A finite element method is developed for calculating the temperature and enthalpy distribution and accordingly the solid, liquid and mushy zone in a three-dimensional body subjected to any heat boundary conditions. The method concurrently consider both temperature and enthalpy for consideration of the latent heat effect, differently from other methods of using a special energy balance equation for solving a mushy zone. The developed brick element has eight nodes with one degree of freedom at each node. The numerical method and procedure are verified using the results of one and two dimensional analytic solutions and by other researchers. It is shown that the present method presents a consistent and stable results in either abrupt or ranged phase change problems. Moreover, the numerical results by the present method are hardly effected by the calculation time steps which otherwise are difficult to determine in most phase change problems. Finally, as a three-dimensional application, a T-shaped body of a phase change is presented and the temperature and enthalpy variation along the time are solved.
소화제인 Freon-23과 몬트리올 의정서에 의해서 규제받는 CFC의 대체 물질인 HFC-227ea의 물성(포화압력, 밀도, 점도, 엔탈피, 표면장력)에 관한 실험식을 구하였다. 문헌에서 얻은 실험값을 이용하여 다항식등의 회귀분석에 의해서 실험식을 얻었다. 포화압력은 온도에 대하여 각각 3차와 2차의 실험식으로 표시하였다. 압축인자와 포화압력을 이용하여 온도에 대한 밀도에 관한 실험식을 제시하였다. 점도는 온도에 대한 지수함수로 표시하였고, 엔탈피는 열용량과 마찬가지로 온도에 대한 2차 함수로 정의하여 나타내었다. 표면장력에 대해서는 간단한 1차 온도에 대한 선형적인 관계가 있었다.
Ni(II), