 확산의 일반적인 원인은 농도 기울기에 있지만, 이밖에 압력 차에 의한 압력 기울기, 온도차에 의한 온도 기울기 또는 원심력과 같은 외부 힘에 의해서도 확산되기도 하는데 이러한 확산을 압력 확산, 열 확산 및 강제 확산이라고 한다. 따라서 정확한 확산계수의 측정은 물질 이동 조작에서 대단히 중요하다. 확산의 큰 분류는 Fig. 1에 나타내었다.

참고자료

· 단위조작 제 4판 (W. L. Macabe, J. C. Smith, P. Harriott 저, 희중당).
· 단위조작실험 (허광선 외 2명, 보문당).
· 이동현상 (김우식 외1, 희중당).
· 화학공학개론 (김학준 저, 문운당).
· 화학공학실험 (성기천 외 2, 사이텍미디어).