[자연과학] 화학공학 실험 - 기체확산계수의 측정

화학공학 실험 - 기체확산계수의 측정

1.서론

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

기체 A가 기체B 속으로 확산하는 경우 성분 A의 확산 플럭스 JA [mol/cm2s]는 Fick의 제1법칙을 따른다.
- (1)
JA 〓 성분A의 확산 플럭스 (mol/cm2s)
DAB 〓 확산계수 (cm2/s)
CA 〓 성분A의 몰농도 (mol/cm3)
Z 〓 확산거리 (cm)
한편, 난류가 일어나지 않는 유체상에서 A성분의 이동속도 NA는 다음과 같다.
(2)
NA 〓 성분 A의 이동속도 (mol/cm2s)
NB 〓 성분 B의 이동속도 (mol/cm2s)
ρM 〓 혼합물의 몰밀도 (mol/cm3)
(3)
CA,CB 〓 성분 A,B의 몰농도 (mol/cm3)
P 〓 전압 (atm)
R 〓 기체상수(c…(생략)

3. 실험방법

1)항온수조의 온도를 미리 일정하게(20,25,30,35℃) 고정