기-액 평형 Final

소개

"기-액 평형 Final"에 대한 내용입니다.

목차

1.서론 ---------------------------------------------- 3p
2.이론 -----------------------------------------------3p
3.실험 방법 ---------------------------------------------- 7p
4.결과 및 고찰 -----------------------------------------------9p
5.결론 -------------------------------------------- 16p
6.참고문헌 --------------------------------------------- 18p

본문내용

1. 서론
본 실험은 물질 전달 과정의 하나인 증류 개념을 익히도록 한다.
일정한 압력하에서 혼합 용액을 일정한 온도로 증발 시키면 혼합 용액과 혼합 증기가 평형 관계가 이루어 지는 데, 이때 기-액 평형 상태를 실험장치를 통하여 실측하고, 이러한 평형 관계를 통하여 평형 증류에 대한 기초 지식을 쌓을 수 있도록 하는 것을 목표로 한다.
아울러 평형 증류에 대한 기초 지식과 장치의 조작 방법을 이해 하고, 실습을 통하여 이론과 실제를 비교하도록 하며 분석 능력을 기르고, 장치의 기능을 익히도록 한다.

2. 이론

- 기-액 평형 관계

메탄올과 물은 서로 임의의 비율로 혼합하여도 균일한 용액으로 된다. 메탄올-물 용액에 있어서 각각의 성분의 혼합 증기와 평형에 있는 계에서 Gibbs의 상률을 적용해 보자. 계의 성분 수는 메탄올과 물의 두가지이고, 상의 수는 기상과 액상의 두 가지 이다 그러므로 상률 (자유도=성분 수 – 상의 수 +2)에 따라서 이 계{의 자유도는 2-2+2=2가 된다. 즉, 온도, 압력, 기상, 액상의 조성 등의 상태량 중 2개까지 임의로 대신하는 것이 가능하다.
일반적으로 대기압 하에서 실험을 진행한다고 할 때, 실제 자유도는 1이 된다. 예를 들어 액상의 조성이 지정되면 나머지 상태량(온도, 기상의 조성 등)은 고정되어 구해질 수 있다.
일정한 압력 하에서 혼합 용액을 일정한 온도로 증발시키면 혼합 증기와 평형을 이루는데. 그 관계는 아래 표에서 메탄올-물 계의 대기압 아래에서 기-액 평형 관계를 나타내었다.

대체로, 기-액의 조성은 어느 것이나 끓는 점이 낮은 성분의 몰분율로 표시하고, 각x, y의 기호로 나타낸다.

그림 a는 표의 값으로부터 x-T, y-T의 관계를 나타낸 것이고, 끓는점 – 조성 곡선이라고 하며, 조성 x1의 혼합 용액을 온도 t1로 끓여 그 때 생긴 평형을 유지하는 증기의 조성은 y1으로 되어 있다. X-T 곡선을 끓는점 곡선, Y-T 곡선을 이슬점 곡선이라고 한다.
그림 b는 표의 값에서 x-y 만의 관계를 그린 것으로 평형 곡선 이라 한다. 평형 곡선은 온도를 나타내지 않는 결점이 있지만 증류의 계산에는 편리한 것으로 잘 사용되고 있다.

참고자료

· Mccabe L. Warren, Julian C. Smith, Peter Harriott, ‘Unit operations of chemical engineering’ (단위 조작), 이화영, 전해수, 조영일 역, McGraw Hill, 2017, P564-566
· 두산백과, http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1064728&cid=40942&categoryId=32391, “ 라울의 법칙”, 2018/09/17
· 지식백과 “상대 휘발도”, http://terms.naver.com/entry.nhn?docld=22912321&cid=42419&categoryld=431410
· 지식백과 “메탄올”, http://terms.naver.com/entry.nhn?docld=3312321&cid=42412&categoryld=431411