기체 분자의 확산
I. 실험목적(Abstract)
향수병의 뚜껑을 방안의 구석에 열어 두고 조금 있으면 방안 전체에 향수 냄새가 퍼지게 된다. 이와 같이 물질을 이루는 기체 분자들이 기체나 액체 속으로 퍼져 나가는 현상인 확산에 대해서 알아보고, 기체의 확산 속도와 분자량의 관계를 알아본다.
II. Introduction
◎ 확산 (diffusion)
어떤 물질 속에 이종의 물질이 점차 섞여 들어가는 현상이다. 예를 들어 컵의 물에 잉크를 한 방울 떨어뜨리면 시간이 지남에 따라 잉크가 퍼져 전체가 균일하게 섞이는 것을 말한다. 이와 같은 현상은 기체와 기체 사이에서도 볼 수 있고, 때로는 기체와 고체, 액체와 고체 사이에서도 일어난다. 또 같은 종류의 기체나 액체에서도 부분적으로
밀도
의 차가 있으면 자연적으로 일어나서 전체
밀도
가 균일하게 된다. 광대한
대기
나 해수가 일정한 조성을 가지는 것도 확산에 의하여 성분이 균일하게 섞인 결과이다. 이물질 사이에 확산이 저절로 일어나는 것은 물질분자가 끊임없이 운동하고 있기 때문이며, 그 모양은 열이 고온부에서 저온부로 이동하여, 드디어는 전체 온도가 균일하게 되는 것과 비슷하다. 다만 열의 이동에 지속(遲速)이 있는 것처럼 확산의 크기도 종류에 따라 차가 있고, 분자운동이 활발한 기체는 액체보다도 확산속도가 크다. 여기저기서 진달래며, 라일락 같은 꽃들이 피어나고 있는 요즘 향긋한 꽃 향기를 맡을 수 있는 것도 바로 확산 현상 때문이다. 확산 현상은 우리 주변에서 아주 쉽게 찾아 볼 수 있는데 식당의 음식 냄새가 바깥에서도 난다던지, 물이 떨어뜨린 잉크가 물 속으로 퍼져가는 현상, 농도 차이로 인해 물이 이동하는 삼투 현상도 확산의 예에 해당한다.1831년 영국의 그레이엄은 기체의 확산 속도와 밀도의 관계를 정량적으로 연구하여 ‘일정한 온도와 압력에서 기체의 확산 속도는 기체 밀도의 제곱근에 반비례한다.’는 그레이엄의 확산 법칙을 발표하였으며, 이 법칙은 기체 분자 운동론으로 설명할 수 있다.
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2014.04.18
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