물질전달 기체 실험 레포트

소개

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목차

Ⅰ. Purpose

Ⅱ. Theory
1) Mass diffusion equation (Fick’s 1st law)
2) 일방확산(One-way diffusion)
3) 1-D molar flux balance
4) outline of experimental theory
5) Antoine equation

Ⅲ. Data & Result

Ⅳ. Discussion

Ⅴ. Reference

본문내용

Ⅰ. Purpose
액체가 기체 속으로 증발되어 퍼져 나가는 확산 현상을 이해하고, 서로 다른 성질을 갖는 다양한 물질들의 확산 계수를 비교, 측정한다.

Ⅱ. Theory
1) Mass diffusion equation (Fick’s 1st law)
물질의 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 현상을 확산 (diffusion)이라 한다. 물질 A의 확산으로 인한 전달을 몰 유속 (molar flux)로 표시하면 식 (1)과 같이 나타낼 수 있다.

< 중 략 >

2) 일방확산(One-way diffusion)

일방확산(one-way diffusion)은 steady state diffusion of A through stagnant B라고 표현하기도 한다. 말 그대로 steady state 조건에서 B는 확산이 일어나지 않거나 확산이 일어나지 않는 것처럼 보이고, A가 B사이로 확산됨을 의미한다. 이렇게 A 성분만이 확산될 때에는 계면으로부터(또는 계면으로의) 전체 molar flux, N이 A성분의 molar flux인 NA와 같다.

< 중 략 >

② Gaseous Diffusion Coefficients from Kinetic Theory
Chapman-Enskog Theory는 기체의 분자 운동에 대한 분석에서부터 발전했다. 기체 분자 운동 모형은 다음과 같은 세 가지 가정에 입각한다.
1. 기체는 연속적인 무작정 운동을 하는 질량이 m으로 되어 있다.
2. 이 분자들은 상호 충돌 사이에 날아가는 평균 거리에 비해서 대단히 작은 지름을 가지고 있으며, 이런 면에서 그 크기를 무시할 수 있다.
3. 이 분자들은 짧고 수시적인 탄성 충돌만을 일으킨다.
이렇게 기체 분자 운동론은 기본적으로 이상기체라는 가정하에 전개된다. 또한 기체는 한 번에 두 분자만이 충돌하며, 기체 분자는 딱딱한 구형의 모양이라는 두 가지 가정을 더하여 기체 분자 운동론에 의한 Diffusion Coefficient는 다음과 같이 계산된다.

참고자료

· New Generalized Equation for Gas Diffusion Coefficient/ Ning Hsing Chen and D. F. Othmer / Journal of Chemical & Engineering Data 1962 7 (1), 37-41;
· J.M. Smith, H.C. Van Ness / 화학공학열역학 / 7판 / McGrawHillEdu / p.196~199, 600
· R.Bryon Bird, Warren E. Stewart, Edwin N. Lightfoot /Transport Phenomena / 2판 / John Wiley & Sons, Inc / p.514-517, 521-522