물질전달 액체 실험

소개글

"물질전달 액체 실험"에 대한 내용입니다.

목차

Ⅰ. Purpose

Ⅱ. Theory
1) 확산
2) Fick’s 1st Law
3) 확산 계수(Diffusion coefficient)
4) Graham’s Law
5) Antoine equation
6) Diffusion flux
7) 일방 확산
8) 브라운 운동(Brownian motion)

Ⅲ. Data & Results
1. Calibration Curve
2. Determination of Diffusion Coefficient
3. 오차율 계산

Ⅳ. Discussion
1) Diffusion coefficient 식 유도
2) Semi-infinite condition
3) Stokes – Einstein equation을 이용하여 계산한 Diffusion Coefficient
4) Wilke-Chang equation
5) Scheibel equation
6) Reddy and Doraiswamy equation
7) Siddiqi-Lucas correlation
8) Nernst-Haskell equation
10) 확산계수에 영향을 주는 요인들

본문내용

Ⅰ. Purpose
액체-액체 간 확산 현상을 이해하고 수용액 내에서 물질의 확산 계수를 측정한다.

Ⅱ. Theory
1) 확산
확산은 농도 차로 인해 물질을 이루고 있는 입자가 농도가 높은 쪽에서 농도가 낮은 쪽으로 액체나 기체 속으로 분자가 퍼져 나가는 현상이다. 확산은 주로 농도 차이 때문에 일어나는데, 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 성분을 이동시켜 농도 차이를 없애는 원리 때문에 확산 현상이 생기는 것이다. 확산이 일어나는 도중에 농도 차이는 거리에 따라 달라지므로 이를 농도 기울기라고 한다. 확산은 농도 기울기가 0에 가까워 질 때까지 일어난다. 만약 농도가 높은 쪽에서는 확산 성분을 계속 공급하여 농도가 낮은 쪽에서는 이를 제거하면 확산은 연속적으로 이루어지면서도 농도 기울기를 일정하게 만들 수도 있다.

2) Fick’s 1st Law
확산 계수(diffusion coefficient)는 확산 성분의 속도를 결정하는 인자이며, 온도, 압력, 조성의 영향을 받는데, 온도에 비례하며 압력에는 반비례한다. 2성분으로 이루어진 계에서 기체 A가 기체B 속으로 확산하는 경우 성분 A의 몰 유속 J_A는 성분 A의 농도기울기에 비례하게 된다.
J_A=-D_AB (dC_A)/dL
J_A : 몰 유속 of A (mol/m^2∙s)
D_AB : A의 확산계수 (m^2/s)

< 중 략 >

Ⅲ. Data & Results
1. Calibration Curve
정해놓은 표준물질 농도에 따른 관찰하고자 하는 신호의 연관성을 나타낸 그래프이다. 이번 실험에서 사용된 NaCl은 물 등의 극성용매에 녹였을 때 대부분이 이온으로 존재한다. 수용액 상에서 NaCl은 양이온과 음이온으로 나누어져 존재하고, 용액 내의 이온의 수에 의해서 전하가 변화하기에 전도도의 값도 변화하며 이는 비례관계에 있으며 따라서 용액의 농도에 따른 전기전도도를 측정하여 calibration curve를 작성하면 특정 전기전도도에서의 농도를 얻을 수 있다.

참고 자료

Diffusional Mass Transfer A.H.P.Skelland p49~p82
The physical chemistry of electrolytic solutions/ 3d ed Harned, Herbert S. p488
Generalized Stokes-Einstein equation for spherical particle suspensions,
A.L.Kholodenko, Phys. Rev. E51,1081
Theodre L. Bergman, Adrienne S. Lavine, Frank P. Incropera, David P. DeWitt. (2019). -----Principles of heat and mass transfer. Wiley. Ionic radius/ Wikipedia
-Diffusion coefficient/Mostinsky, I.L.