1.  이상 혼합물(ideal mixture)

 

   실제 유체 또는 혼합물의 열역학적 성질을 실험데이터가 없이 예측하는 것은 매우 어렵고 복잡한 문제가 된다.  따라서 근본원리로부터 시작하는 것보다는 각 계에 대하여 열역학적 성질이 합리적으로 잘 알려져 있는 상태 즉 기준모델를 선택하고, 이 선택된 기준으로부터 실제 계의 벗어난 정도를 조사하는 방법이 많이 이용된다.  

   이러한 방법은 우리의 일상생활에서 위치를 알려줄 때 매우 익숙한 방법이다.  한 예로 서울에서 대천해수욕장이 어디인지를 알려줄 때 서울의 현 위치좌표와 대천해수욕장의 좌표를 찍어서 위도와 경도를 들먹이며 설명하는 사람은 없다.  이 방법이 가장 정확하겠지만 그만큼 어려운 설명이 되기 때문이다.  대신에 서해안 고속도로를 타고 보령 톨게이트를 기준으로 해서 설명하면 훨씬 쉬운 설명이 될 것이다.  여기서 바로 보령톨게이트가 기준모델이 되며, 서로가 잘 알고 있다는 것을 전제로 해야 한다.

   이처럼 열역학적인 기준모델로는 이상혼합물의 성질이 이용된다.  이상혼합물은 모든 온도와 압력 및 조성에서 다음과 같은 특성을 가지는 혼합물로 정의된다.

 

 

 

(1)

 

 

 

(2)

 

   이러한 설정을 기준으로 하여 이상혼합물의 성질을 나타내는 여러 식을 다음과 같이 세울 수 있다.

 

 

 

(3)

 

 

 

(4)

 

 

 

(5)

 

 

 

(6)

 

 

 

(7)

 

 

 

(8)

 

 

 

(9)

 

 

 

(10)

 

 

 

(11)

 

 

 

(12)

 

 

 

(13)

 

 

 

  2.  과잉혼합 성질(excess mixing property)

 

   실제 혼합물에서 혼합에 따른 임의의 특성변화 Δθmix는 이상혼합물의 특성을 사용하여 다음과 같이 쓸 수 있다.

 

 

 

(14)

 

여기서 θex는 일정한 온도와 압력에서 실제혼합물이 생성될 때의 θ의 변화와 이상혼합물이 생성될 때 θ의 변화의 차이가 되며, 이를 과잉혼합 성질이라고 부른다.

 

 

 

(15)

 

   일반적으로 과잉혼합성질은 조성, 온도 그리고 압력에 따라 변화하는 복잡한 비선형 함수이며, 주로 실험적으로 얻어지게 된다.

 

 

 

  3.  활동도 계수(activity coefficent)의 정의

 

   상태방정식으로는 잘 설명되지 않는 액채혼합물을 취급하는 경우에는 다음의 활동도 계수 γi(T,P,x)를 정의하여 사용하게 된다.

 

 

 

(16)

 

 

 

(17)

 

 

 

  4.  과잉성질에 적용되는 Gibbs-Duhem 관계식

 

   이상혼합물과 실제혼합물에 적용되는 Gibbs-Duhem식을 서로 빼주고 난 후 활동도계수의 정의를 도입시키고 정리하면 다음의 유용한 식을 얻는다.

 

 

 

(18)

 

식(18)에서 온도와 압력이 일정하면 조성의 변화에 대해서 다음과 같은 식이 얻어진다.

 

 

 

(19)

 

특히 이성분 혼합물의 경우에는 다음의 결과식을 얻는다.

 

 

 

(20)

 

 

 

|  복영근(Pock. young-keun)  |  www.peaceone.net  |  dreamer@peaceone.net  |

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