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.
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2012.04.12
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