[2020 인하대 화학공학실험 A+]기체확산 및 흡수 결과 보고서

1.서론(실험개요, 목적, 필요성 등을 서술)
본 실험에서는 아세톤을 공기 중으로 확산시킬 때 시간에 따른 아세톤의 위치 변화를 측정한다. 이 측정값을 이용하고, Fick’s 1st law를 이용해 확산 계수를 구하는 실험이다. 이 과정을 통해 확산 속도식인 Fick’s 1st law을 이해하고 예비 보고서에서 설명한 확산도 계산식 Chapman-Enskog equation까지 이해하고자 한다.
기체 확산을 통해 물질전달이 이루어진다. 물질전달 현상은 산업현장에서 매우 중요하게 작용하는 원리 중하나이다. 확산의 개념을 이용해 벌크 액체에서 계면으로 용질을 가져왿� 기상으로 이동시키는 공정이나, 침출, 흡수 같은 다른 물질전달 조작에서도 확산의 개념이 사용된다. 화학공학도라면 필수적으로 학습하고 숙달해야 할 필요성을 가진 개념인 것이다. 따라서 일련의 실험과정을 통해 기체의 확산원리를 이해하고, 더 나아가 실험결과 고찰, 오차파악, 오차의 원인 분석의 과정을 수행하고자 하는 것이 이번 실험의 목적이다.

2.실험방법
1)히터 전원을 킨 후 수조의 온도가 아세톤의 끓는점 이하(47℃)가 되도록 한다. 아세톤의 끓는점은 56.5℃이다.
2)Capillary tube에 아세톤을 적당한 높이로 채운다.
3)Air pump왿� 연결한 후 기체를 흐르도록 한다.
4)5분 대기 후 Vernier calipers를 이용해 초기 높이(z0)를 측정한다. 나사를 움직여 어미자왿� 아들자를 이용해 측정한다. 0점을 기준으로 어미자의 정수부분을, 어미자왿� 아들자의 눈금이 일직선이 되는 소수부분을 읽는다.
5)T자관에 아세톤은 표면장력 때문에 매니스커스를 형성하여 볼록하게 보이기 때문에 렌즈의 십자부분과 매니스커스의 끝부분을 일치시킨다. 이 때 렌즈로 보게 되면 상하가 반전되어 보이기 때문에 위로 볼록한 끝부분과 십자부분의 중심을 맞춘다.