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[화학공학실험(2)] 화공열역학 Heat Engine Cycle (열기관) A+2025.04.251. 열기관의 작동 원리 열기관은 고온의 열원에서 열을 흡수하여 일을 하고 저온의 열원으로 열을 방출하는 장치입니다. 이 과정에서 열의 일부가 기계적인 일로 전환됩니다. 열기관의 순환 과정은 연료 연소로 발생한 열을 이용하여 작동 물질(수증기 또는 공기-연료 혼합물)을 가열하고, 이 작동 물질의 팽창 운동을 기계적인 움직임으로 바꾸는 것입니다. 2. 이상기체 법칙 이상기체는 구성 입자의 크기가 무시할 수 있을 정도로 작고, 입자 간 상호작용이 없다고 가정한 가상의 기체입니다. 이상기체는 보일 법칙, 샤를 법칙, 아보가드로 법칙을 만...2025.04.25
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[화학공학실험] 반경방향 열전도 실험 결과보고서2025.05.011. 열전도 열전도는 물체 간의 직접적인 접촉을 통하여 열이 전달되는 현상이다. 열에너지가 물질의 이동을 수반하지 않고 고온부에서 저온부로 연속적으로 전달되는 현상이고, 고체 내부에서 가장 중요한 열전달 방법이다. 전도는 한 물체 내의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 일어날 수도 있고, 제3의 물체를 매개로 하여 일어날 수도 있다. 고체에서 전도는 결정을 이루는 분자들의 진동의 조합과 자유전자의 이동에 의해서 일어나고, 기체와 액체에서는 분자들의 충돌과 그들의 무작위 운동이 일어나는 동안의 확산에 의해서 일어난다. 2. 열전도도 전도에...2025.05.01
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대류와 복사 복합 열전달 실험 예비보고서2025.05.011. 열전달 열전달은 온도 차이로 인해 고온에서 저온으로 에너지가 전달되는 현상으로, 전도, 대류, 복사의 3가지 메커니즘으로 일어난다. 전도는 물질 내부에서 입자 간 상호작용을 통해 에너지가 전달되고, 대류는 유체의 운동에 의해 열이 전달되며, 복사는 전자기파 형태로 에너지가 전달된다. 이 실험에서는 자연대류와 강제대류, 그리고 복사에 의한 복합 열전달 현상을 관찰하고 이론적 분석을 수행한다. 2. 자연대류 자연대류는 유체 내부의 온도 차이로 인한 밀도 차이로 발생하는 유체 운동에 의해 열이 전달되는 현상이다. 실린더 표면과 주변...2025.05.01
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관류흐름 반응장치 예비보고서2025.05.011. 반응속도 식 반응속도를 나타낼 때는 제한반응물(limiting reactant)이 계산의 기준으로 사용되며 그것의 소실속도는 반응물의 농도 그리고 반응기 내의 온도에 의존한다. 반응속도의 온도에 대한 의존도는 반응속도 상수 k로 표현되며, 농도의 함수와 함께 반응속도는 속도법칙(rate law)이라는 식으로 나타낼 수 있다. 2. 반응속도 상수 반응속도 상수는 온도뿐만 아니라 촉매의 존재 여부, 추가로 기상반응의 경우 전압, 액상반응의 경우 이온강도나 용매의 종류에도 의존한다. 그러나 이러한 변수들에 의한 영향은 온도에 비해 ...2025.05.01
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[화학공학실험] 관류흐름 반응장치 결과보고서2025.05.011. 관류 흐름 반응기 관류 반응기는 반응공학의 기본적인 반응 과정 값들을 실험을 통해 얻고자 고안된 장치로, 일정한 농도에서 반응물 온도 변화에 따른 반응속도 상수 구하기, 온도 변화에 따른 속도상수 값으로부터 활성화에너지 구하기, 관류 반응기의 반응시간 지연에 의한 체류시간 분포 실험 등을 진행할 수 있다. 2. 반응속도식 반응속도를 나타낼 때는 제한반응물이 계산의 기준으로 사용되며, 반응속도는 반응물의 농도와 반응기 내의 온도에 의존한다. 반응속도의 온도에 대한 의존도는 반응속도 상수 k로 표현되며, 농도의 함수와 함께 반응속...2025.05.01
