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일반화된 반데르발스 상태방정식을 이용한 비이상적 입자 상호작용을 갖는 알칸(선형성) 및 알킬 아민류(쌍극자성)에 대한 임계 영역 특성분석
The Description of Near-Critical Region for the Non-Ideal Inter-Particle Interacting Molecules such as n-Alkane(linear) and Alkyl-Amine(dipolar) by using Generalized van der Waals Equation of States 원문보기

화학공학 = Korean chemical engineering research, v.48 no.2, 2010년, pp.224 - 231  

김지범 (동국대학교 - 서울 IT학부 정보통신공학과) ,  이석배 (퀀텀에너지연구소) ,  전준현 (동국대학교 - 서울 IT학부 정보통신공학과)

초록
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최근 발표된 GvdW(Generalized van der Waals) EOS에서는 상호작용이 vdWf(van der Waals force)뿐이라고 여겨지는 구체특성의 비선형적 입자에 대해 임계영역에서의 상태 특성이 잘 기술될 수 있음을 보였다. 그러나 기존의 논문에서는 선형성을 갖는 입자의 형태나 정전기적 인력 등 추가적인 상호작용이 존재하는 입자에 대해서도 GvdW가 정확성을 나타내는지에 대한 분석이 이루어지지 않아, GvdW의 범용성에 대한 논란의 여지가 남아있다. 따라서 본 논문에서는 선형성을 갖는 입자인 포화 알칸 유도체 류(R=methane, ethane, propane, butane)와 정전기적 인력이 극한적으로 나타나는 포화 아민 유도체 류($RNH_2$, R=methyl-, ethyl-, propyl-amine)에 대한 임계영역 시뮬레이션을 위하여 이들 입자들에 대한 GvdW의 파라미터 값을 정의하였으며, 이를 바탕으로 최근에 발표된 기존의 상태방정식들과 비교 분석하였다. 시뮬레이션 결과 포화 알칸 유도체 류와 포화 아민 유도체 류 입자에 대하여 GvdW는 기존의 방정식들보다 측정값에 더 가까운 정확한 임계영역 특성이 나타남을 확인할 수 있었다. 특히 분자량이 큰 부탄에 있어서는 GvdW EOS만이 임계점에 정확하게 근접함을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In GvdW EOS, a recently presented paper, shows that the characteristic status for spherical non-linear particle, of which the mutual behavior is known to be vdWf(van der Waals force) only, could be described well enough in the critical region. However, in current papers, analysis has not been done o...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • GvdW EOS의 범용성을 분석하기 위하여 본 논문에서는 구형이 아닌 선형 (linear shape) 을 보이는 포화 알칸 유도체 류 (CH心 methane, ethane, propane, butane) 에 대해 새로운 a, b, c 파라미터를 구하여, 각 값의 물리적 의미로부터 물질의 선형적 변화와 어떠한 연관 관계가 있는지를 고찰함과 더불어 임계영역 근처를 잘 기술할 수 있는지 확인하여 보고, 이를 바탕으로 쌍극자 모멘트에 의한 정전 기적 상호작용 및 수소결합 등에 의해 복잡한 형태의 입자간 상호작용을 갖고 있는 포화 아민 유도체 류 (RNH* R=methyl-, ethyl-, propylamine) 에 대한 적용을 통해 복잡한 형태의 입자간 상호작용의 특성이 비이상성을 나타내는 c 값에 어떠한 형태로 반영되는지를 확인하였다. 또한 기존의 상태 방정식인 Chao[8], RK[9], PR[1 이의 EOS 및 MRK(Modified-RK)[11], MPR(Modified-PR)[10] EOS 들의 임계영역의 데이터와의 비교를 통해 GvdW EOS 의 부피변화에 따른 특성을 보이고, 선형과 극성을 갖는 다양한 형태의 분자들에 대해 임계영역에서의 표현이 가능한가를 확인해 보았다.
  • 본 논문에서는 선형 (linear shape)을 갖고 있는 포화 알칸 유도 체류 (CnHw》methane, ethane, propane, butane)와 쌍극자 모멘트를 갖고 있는 포화 아민 유도체 류 (RNH》R=methyl-, ethyl-, propylamine) 에 대해 c를 구하고 이를 적용함으로써, GvdW가 임계영역에서 물질들을 정확하게 표현하는지에 대한 분석을 하였다. 계산을 위하여 우선 각 물질의 실험적 부피 , 압력 , 온도 값을 통해 Zcc를구하고 이 값을 가지고 Cc 값을 계산하여 이로부터 ac, bc를 구하고, 그 결과 값들을 식 (1)에 넣어 GvdW EOS의 정확도를 확인하였다.
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