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물리화학

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2성분 혼합물의 증류 과정: 분별 증류의 원리 2성분 혼합물의 증류 과정: 분별 증류의 원리 1. 액체 혼합물과 평형을 이룬 증기의 조성 액체 A, B가 혼합된 용액의 몰분율-증기압 그래프를 살펴보자. 그래프를 통해 알 수 있는 사실은 다음과 같다. 1. A와 B는 순수한 용매(X = 1) 상태에서 증기압 PA*, PB* 를 가지며, 따라서 A, B 모두 휘발성이다. 2. 순수한 용매 B의 증기압이 A보다 크므로, B의 휘발성이 A보다 크다. 3. 몰분율 전체 구간에 걸쳐 직선형 그래프를 보이며, 이는 이 용액이 이상 용액이라는 점을 말한다. (몰분율 전체 구간에 대해 라울의 법칙을 만족한다.) 4. 용액이 생성하는 혼합 증기에 의한 압력(P용액)은 생성된 A와 B 증기 압력의 합이다. '용액과 평형을 이루는 증기 조성과 용액의 조성 사이의 관계'를..
상 경계 (Phase Boundary) 상 경계 (Phase Boundary) 앞선 상 전이의 열역학적 양상에 대한 글을 통해 상 변화 과정에서의 깁스 자유에너지(화학 퍼텐셜) 변화를 살펴보았으며, 압력 변화와 온도 변화 두 가지 요인에 의한다는 것을 알게 되었다. 특히 일정 압력 하에서 온도 변화에 따른 깁스 자유에너지는 그 상의 엔트로피에 의존하며, 일정 온도 하에서 압력 변화에 따른 깁스 자유에너지는 그 상에 몰부피에 의존함을 알게 되었다. 이번에는 상 전이 도표 상에서 상 경계가 갖는 의미가 무엇인지를 살펴보고, 액체-기체, 고체-액체, 고체-기체 상 변화에서 상 경계가 갖는 특징을 살펴보고자 한다. 1. 액체-기체 상 경계 다음 그림은 물의 상 경계를 보여주는 그래프이다. 특히 물과 수증기(액체와 기체) 사이 상경계 곡선 위의 압력 ..
반 데르 발스 기체식과 임계상수 반 데르 발스 기체식과 임계 상수 본 글에서 작성될 내용은 이전에 작성한 다음 글들과 연결됩니다. 29. 이상기체와 실제기체(ideal gas & real gas) 31. 반 데르 발스 기체식(van der Waals' Gas Equation) 0. 들어가기 실제 기체와 이상 기체는 차이점을 갖는다. 이에 모든 압력, 온도 구간에서 이상기체 상태방정식을 실제 기체에 그대로 적용시킬 수 없다. 다음은 지난 글의 내용 중 필요한 부분을 간단히 나타낸 것이다. 이상 기체는 실제 기체와 달리 분자 사이에 어떠한 상호작용도 하지 않는다. 또한 모든 온도, 압력 조건에서 기체로 존재해야 하므로 상변화(액화, 기화, 승화)는 고려하지 않는다. 실제 기체와 이상기체의 상호작용 유무에 의한 차이는 압축인자(z)를 통해 ..
상 전이의 열역학적 양상 (Thermodynamic Aspects of Phase Transitions) 상전이의 열역학적 양상 (Thermodynamic Aspects of Phase Transitions) 앞선 상평형 그림(Phase Diagram)에서 상 전이에 대해 간략하게 언급하였다. 상 전이(Phase Transition)란 어떠한 물질이 하나의 상태에서 다른 상태로 변하는 것을 말한다. 물질의 세 가지 상태인 기체, 액체, 고체 사이에서는 기본적으로 여섯 가지 상 전이가 가능하며, 온도와 압력으로 나타낸 상평형 그림에서 각 상의 영역을 나누는 선 위에서는 양방향으로 상 전이가 일어난다. 즉, 이렇게 양방향으로 상 전이가 일어나는(상평형이 이루어지는) 온도와 압력을 연결하여 나타나는 경계선을 기준으로 안정한 상이 구분되어진다. 이를 상 경계(Phase Boundary)라 한다. ※ 참고 : α 상..
