확산(이은진)
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작성일 19-10-21 10:42
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1. 목적
기체 중의 휘발성 액체가 한 방향으로 증발하는 일방확산에 대한 實驗(실험)을 행하여 물질 이동속도와 확산계수를 측정(measurement)하여 확산의 원리를 이해하고자 한다.
2. theory
2constituent 의 혼합물이 z 방향으로 농도차가 있을 때 여기에 직각인 단위면적에 대해 단위시간 당 A constituent 이 확산하는 속도 [g-mol/㎠s] 는 단면에서의 농도 기울기 d /dz 에 비례한다는 Fick의 확산법칙 (13-1)식이 성립한다.
(13-5)
Fig. 13-2에 나타낸 바와 같이 확산 cell 의 확산관 (수직관) 밑에 constituent A의 농도는 0이 되도록 기체 B가 되도록 기체 B를 충분한 유속으로 흘려 보내고 A, B는 모두 이상기체로 본다. 또한 액체 A에 기체 B가 녹지 않는다면 확산관 내에서 constituent B의 이동이 없는 일방확산으로 볼 수 있으며, 이다.
(13-1)
여기서 를 분자 확산계수 (molecular diffusivity, g-mol/s), 는 Aconstituent 의 몰농도 [g-mol /㎤], z는 확산거리[㎝]이다. 시간 t에서 액면의 위치(확산관 입구로부터의 거리)를 라 하면, 이 때 constituent A의 물질이동속도 는 (13-5)식을 적분하여 요점하면 (13-6)식과 같이 된다
(13-6)
Fig. 13-1. 공기 중의 암모니아 흡수 F…(省略)
설명
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확산(이은진)
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확산(이은진)
다.
(13-2)
기상에서 이상기체법칙을 (13-2)식에 적용하여 요점하면 (13-3)식과 같다.
(13-3)
Fig. 13-1에서와 같이 공기 (B)중에 포함된 (A)를 물에 흡수하는 경우와 같이 기체 중에 휘발성액체만이 한 방향으로 확산하는 일반 확산인 경우 물질이동속도는 (13-4)식과 같이 나타낼 수 있다
(13-4)
이상기체법칙으로부터 를 (13-4)식에 대입하여 요점하면 (13-5)식과 같다.
정상상태에서 (13-1)식을 적분하면 요점하면 (13-2)식과 같다.
