[화학공학] 확산실험

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레포트 > 공학계열
2010.01.15
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소개글

[화학공학] 확산실험에 대한 자료입니다.

1. 목 적

2. 이 론

1) 확산

2) 액체의 분자 확산

3)기체의 분자 확산

4) 확산계수

3. 실험 기구

4. 실험 방법

5. 실험결과 및 고찰

6. 고찰문제 풀이

본문내용

Fig.1.에서는 분자 확산을 보여 주고 있다. A분자가 B분자 사이를 통해 지점(1)에서 지점(2) 로 임의의 경로로 확산하고 있다. 지점(1)에서의 A분자가 지점(2)보다 훨씬 많다면 분자는 임의의 경로로 확산되지만 지점(1)에서 (2)로 확산되는 분자가 (2)에서 (1)로 확산되는 분자보다 훨씬 많을 것이다.
이럴 때 확산은 높은 농도에서 낮은 농도로 이루어지는 것을 알 수 있다.

전체유체는 흐르지 않고 정지되어 있는 상태에서 분자의 확산을 생각해 보면 분자의 확산은 농도차에 의해서 이루어진다. 두 물질 A, B의 일반적인 Fick의 법칙은 다음과 같다.

(1)
․c : A와 B의 total 농도 [kgmol A+B/m3]
․xA : A와 B의 혼합물 중 A의 mole fraction

c가 일정할 때 cA = cxA이므로

(2)

(3)
2) 액체의 분자 확산
일반적으로 액체의 분자확산은 기체의 분자확산보다 느리다. 그것은 분자끼리 근접해 있기 때문이며 용질이 액체와 잘 부딪히기 때문이다. 따라서 기체의 확산계수는 액체에 비해서 약 105 정도 크다.
그러나 이동속도는 기상에서의 농도보다 훨씬 높은 관계로 100배 정도 빠른 것이 보통이다. 액-액 추출, 용매추출, 가스의 흡수, 증류 등으로 분류되는 액체 속의 용질 확산은 여러 가지 산업 공정에서 중요하다. 강이나 호수에서 공기에 의한 산화나 혈액 속에서 염의 확산과 같은 자연적인 확산의 예도 있다. 액체 분자는 기체 분자보다 더욱 촘촘히 밀접해 있기 때문에 밀도와 확산 저항이 크며 인력이 크게 영향을 미친다. 또한 액체에 있어서 이론 속도식은 기체의 경우를 비슷하게 이용한다.
액체가 기체의 경우와 다른 점은 확산이 농도에 크게 영향을 받는다는 것이다.

-등몰 상대확산
등몰 상대확산이 NA = -NB이므로

(4)
․NA : 물질 A의 플럭스로 [kgmol A/s․m2]
․DAB : 확산계수 [m2/s],
․cA1 : 물질 A의 농도 [kgmol A/m3],
․xA1 : 위치 1에서 A의 mole fraction
․cav : A + B의 총 평균 농도 [kgmol/m3]
․M1 : 위치 1에서 평균 분자량 [kg mass/kgmol]
․ρ1 : 위치 1에서

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