[열역학실험 1등 A+] 과잉부피

소개

"[열역학실험 1등 A+] 과잉부피"에 대한 내용입니다.

목차

1. Title
2. Date
3. Purpose
4. Principle
5. Reagents & Apparatus
6. Procedure
7. Data sheet
8. Result
9. Discussion
10. Reference

본문내용

1. Title
과잉부피

2. Date
실험일 : 2024. 12. 02 (월요일)

3. Purpose
일정 온도와 압력에서 조성변화에 따른 이성분 용액의 밀도를 측정하여 과잉부피를 계산하는데 있다.

4. Principle
1) 이성분 이상 혼합물의 열역학적 성질은 조성에 의존한다.
Y_id=X_1 Y_1+X_2 Y_2
Y_id ∶ 이상 혼합물의 열역학적 성질
X_i ∶ I 성분의 몰분율
Y_i : 순수 성분의 I의 열역학적 성질
과잉 열역학적 성질(Y^E)는 일정 온도, 압력 그리고 조성에서 실제 열역학적 성질 (Y_exp⁡t )와 이상 열역학적 성질(Y_id)의 차이이다.
Y^E=Y_exp⁡t -Y_id
밀도에 대한 부가적인 성질인 몰부피(V)는 아래의 식과 같다.
V=M/ρ
M: 몰질량
혼합물의 몰질량(M_n)은 아래의 식과 같다.
M_n= ∑_(i=1)^n▒〖X_i M_i 〗
이상혼합물의 부피(V_id)는 아래 식과 같이 표현된다.
V_id=(X_w M_w/ρ_w) + (X_A M_A/ρ_A)
w: 물
A: 알코올
이상혼합물의 밀도(ρ_id)는 아래 식과 같다.
ρ_id=((X_w M_w+X_A M_A))/((X_w M_w/ρ_w +X_A M_A ρ_A) )
Excess Volume(V^E)은 밀도의 실험값을 이용해서 아래의 식에 의해 V^E값을 구하게 된다.
V^E=M_m/ρ_exp⁡t -V_id

2) 용액의 과잉 성질이란 잔류 성질에 정확히 대응하는 개념이라고 할 수 있다. 불행하게도 G, 또는 G/RT의 값을 측정하기 위한 실험방법은 없으며 다른 성질들은 Gibbs 에너지와 직접 연관시켜 주는 식들은 직접 실제적으로 사용되는 경우가 거의 없다. 그러나 다른 열역학적 성질들을 생성시켜주는 함수로서의 Gibbs 에너지의 개념은 쉽게 값들을 구할 수 있으면서 밀접하게 관련되는 성질에 적용될 수 있다. 정의에 따르면 잔류 Gibbs 에너지는 G^R ≡G-G^ig로 주어진다. 여기에서 G와 G^ig는 각각 같은 온도와 압력에서 Gibbs 에너지의 실제 값과 이상 기체 상태 값을 나타낸다. 비슷한 방법으로 다른 잔류성질들을 정의할 수 있다. 예를 들면 잔류부피는 다음과 같이 정의된다.
V^R≡V-V^ig=V-RT/P
V=ZRT/P이므로 잔류 부피와 압축인자는 다움 관계를 갖는다.
V^R=RT/P (Z-1)
일반적인 잔류성질은 다음과 같이 정의된다.

참고자료

· 화학공학 열역학 8th/ J.M Smith, H.C. Van Ness, M.M. Abbott, M.T. Swihart/ 2018/232~233
· 화학공학 열역학 8th/ J.M Smith, H.C. Van Ness, M.M. Abbott, M.T. Swihart/ 2018/232~235
· 퓨가시티 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전
· 화학공학 열역학 8th/ J.M Smith, H.C. Van Ness, M.M. Abbott, M.T. Swihart/ 2018/407~408, 232, 385~396
· Excess property - Wikipedia
· acetonitrile + water, acrylonitrile + water, acetonitrile +acrylonitrile 혼합계의 상평형과 과잉부피/박소진,오종혁,최호준,백승관/1997.10/한국화학공학회/화학공학 35권 5호/678-683p