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기체-액체 평형 실험 예비보고서2025.05.011. 라울의 법칙 라울의 법칙은 비휘발성, 비전해질 물질의 용액에서 용액 속 특정 성분의 증기압이 액체 상에서 그 성분의 몰분율에 비례한다는 법칙이다. 이는 분자 A와 B의 이성분 혼합 용액을 생각했을 때 A-A, A-B, B-B의 작용이 모두 다 같은 세기여야 한다는 것을 의미한다. 성분의 구조가 비슷한 용액들은 라울의 법칙을 대단히 잘 따르며, 0≤x_i≤1 영역에 걸쳐서 각 성분에 라울의 법칙을 적용할 수 있는 혼합 용액을 이상 용액(ideal solution)이라고 한다. 2. 헨리의 법칙 헨리의 법칙은 농도가 낮은 실제 용...2025.05.01
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[화학공학실험] 기체-액체 평형 실험 결과보고서2025.05.011. 상평형 상이란 화학적 조성은 물론 물리적 상태가 전체적으로 균일한 물질의 형태이다. 상전이란 주어진 압력하에서는 한 물질이 전이온도라고 하는 고유한 온도에서 자발적으로 다른 상으로 변한다. 이 전이온도에서는 두 상이 평형을 이룬다. 즉 분리를 일으키기 위해서는 평형을 피해야 한다. 평형 상태에 있는 여러 상들의 계에 대하여 계의 세기상태를 결정하기 위해서 임의로 고정 시켜야 하는 독립변수들의 수는 그 계의 자유도 (degree of freedom) 수라고 한다. 즉 상률 이라고 하는데 F=2- pi +N이다. 2. 기체-액체 ...2025.05.01
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막분리 공정 실험 예비보고서2025.05.011. 막분리 공정 실험을 통해 역삼투막을 이용한 무기물(NaCl) 분리 공정을 이해하고, 막분리 공정의 원리와 특성을 학습하였다. 막분리 공정은 압력차, 농도차, 온도차를 구동력으로 하여 막을 이용해 물질을 분리, 정제, 농축하는 단위 조작이다. 역삼투 공정은 막분리 공정의 일종으로, 역삼투 현상을 이용해 상온에서 용매를 분리하는 공정이다. 역삼투막은 공경이 약 10Å 내외이고 세공이 거의 없는 비다공성막으로, 유기고분자 micelle 사이의 간격을 통해 물질 투과가 이루어진다. 2. 막 성능 평가 역삼투 공정에서 막 성능은 배제도...2025.05.01
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막분리 공정 실험 결과보고서2025.05.011. 막(membrane) 막은 두 개의 삼차원 상을 분리시키고 있는 상(Phase)으로서 막의 물리 화학적 성질에 의해 물질 및 에너지의 교환 속도가 결정되는 제 3의 상이다. 막은 모든 이동 현상의 저항이 총 집중되어있는 것을 말하는데, 그 저항은 물질에 따라 다르다. 따라서 각 물질별로 이동속도가 다르므로 이로 인해 물질의 분리가 일어난다. 2. 반투막 장치 반투막 장치 안에서 2종의 용액을 격리하는 막 혹은 혼합 기체를 분리하는 막 등 막 프로세스에 이용되는 막을 통틀어 격막(隔膜, diaphragm)이라고 한다. 격막은 그...2025.05.01
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기체 확산계수 측정 실험 예비보고서2025.05.011. 확산 확산(diffusion)은 농도차에 의해 계(system)의 한 부분에서 다른 부분으로 물질이 이동하는 현상을 말한다. 간추려 표현하면 '농도 기울기 때문에 생기는 질량 이동'이다. 확산은 고상, 액상, 기상 그리고 수용액 상에서 모두 일어날 수 있다. 일반적으로는 농도차에 의해 높은 농도의 계에서 낮은 농도의 계로 입자의 이동이 이뤄지며, 궁극적으로는 두 계의 농도 차이가 없어진다. 2. Fick's law 물질이나 운동량과 같은 물질의 특성이 매체를 통해서 한 곳으로부터 다른 곳으로 운반되는 과정을 운반 성질이라고 한...2025.05.01
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