[화학공학]기체확산계수의 측정 결과레포트

결과보고서
실험주제 : 기체확산계수의 측정

1. 서론

1) 목적

: 확산계수는 물질의 이동속도를 지배하는 중요한 인자이며, 온도, 압력, 조성의 영향을 받는다. 기상에서 조성의 영향은 적고 절대온도의 n승에 비례하며 압력에는 반비례한다. 본 실험에서는 Stefan 확산 cell을 이용하여 ethanol, acetone, ethyl ether이 공기나 질소 중으로 증발할 때 확산계수를 측정하여 문헌 값이나 각종 추산식에 의한 계산값과 비교한다.

2) 이론

: 질량 전달 속도는 다음과 같이 지정된다.
D = 확산도 (m2/s)
CA = 계면의 포화농도 (kmol/m3)
L = 유효 물질 전달 거리 (mm)
CBm = 증기의 로그 평균 분자 농도 (kmol/m3)
CT = CA + CBm = 총 몰농도 (kmol/m3)
액체의 증발을 고려하면
여기서 = 액체의 밀도
그러므로 t=0 일 때 L=L0 라 하면,
L-L0에 대한 의 그래프 기울기를 s라 하면,
또는

2. 실험

1) 컴퓨터 화면에서 전원을 켜고 ‘MicroCapturt Plus’프로그램을 실행한다.

2) T자 모세관을 기기에서 꺼내 모세관 상단에 있는 십자 조각의 작은 구멍을 통해 주사 바늘의 끝을 삽입하고 주사기를 부드럽게 눌러 아세톤 용액 방울이 모세관 내부 벽으로 떨어지도록 한다. 용액이 모세관 바닥으로 흘러 내리지 않고 공기 방울이 든 매니스커스를 형성하는 경우, 메니스커스 근처의 모세관 외부 벽을 손가락으로 가볍게 두드린다.

3) 확산 cell인 모세관에 acetone을 30mm의 깊이로 채우고 장치 내부의 고무링을 통과하도록 모세관을 조심스럽게 삽입한다.

4) 모세관을 채운 액체의 수위가 PC화면에 명확하게 표시되는지 관찰한다.

5) T자관의 한쪽을 공기 펌프와 연결된 튜브와 연결한다.

6) 온도 제어 히터를 켜고 (제어기의 설정 값이 40℃로 조정됨) 온도를 일정하게 유지하게 한다.

7) 기기의 온도가 40℃에 도달한 후 10분이 경과하면 t=0로 하고 액체의 위치를 읽어 L0로 한다.

8) 데이터 시트에 기록된 시간 간격으로 액체의 위치를 읽고 기록한다.

※…(생략)

3. 계산

1) 플로팅

2) 기울기s, 확산도D 계산

4. 결과 및 고찰