게시판 > 질답게시판 > 혼합물의 증기압을 알고 싶습니다.

스테파노 Stefano

12-10-17 10:25

이상용액의 경우 혼합물의 증기압은 액상혼합물속에 들어있는 각 성분별 몰분율에다 그 성분의 순성분증기압을 곱하여 더한 값으로 나타납니다.

온도 T가 정해진 상태에서,
(전체의 압력, P)= (각성분의 분압의 합) = P1+P2+... = y1P + y2P + ... = P
=Σ (액상의 몰분율 xi *순성분증기압 p'i ) = (x1*p'1)+(x2*p2)+..

xi=혼합액상의 i성분 몰분율, yi=(평형상태에서) 혼합기상의 i성분 몰분율

따라서 기-액 고체 구분하지 않고 온도, 압력을 정하여 주고 혼합물에 들어있는 각 성분의 양을 정해주면 자동적으로 기-액의 분율이 정해집니다. 거꾸로 온도나 압력중 하나를 정해주지 않고 기상의 몰분율을 넣어주면 온도나 압력이 자동적으로 결정될 수도 있습니다. 자유도 하나를 남겨주어야 Stream Data가 맞아지는데 틀린값을 넣으면 에러메시지를 나타냅니다

흔한 물질의 온도별 순성분 증기압은 공정모사프로그램내에 온도의 함수로 나타낸 물성데이터베이스에 들어있습니다.

멋진그대 rhkdskdbsp

12-10-17 11:14

네 감사합니다.
그러니까 결론적으로
혼합물의 증기압을 구할때 온도를 입력하고, vapor fraction을 1또는 0으로 입력해서 압력을 구하는 것은 증기압을 구하는 방법이 아니라는 말씀이시죠?

한가지 더 질문이 있습니다.
순성분의 증기압을 구할 때에는 온도와 vapor fraction을 입력해서 구할수 있는것인가요?

스테파노 Stefano

12-10-19 11:14

(1) 혼합물 증기압은 온도와 혼합물의 조성에 관계되며 기상의 조성은 (기-액 평형값으로) 자연히 결정됩니다. 어느 물질이 기-액 혼합물로 존재할 경우, 순성분인 경우라면 온도는 포화온도로 일정하지만 혼합물이라면 Vapor Fraction에 따라서도 온도가 달라집니다. 증기압을 언급할 경우는 기상이나 개-액 혼합물을 언급할 필요는 없습니다. 오로지 액상의 온도와 혼합물 성분농도만 언급하면 됩니다.

"증기압" 하면 증기(혹은 가스)를 연상하게 되지만 실은 액상의 물질이 증기로 되려고 하면서 나타내는 "액상" 혼합물의 물성을 말합니다.

(2) "순성분 증기압"은 액상의 순수 물질이 나타내는 증기압으로 물질 고유의 값이며 순성분이기 때문에 액상의 그 성부몰분을은 단연히 1이 됩니다. 여기서도 기상 혹은 기-액 혼합물중 Vapor Fraction과는 전연 무관하고 단지 온도에만 관계되는 고유 물성입니다. 따라서 "증기압" 이 언급되면 "액상의 성분" "액상의 온도"만 거론하면 되고 다른 조건들은 아무 필요도 없으므로 Vapor Fraction도 필요없는 데이터입니다.

(3) 공정모사기에서 설명하고 있는 물성의 기본적 지식과 열역학적 지식, 반응기 및 분리기술에 관해 기본적인 지식부분을 잙 읽어보도록 하고 부족하면 단위조작교재를 참고하세요.

멋진그대 rhkdskdbsp

12-10-23 14:47

답변감사합니다.

스테파노님이 알려주신 혼합물의 증기압을 구하는 방법은 이상용액일때 구하는 방법이라고 하셨습니다. 그렇다면 실제용액(ideal이 아닌 열역학방정식을 적용)의 증기압과는 차이가 있을것으로 봅니다.

혼합물의 경우,
1) 온도를 입력하고, vapor fraction을 0으로 입력할때, 1로 입력할때 나온 압력은 증기압과 얼마나 차이가 있습니까?
어느 것이 증기압과 차이가 적을까요?
2) 위와 같이 vapor fraction이 0이나 1일 때 나온 압력을 지칭하는 용어는 따로 없는지요.

2가지 질문에 답해주시면 감사하겠습니다.

스테파노 Stefano

12-10-23 15:48

(0) 이상용액이라는 것은 혼합물이 나타내는 증기압이 순성분증기압과 몰분율을 곱한 값들의 총계와 같은 용액이고 그렇지 않으면 이상용액이 아닙니다.

(1) 첫 질문은 잘못된 질문입니다. 보충설명합니다.

1) 증기압은 Vapor Fraction에 관련되는 것이 아니고 액상의 온도에 관련된 것이기 때문에 Vapor Fraction을 언급할 필요가 없습니다.
2) 액상과 평형을 이루는 기상은 모두 기상이기 때문에 Vapor Fraction은 1이 됩니다.
3) 기-액 혼합물인 경우 그 온도에서 액상과 기상은 평형을 이루고 있는 상태로 흘러가기 때문에 Two Phase 상태가 되는데 그중 액상은 Vapor Fraction이 0인 액상이고 기상은 Vapor Fraction이 1인 기상이 섞여 있는 상태입니다. 이때의 증기압은 Vapor Fracion에는 전연 무관하고 온도에만 관련이 됩니다.

(2) Vapor Fraction이 0인 액상은 Saturated Liquid 혹은 Subcooled Liquid인 상태를 말하며 포화온도에서는 Boiling Liquid가 되고 포화온도 이하에서는 Subcooled Liquid가 됩니다.

Vapor Fraction 1인 기상은 Saturated Vapor 혹은 Superheated Vapor인 상태를 말하며 포화온도에서는 포화증기압이 되지만 과열상태에서는 그냥 그 온도에서 나타내는 System 압력이 됩니다.

(3) 질문에서 액상혼합물이 끓기 시작하는 점과 기상혼합물이 응축하기 시작하는 점을 알고 싶은 것으로 보이는데..
전자는 첫 증기방울이 나타나는 점(Bubble Point)즉 IBP(Initial Boiling Point)에 해당하는 온도이고 후자는 첫 응축액 방울이 나타나는 점(Dew Point)에 해당하는 점입니다.

멋진그대 rhkdskdbsp

12-10-26 10:27

감사합니다. 좀더 공부해보도록 하겠습니다.