기-액 확산계수 측정
Polymer Science & Engineering
기체 확산계수 측정
• 최종목표
기체의 계면에서 일어나는 기체 확산 현상을 관찰한다. 혼합물 중에 상대적으로 휘발성이 큰 물질이 이동하는 것과 확산되는 과정을 관찰한다.• 세부목표
모세관 안에 Acetone의 액면 높이를 측정하여 기울기를 그래프로 그 려봄.NaCl 용액이 확산되는 과정을 Digital Conductivity Meter를 이용하여 측정하고 Interface하여 기울기를 그래프로 나타냄.
Polymer Science & Engineering
기체 확산계수 측정
가정
• 최초(t=0)에서 액상과 기상의 계면 z=0
Polymer Science & Engineering
기체 확산계수 측정
기상의 몰 플럭스(molar flux) 증발하는 액체 A의 몰 플럭스
여기서, ρA=액체의 밀도(g/cm3), M A=분자량(g/mol), ρMg=기상에서의 전체 몰 밀도(gmol/cm3) 기상에서의 몰 밀도(ρMg), 액상에서의 몰 밀도(ρML), 기-액 표면에서의 기상 조성(M1), ML은 아래와 같이 정의 대입
Polymer Science & Engineering Fick’s 1st law • 2성분 혼합물이 z 방향으로 농도차가 있을 때, 단위 면적에 대해 단위 시간당 A성분이 확산하는 속도 NA는 단면에서의 농도 기울기 dCA/dz에 비례
액체 확산계수 측정
모세관 위쪽 표면에서의 농도는 실험을 하는 동안 0으로 유지된다고 가정 시간당 용기전체로 전달된 물질 = 모세관을 지나 전달된 물질량 Fick’s 1st law를 변형하면,Polymer Science & Engineering
액체 확산계수 측정
따라서 확산계수 D V : 바깥용기에 들어있는 액의 부피 x : 모세관의 길이 r : 모세관의 반지름 N : 모세관의 수 C : NaCl 용액의 농도 CM : 단위몰농도 변화에 대한 전기전도도의 변화 (Λ/M) = (Ω-1M-1) dk/dt : 시간에 따른 전도도의 변화속도Polymer Science & Engineering
기체 확산계수 실험 방법
1 모세관 안에 주사기를 사용하여 아세톤 용액을 넣는다.주사기에 Acetone을 넣고 모세관 안에 주사바늘을 이용 주입한다. (2/3 정도가 적당)
2 깔대기를 이용 항온조에 2/3 이상 물을 채우고 Main S/W를 키고 밸브를 열게 되면 물이순환되기 시작한다. 이때 밸브를 너무 많이 열게 되면 물이 넘칠 수 있다.
3 진공 펌프를 가동시키기 전에 Bypass Valve가 열려있나 확인한다.
4 Suction Pump s/w를 올려주면 진공Pump가 작동되며 마노메타의 수주가 변화한다.이때△h를 기록하고 공기의 흐름이 정상상태인가 확인한다.
5 아들자를 고정시키고 거리를 기록한다.
기체 확산계수 실험 결과 정리
1. 항온조를 40℃로 조정한 다음 T자관에 아세톤을 적당량 넣은 뒤 관의 끝 부분(z=0)부터 아세톤의 액면까지의 높이(z0)를 측정해 보라. 2. 진공펌프를 가동시키고 공기를 흘려보내면서 30분마다(실험자가 시간 임 의 조정) 액면의 높이를 측정하여 z2 t – z20 (cm2)를 계산하라. 3. Y축 z2 t – z20 , X축 t(min) 그래프를 그려서 기울기를 구하라. 4. 확산계수 DAB를 구하라. 4-1. 액상 아세톤의 몰밀도를 계산하라. 4-2. 기상에서의 전체 몰농도를 계산하라. 4-3. 기-액 표면에서 아세톤의 기상조성을 구하고, 30℃에서의 아세톤의 증기압을 계산하라. 4-4. 위의 식을 정리하여 확산계수 DAB를 구하라.Polymer Science & Engineering
액체 확산계수 실험 방법
1 1.0M NaCl 용액을 NaCl 용기의 2/3 정도 넣는다.
2 확산Cell의 코크를 열고 NaCl용기에 담는다. 비이커에 1M NaCl 용액을 담아 확산Cell에주입 한다. 3 확산Cell 표면에 기포가 없도록 깔때기 부분을 손바닥으로 가볍게 두들긴다.
4 기포가 없는 것이 확인되면 코크를 닫고 증류수 용기로 확산Cell을 옮긴다. 5 증류수 용기에 표시된 부분에 확산cell 표면을 용기벽면으로 고정시킨다 6 자석 교반기를 가동한다.
