[결과]실험9 기체확산계수

목차

I. 실험제목

II. 실험목적

III. 기기 및 초자

IV. 이론적 배경
1. 확산
2. Fick's law
3. 확산속도
4. 확산계수
5. 확산속도 및 확산계수 식

V. 실험방법

VI. 실험결과

VII. 조별토의

VIII. 참고문헌

본문내용

1. 확산
물질을 이루는 분자들이 끊임없이 빠른 속도로 분자 운동을 하여 다른 기체나 액체 속으로 스스로 퍼져 나가는 현상을 확산이라고 한다. 확산이 일어나는 주된 원인은 확산되는 물질의 농도차이며, 이것은 거리에 따라 농도가 달라지기 때문에 이를 농도 기울기라고 한다. 확산의 일반적인 원인은 농도 구배에 있지만, 이밖에 압력 차에 의한 기울기, 온도 차에 의한 온도 기울기 또는 원심력과 같은 외부의 힘에 의해서 확산되기도 하는데, 이러한 확산을 압력 확산, 열 확산 및 강제 확산 이라고 한다.

2. Fick's law
기체 A가 기체B 속으로 확산하는 경우 성분 A의 확산 플럭스 JA [mol/cm2s]는 Fick의 제1법칙을 따른다.

Fick의 제1 법칙(Fick's first law): 정상 상태(시간에 따른 농도의 변화율 /dt=0인 경우)조건 하에서 단위면적당 확산되는 물질의 유속은 농도 기울기에 비례한다는 법칙이다. Fick’s 확산 제 1법칙에 의하면 흐름은 단위 시간 동안, 흐름의 방향에 수직인 단위 면적을 통하여 움직여 간 물질의 양으로 정의한다. 그래서 기체의mole/cm2·sec의 단위를 가지고 다음과 같이 미분식으로 표현된다.

<중 략>

3.1. 확산속도
온도가 높을수록 확산 속도가 빠르다. 이는 온도가 높을수록 분자 운동이 활발해지기 때문이다. 그리고 분자량이 작고 가벼울수록 확산 속도가 빠르다. 또한 매질의 종류가 액체, 기체, 진공으로 갈수록 확산 속도가 빠르다. 기체의 압력이 작아질수록 확산을 방해하는 입자의 수가 적어지기 때문에 같은 기체라도 압력이 작아질수록 확산 속도가 빠르다. 물질의 상태가 고체, 액체, 기체로 갈수록 분자 운동이 활발해지기 때문에 확산 속도가 빠르다.
확산 속도의 정도를 나타내는 것으로 값이 큰 만큼 확산하는 물질 및 온도에 따라 값이 다르다.

참고 자료

화학공학실험/남영우/숭실대학교 출판부/2010/p207~227
물리화학, Peter Atkins, 안운선 저, 교보문고
김영채 /2012/ HC1(g)과 NH3(g)를 이용한 ‘기체확산속도’에 관한 실험의 분석 및 개선 연구
강민호 / 2015 / Fick's law of diffusion을 사용한 sweat rate 측정 방법에 관한 연구