[화학생물공정실험]Liquid Diffusion Coefficient

목차

1. 실험 이론 및 원리
2. 실험 기구 및 시약
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 토의 사항
6. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 이론 및 원리
1.1. 서론
실생활에서 이루어지는 대부분의 화학공정은 유체 상태의 반응물을 기초로 이루어진다. 이는 유체의 균질성 및 비교적 편리한 활용성에 의한 경우가 많으며 이외에도 유체의 여러 가지 성질은 공정의 모델 및 설계에 큰 영향을 주는 변수가 된다. 한편 이러한 유체의 성질 중 가장 핵심적인 것 중 하나는 바로 유체의 확산도라고 할 수 있다. 반응공학 자체가 물질의 변화와 분포에 초점이 맞춰져 있는 만큼 유체의 분포를 결정짓는 확산도는 반응설계에 있어서 절대로 빠져서는 안 되는 필수불가결한 요소 중 하나아다. 본 실험에서는 2M 수용액에서 NaCl의 확산상수를 결정함으로 확산상수의 의미를 살펴보기로 한다.

1.2. Fick’s Law of Diffusion
물질의 확산은 1855년 Adolf Fick에 의해 유도된 Fick’s Law 를 따르며 이는 다음과 같이 표현된다.

<중 략>

1.1. 실험 요약
본 실험에서는 Diffusion Cell에서 일어나는 / 이온의 Diffusion을 Conductivity 측정을 통해 관찰하였다. Conductivity 측정을 통해 정량화된 데이터의 계산으로 / 이온의 평균 Diffusion Coefficient를 구하였고 이를 이론 값과 비교함으로 이론 식의 성립을 확인하였다. 비록 계산된 Diffusion Coefficient 값은 여러 가지 요인에 의해 이론 값과 꽤 큰 오차를 보였지만 대체적으로 Order of Magnitude 내에서 같은 값을 보였기 때문에 이론 식의 성립과 Diffusion의 존재를 확인할 수 있었다. 한편 오차 분석을 통해 Stirring Effect, Relaxation Effect, Electrophoretic Effect, Temperature Deviation, Failure of Experimental Diffusion Equation 등이 본 실험에서 생긴 오차의 주된 요인임을 알 수 있었다.

참고 자료

Atkins, de Paula. “Atkins’ Physical Chemistry” 8th ed. Oxford University Press, 2006.
Bennett Myers, "Momentum, Heat and Mass Transfer",3rd ed., McGraw-Hill,1983.
Morton M. Denn, "Process Fluid Mechanics", Prentice-Hall, Inc.,1980.
R. Byron Bird, Warren E. Stewart and Edwin N. Lightfood, "Transport Phenomena", JOHN WILEY & SONS, 1960.
Willian M. Deen, " Analysis of Transport Phenomena", Oxford University Press,1998.
W.L Mc Cabe and J.C. Smith, "Unit Operation of Chemical Engineering", 3rd ed., McGraw-Hill, 1976.