[2019최신 화학공학실험] 기체확산 및 기체흡수 예비보고서

소개

"[2019최신 화학공학실험] 기체확산 및 기체흡수 예비보고서"에 대한 내용입니다.

목차

I. 기체확산 실험
1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 방법

II. 기체흡수 실험
1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 방법

본문내용

1. 실험 목적
해 기체의 확산 원리와 식을 이해한다. 또한, 기체 확산 장치에서 아세톤의 시간에 따른 액면 높이 변화를 관찰하고 그 결과를 계산해봄으로써 아세톤의 확산률과 확산 계수에 대해 알아본다.

2. 실험 이론
① Fick’s 1st law
J=-D(dc/dx)
유체가 흐르지 않고 정지되어 있는 곳에서 2성분 혼합물의 확산에 대해 분자확산에 관련된 식이다. 이것의 1st law 는 용액에서 용질이 확산하는 방향으로 수직한 단위 면적을 통해 단위 시간에 확산하는 양인 J가 용질의 농도 c의 농도 구배 dc/dx 에 비례한다는 법칙이다. 이는 Flux가 고농도의 영역에서 저농도의 영역으로 이동하고, 용질이 고농도 영역에서 저농도 영역으로 이동한다는 개념을 가정한다. 또한 공간의 한 점에서 농도의 변화율은 공간을 가진 농도의 2차 미분에 비례하고 확산에 의한 mole flux는 농도 구배에 비례한다. 이 식에서 D 는 확산 계수로 단위는 [m2/s] 이다. X는 길이이다.
② 기체 확산
기체 분자가 분자 운동에 의해 다른 기체 속으로 퍼져 나가는 현상이다. 원인은 2개의 다른 상에서 확산될 성분의 농도의 차에 있다. 농도차는 평형에 이루게 되어 농도차를 없애려고 기체들이 노력을 한다. 일정한 온도와 압력에서 기체의 확산 속도는 기체 분자량의 제곱근에 반비례 하는 Graham’s law 가 이와 관련되어 있다. 기체의 확산속도에 영향을 미치는 데에는 온도, 분자량, 밀도의 원인 등이 존재를 한다.
③ Chapman-Enskog equation
J=-D(dΨ/dx)
0도씨 1atm에서 공기 중에 확산하는 기체의 D는 농도에 상관 없다고 볼 수 있는데, 기체의 확산도는 속도론으로서 계산이 가능하다. 이는 Navier-Stokes 방정식 과 같은 유체 역학 기술에 나타나는 다른 현상 에서도 쓸 수가 있다.

참고자료

· McCabe, 단위조작, McGrawHill, 2017
· James R.Welty 외 2인, 기초 이동현상론, 범한서적, 2016
· 최창균, 물질과 열의 전달, 범한서적, 2000
· 레이먼 창, 일반화학, 사이플러스, 2018
· Zumdahl, 일반화학, 사이플러스, 2018
· Peter Atkins, 물리화학, 교보문고, 2017
· 성기천, 기-액 병류 하향 충전탑에서 수력학 특성 및 액체 혼합 특성, 1990