서강대 화공생명공학실험1 A+ < 열역학 > 레포트

소개

Pre와 Main 레포트가 합쳐진 통합본입니다.
레포트 총점 1등으로 "A+" 받았습니다.
해당 레포트 감점없이 만점 받았습니다.

목차

<Pre-Report>
Ⅰ. 실험 목적
Ⅱ. 배경 이론
Ⅲ. 유의사항
Ⅴ. References

<Main Report>
1. 실험 방법
2. Data & Results
3. Theory
4. Discussion
5. Conclusion
6. References

본문내용

Ⅰ. 실험 목적
실험 Data 및 Python을 활용하여 온도 별 압력 vs 부피 그래프를 plot한다. 이를 토대로 여러 특성을 가진 기체의 거동을 관찰하고 분석한다. 다양한 상태식의 해를 풀고 plot하여 상태식들의 특성을 이해한다.
Ⅱ. 배경 이론
1. Equation of State (EOS, 상태식)
Equation of State는 열역학적으로 평형 상태에 있는 물질의 상태를 나타내는 방정식으로, 상태를 나타내는 변수들 간의 관계에 대한 정보를 제공한다. 유체의 성질을 모사하는데 유용하게 사용된다.

<중 략>

He 는 무극성 분자이며, 편심 인자 값은 -0.3836 이다. 일반적으로 대부분의 편심 인자 값은 양의 값을 가지나 H2 와 He 는 예외적으로 큰 음의 값을 가진다. He 의 경우, 100K, 300K, 600K 에서는 SRK 식이 실제 기체의 거동 (Nist data)을 가장 잘 모사하며, 900K 에서는 Virial 식이 실제 기체의 거동을 가장 잘 모사한다. 이때 900K 에서 Nist data 에 대하여 SRK 식과 Virial 식이 비슷한 편차를 보인다. 이에 육안으로 판단하기 어려워 R square 값을 계산해보았더니 Virial 식이 조금 더 1 에 가까운 값을 가졌다. 즉, SRK 식은 100K~900K 까지 실제 기체의 거동을 잘 모사하나, 900K 에서는 예외적으로 Virial 이 조금 더 실제 기체의 거동을 잘 모사하였다고 할 수 있다. SRK 식은 VDW, Virial 식들과 달리 편심 인자를 고려한 3 차식이기에 높은 정확성을 가지는 것으로 분석하였다. 또한, 해당 온도와 압력에서 He 는 초 임계 유체 상태에 해당한다. SRK 식은 VDW식보다 임계점 근처의 유체를 잘 설명할 수 있으므로 높은 정확성을 보이는 것이다. VDW 식은 편심 인자를 고려하지 않는 3 차식이다.

참고자료

· Fogler, H. Scott, Elements of Chemical reaction engineering, 1999.
· 백서인, 열역학 실험 교수 강의 ppt, 서강대학교, 2022, 3-8 p.
· J.M. Smith, 화학공학 열역학, 7th ed, Mc Graw Hill, 60-62 p.
· Smith JM. “Introduction to chemical engineering thermodynamics”. 7th ed. Mc Graw Hill education. 2005. 75-94p.
· Atkins P. “Physical chemistry”. 10th ed. 2014. 10-24p.
· Hanson MP. “The Virial Theorem, Perfect Gases, and the Second Virial Coefficient”. 1995. J. Chem. Educ. 1995;72(4): 311-313p.
· Teodorescu. “High-Pressure Vapor-Liquid Equilibria in the Systems Nitrogen +Dimethyl Ether, Methanol + Dimethyl Ether, Carbon Dioxide +Dimethyl Ether + Methanol, and Nitrogen + Dimethyl Ether +Methanol”. 2001. J. Chem. Eng. Data. 2001;46(3): 640-646p.