상평형 그림(Phase Diagram) 상평형 그림(Phase Diagram) 1. 상(Phase) 상(Phase)이란, 물질의 화학적 조성과 물리적 상태가 전체적으로 균일한 상태를 말한다. (완전히 혼합된 기체 혼합물이나 완전히 혼합되는 두 액체가 만드는 용액 또한 조성과 물리적 상태가 균일하기 때문에 단일 상으로 취급한다.) 하나의 상에서 다른 상으로 전환되는 현상을 상 전이(phase transition)이라 하고, 상전이가 발생하는 온도와 압력 조건에서 두 상은 모두 안정하게 존재할 수 있다. 이 온도를 상전이 온도(Ttrs)라 하며, 우리가 평소 잘 알고 있는 물질의 어는점(freezing point, Tf)나 끓는점(boiling point, Tb) 등이 대표적인 상전이 온도이다. (일반적으로 물의 끓는점을 100 ℃, 물의 어는점..
반 데르 발스 기체식 (van der Waals' Gas Equation) 반 데르 발스 기체식 (van der Waals' Gas Equation) 1. 이상 기체와 실제 기체 앞선 포스팅인 이상 기체와 실제 기체(29)를 통해 이상기체와 실제 기체의 차이점에 대해 알아보았으며, 차이가 발생하는 이유는 크게 두 가지 정도로 정리할 수 있다. 첫번째는 기체 분자가 자체의 부피를 갖는다는 사실이며, 두번째는 기체 분자 사이에 상호작용이 존재한다는 것이다. (이는 기체 분자운동론(Kinetic Molecular Theory)의 기본 가정에 어긋나는 것이기도 하다.) 우리는 이상기체 상태 방정식을 사용하면, 특정 온도(T )와 압력(P ) 조건에서 기체의 몰부피(Vm )가 얼마일지 예측할 수 있다. 하지만, 이상 기체의 움직임을 보이지 않는 실제 기체의 경우에는 해당 압력과 온도 조..
이상기체와 실제기체 (ideal gas & real gas) 이상 기체와 실제 기체 (ideal gas & real gas) 1. 이상기체와 이상기체 상태 방정식 보일 법칙, 샤를 법칙, 아보가드로 법칙의 결과를 종합적으로 살펴보면, 기체의 일반적인 상태를 기체의 압력(P ), 온도(T ), 부피(V ), 입자수(n )의 네 가지 요소로 정의할 수 있다. 또한 이를 종합하여 방정식의 형태로 나타낸 것을 이상기체 상태 방정식 (ideal gas equation)이라 한다. function (P, V, n, T ) , PV = nRT (ideal gas equation) 이는 어떤 종류의 기체라도, 기체의 압력, 차지하는 부피, 절대 온도, 입자수에 의해서만 기체의 상태가 정의된다는 것을 의미한다. 하지만 왜, 그 이름을 '기체' 상태 방정식이 아닌, '이상기체' 상..
기체분자운동론 (Kinetic Molecular Theory) 기체 분자 운동론 | Kinetic Molecular Theory 1. 기체 분자 운동론 보일 법칙(PV = k ), 샤를 법칙(V = k'T ), 아보가드로 법칙(V = k''n ) 등으로부터 나온 이상기체 법칙(PV = nRT )은 사람들의 관찰 결과에서의 규칙성으로부터 만들어진 법칙이다. 기체의 거시적인 성질에 관한 법칙이다. 이러한 기체 법칙들은 기체 분자 하나하나가 어떻게 행동하고 있는지에 대한 미시적인 정보는 주지 못한다. 이에, 18 세기 베르누이(Bernoulli, D. 1700-1782)는 기체 분자 운동론(Kinetic Molecular Theory)을 제안하였고, 19세기 클라우지우스(Clausius, R. 1822-1888), 맥스웰(Maxwell, J. C., 1831-1879),..

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