소개글
"단위조작이론 단증류 결과보고서"에 대한 내용입니다.
목차
1. 단증류 실험
1.1. 실험 목적
1.2. 이론적 배경
1.3. 실험 장치 및 방법
1.4. 실험 결과
1.4.1. 초기 수용액 제조
1.4.2. 수용액 증류 결과
1.4.3. 조성 분석
1.5. 데이터 분석
1.5.1. Rayleigh 식을 이용한 이론값 계산
1.5.2. 실험값과 이론값 비교
1.6. 실험 오차
1.6.1. 발생 원인
1.6.2. 오차 분석
1.7. 실험 결론
2. 참고 문헌
본문내용
1. 단증류 실험
1.1. 실험 목적
이 단증류 실험의 목적은 에탄올과 물로 이루어진 이성분계 수용액을 비등점 차이를 이용하여 분리하고, 유출액과 잔류액의 조성을 구하는 것이다. 즉, 단증류 실험을 통해 에탄올과 물의 분리 효율을 확인하고자 한다.
또한 실험값과 이론값의 비교 분석, 실험 과정에서 발생한 오차의 원인과 분석을 통해 단증류 공정에 대한 이해와 개선점을 모색하고자 한다. 이를 통해 증류 공정에 대한 실험적 지식과 경험을 쌓을 수 있을 것으로 기대된다.
1.2. 이론적 배경
이성분계 혼합용액의 증류 과정을 설명하는 단증류 이론은 다음과 같다"
증류는 액체 혼합물을 기화-응축의 물리적 분리 과정을 통해 성분을 분리하는 방법이다. 이성분계 혼합용액의 증류 시, 증기압이 상대적으로 높은 성분이 먼저 기화되어 유출되는데 이를 이용하여 성분을 분리할 수 있다. 이때 잔류액의 조성은 점점 증기압이 낮은 성분이 높아지게 된다.
Raoult의 법칙에 따르면 이상용액에서 각 성분의 증기압은 순수 성분의 증기압과 몰분율의 곱으로 나타낼 수 있다. 즉, 이성분계 용액에서 각 성분의 증기압은 다음과 같이 표현된다:
p_A = x_A * p_A^0
p_B = x_B * p_B^0
여기서 p_A, p_B는 각 성분의 증기압, x_A, x_B는 각 성분의 몰분율, p_A^0, p_B^0는 순수 성분의 증기압을 나타낸다.
이때 증기압이 높은 성분 A가 먼저 기화되어 유출되고, 잔류액의 조성은 점점 성분 B가 높아지게 된다. 이러한 증류 과정을 Rayleigh 식으로 나타낼 수 있다:
ln(W_1/W_2) = ∫_(x_2)^(x_1) dx/(y-x)
여기서 W_1은 초기 액체의 질량, W_2는 잔류액의 질량, x_1은 초기 액체의 조성, x_2는 잔류액의 조성, y는 기화된 증기의 조성을 나타낸다.
이를 통해 증류 과정에서의 잔류액 조성 변화와 유출액의 평균조성을 예측할 수 있다. 즉, 증류가 진행됨에 따라 잔류액의 조성이 점점 증기압이 낮은 성분인 B가 높아지게 되는 것이다.
1.3. 실험 장치 및 방법
실험 장치 및 방법은 다음과 같다."
아래와 같이 단증류 실험 장치를 설치하고, 실험도구 사이사이를 연결집게로 연결하였다. 증류플라스크에 조제한 에탄올 수용액 200ml 와 비등석 5.6 조각을 넣고 Heating mantle을 이용하여 가열하였다. 발생한 증기는 냉각기를 통해 응축시켰는데, 물이 함께 나오지 않도록 에탄올의 끓는점보다 낮게 유출온도를 유지하였다. 반 정도 증류가 진행되면, 가열을 멈추고 상온에 도달할 때까지 기다렸다. 이후 잔류액과 응축액의 질량, 비중을 측정하여 조성을 구하였다."
1.4. 실험 결과
1.4.1. 초기 수용액 제조
실험실 내 에탄올 시약과 증류수를 이용하여 20wt%, 40wt% 의 에탄올 수용액을 제조하였다. 이를 위해 에탄올 밀도표를 참고하여 실험실 온도인 2...
참고 자료
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