Ⅰ. 탐구 동기 및 목적

1. 연구자 성명 : 김지휴, 김향연, 송지원, 오은석 지도 교사 : 오기만선생님 Pre 화학공정 Ⅰ. 탐구 동기 및 목적 . 대부분의 화학자들은 화학 공학을 통해, 여러 화학 공정의 가능성과, 그 공정의 효율성을 구한다. 아직 우리는 화학자가 아니기 때문에 화학 공학을 배우진 못했지만, 지금까지 공부해온 여러 이론을 응용하여 그 공정의 효율성을 찾는 것에는 문제가 없음을 깨달았다. 비록 많은 실험을 거치며 식의 타당성을 검증을 꼭 할 수 없어도, 우리의 화학적 능력과 열정을 확인해보기 위해 이 연구를 시작하였다. 온도에 따른 외부압력과 수득률의 관계식을 구하면 다음과 같다. Ⅱ. 이론적 배경 2.반응속도와 온도와의 관계 1. 화학 평형 가. 화학평형 나. 평형상수　 다. 상태함수 (1) 엔탈피 (2) 엔트로피 (3) 깁스자유에너지 온도 기압에서 생성될 수 있는 생성물이 모두 만들어 지는 시간을 나타낸 식이다. 압력의 경향성 Ⅲ. 연구 과정 1.암모니아 생성 기체반응의 고찰 압력과 온도, 평형상수를 통해서 조건에 따른 생성물의 양을 구하고, 평형과 속도를 통해 최단시간에 최대의 수득률을내기위한 조건을 알아본다. 가.압력과 평형상수를 통한 생성물의 양 (1). 압력과 반응물의 양을 통해 평형상수를 구한다. (2). 평형상수와 반응물의 양의 관계식을 구한다. 나.온도와 평형상수와의 관계(엔탈피와 엔트로피의 온도 보정식 적용) 2.반응속도와 온도와의 관계 가.압력과 평형상수를 통한 생성물의 양 (1). 반응속도 구하기 (2). 반응속도 식과 생성물의 양 결합 온도별 생성물의 양과 반응 속도의 관계를 보여주는 그래프이다.(200atm하) 극대값, 극소값을 찾기 위해 위의 그래프를 미분한 그래프이다. 최소 온도는3445K. 이때 최소 소요시간은 0.167초가 된다. Ⅳ. 연구 결과 및 결론 1.암모니아 생성 기체반응의 고찰 연구 1에서 압력과 평형상수를 통해 구한 생성물의 양의 그래프를 그리면 아래와 같다. Ⅵ. 제언 및 전망 대표적인 암모니아 생성반응 중 가장 대표적인 하버-보슈법의 반응 환경은 550°C와 200atm으로, 우리가 이론적인 계산을 통해, 얻은 3445(3172°C) 와는 무려 2500의 차이가 생긴다. 원래 실제 공정법은 실험값을 통해 발전시킨 반면에, 우리가 계산된 환경은 이론을 통해 구하였기 때문에, 실제와는 많은 오차가 생겼다. 하지만 결정적인 차이는, 실제 하버-보슈법은 촉매를 통하여 반응하였다는 것과, 공정과정에서 온도를 높이는 데, 생기는 비용을 고려하지 않았기 때문에 생겼다. 실험실에선 암모니아 생성반응을 실험할 여건이 되지 않아, 실제로 측정값을 얻지 못하였다는 아쉬움이 남았다. 연구2에서 얻은온도와 평형상수와의 그래프를 그리면 다음과 같다.