삼각도를 이용한 상평형도 실험 예비

목차

1. 실험 목적
2. 바탕 이론
3. 실험 기기
4. 실험 방법
5. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
- 3성분계에 있어서의 상평형도를 이해하고 작성하는 방법을 익힌다. 또한 임의의 조성에 해당하는 액체의 3성분계를 삼각도 상에 배열할 수 있어야 하고, 1상의 영역과 2상의 영역을 구분하여 상경계도를 찾을 수 있도록 하는 능력을 배양한다.

2. 바탕 이론
(1) 상평형 (Phase equilibrium, 相平衡)
- 상평형이란 여러 개의 상이 공존하여 서로 열역학적으로 평형의 상태를 이루고 있는 것을 가리킨다. 이 때 각 상을 이루는 각 성분의 화학퍼텐셜은 같다는 조건이 성립되고, 깁스의 상규칙 (상률)이 성립된다. 상평형에는 순물질에서 다른 상 사이에 이루어지는 상평형과 서로 다른 상에 있는 다성분계의 상평형이 있는데, 각각 취급이 다르다. 또한 열적 평형 상태에 있는 어떤 계의 온도나 압력을 서서히 변화시키면 한 상에서 다른 상으로 상이 옮겨지는데, 이를 상전이라고 한다.

(2) 상평형도
- 상평형은 온도와 압력을 변화시킴으로써 얻어낼 수 있다. 아울러 온도와 압력에 따라 달라지는 물질의 상태의 관계를 나타내는 상평형 경계를 곡선으로 나타낸 것을 상평형 그림, 즉 상평형도라고 한다. 다음과 같이 이산화탄소 같은 기체의 상평형 그림과 액체인 물의 상평형 그림은 다르다.
물의 상평형 그림에서 1기압 상태의 얼음을 생각해보면, 온도가 증가해 0에 이르면 액체와 고체 사이의 경계선에 도달하게 되는데, 이 선은 액체와 고체가 공존하는 모든 점을 이은 선이다. 그러므로 이 선 이하에서는 고체로, 이 선 이상에서는 액체로 존재하게 되는 것이다. 또한 온도가 더 증가해 100에 이르게 되면 다시 액체와 기체의 경계선상에 위치하게 되고, 이 선은 또한 액체와 기체가 공존하여 평형을 이루고 있는 선이다. 그러므로 이 온도 이상에서는 기체로만 존재하게 된다. 이 경계선의 오른쪽 끝은 임계점(Critical point)이라 하며, 이 점 이상의 온도에서는 액체와 기체의 구분이 없어지는 초임계유체(Supercritical fluid) 상태로 존재한다.

참고자료

· Yunus A. Cengel, '열전달', McGraw-hill, 2017, 830~836p
· ‘2019년 3학기 2학기 실험노트’
· MSDS - 아세톤, 톨루엔, 증류수
· Silbey,Alberty,Bawendi, '물리화학', 자유아카데미, 23~25p, 175~177p
· 네이버 두산백과 - 상평형