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Intro ......

 

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Index & Contents

공학 올립니다 응용화공기초실험 - 3성분계의 상평형도 결정 Report

 

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실험과제 - 3 성분계의 상평형도 결정

 

1. 목 적

물, 톨루엔, 아세톤으로 이루어진 3성분 액상계의 상평형도를 정삼각형 좌표계에 나타냄으로써 3성분 액상계의 상평형 거동과 정삼각형 좌표계를 이해하도록 한다.

2. 이 론

㈀ 정삼각형 좌표계

3성분 계의 자유도, F는 Gibbs 상률(phase rule)에 따라 (5 - p)로 나타내어진다. 3성분 계는 상이 하나이면 계의 상태를 정의하는데 4개의 변수가 필요하다. 이러한 계를 평면에 나타내는 것이 불가능하기 때문에, 보통 온도와 압력을 일정하게 하여 변수를 줄여 표시하는 것이 보통이다. 그러면 계의 변수는 F 〓 3 - p가 되어 최대변수가 2개이므로 2차원 평면에 표시할 수 있다. 온도와 압력이 정해지고, 상이 하나인 계의 변수는 의 관계를 갖는 조성변수 이다. 이들 중 어느 두 값이 정해지면 나머지 변수의 값은 위 관계식에 의해 정해진다.

3개의 조성변수를 평면에 나타내기 위해 정삼각형 좌표계가 이용된다. 삼각형내의 어느 점에서 각 변에 그어진 수직선분의 길이는 그 변의 반대쪽 꼭지점에 있는 성분의 조성 퍼센트를 나타낸다. 따라서 그림 1에서 삼각형의 꼭지점 A, B, C는 각각 100% A, 100% B, 100% C를 표시하며 AB 변에 평행한 선분 XY위의 점들은 모두 AB 변(혹은 꼭지점 C)에 대한 수직거리가 동일하므로, C 성분의 조성은 동일하다. 또한 정삼각형 좌표계 내 한 점 (P점)에서의 각 성분의 조성은 다음과 같이 구할 수 있다. P점에서의 C성분의 조성은, P점에서 꼭지점 C에 대응하는 AB변과 평행한 직선을 그어, 이 선과 AB 변과의 수직길이로부터 구할 수 있다. 이와 같은 방법으로 A 및 B의 조성도 구할 수 있다.

그림 2에서 보이는 바와 같이 꼭지점을 지나는 선분 위의 점에서는 다른 두 성분의 비율이 같아진다. 즉 CN 선분 위의 점들은 모두 A와 B성분이 같은 비율로 포함되어 있음을 나타내고 있다. 이는 CN 선분상의 점 L, L`, L에서 CA변과 CB변에 각각 수직선을 세우면 삼각형의 닮은꼴에 의해 다음과 같은 관계가 성립되기 때문이다.

 

C(100％) C

a

M K

L

…(생략)

 

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