액체의 확산 계수 결과보고서

소개글

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목차

1. 실험 제목
2. 목적
3. 이론
4. 실험 결과 및 계산
5. 고찰

본문내용

실험 제목
액체의 확산 계수 (Liquid Diffusion Coefficient)

목적
정지 유체에 대하여 물질의 확산량 (flux)은 농도 기울기에 비례한다는 법칙인 Fick’s law를 이해하고 이를 실험에 적용할 수 있다.
NaCl 수용액의 농도별 시간에 따른 conductivity측정을 통해 나온 기울기와 Fick’s law식과 이를 모세관에 적용시킨 식을 이용하여 농도별 확산계수를 구할 수 있다.

이론
- 확산
확산이란 기체분자나 원자, 고체/액체 상태를 구성하는 원자가 Chemical potential차이에 의해 Chemical potential이 높은 곳에서 낮은 곳으로 구성입자가 이동하는 현상을 말한다.
대부분의 경우, Chemical potential이 농도에 비례하기 때문에 대부분의 경우에 기체분자나 원자, 고체/액체 상태를 구성하는 원자가 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하게 된다.
- Fick’s law
Fick’s law는 열역학에서 확산을 물리적으로 분석하기 위한 법칙으로, 19세기 독일의 생리학자 아돌프 오이겐 픽이 1885년에 발표하였다.
Fick’s first law는 정지 유체에 대하여 물질의 확산량 (flux)은 농도 기울기에 비례한다는 법칙이다. 계의 부피가 일정하다는 조건 하에서 직교 좌표계에서 x축으로 입자가 확산될 때, 두 물리량의 관계는 다음과 같다.

Jx : 입자의 확산유량의 단위시간동안 x축방향으로 확산되는 양
n : 입자의 농도
D : 확산계수, 두 물리량의 비례정도를 결정 지어주는 상수
dC/dx : x축 방향의 농도 Gradient
각각의 단위는 다음과 같다.
[J] = mol/㎠․s
[C] = mol/㎤
[x] = ㎝
[t] = sec.
[D] = ㎠/s
위의 식은 Steadt state (시간에 따른 농도의 변화율 = 0) 에서만 적용 가능하다. 이 식으로부터 정상상태에서 Flux는 일정하게 유지되고 이 때 확산은 농도차가 클수록 잘 일어나며 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 확산이 일어난다는 것을 알 수 있다.

참고 자료

없음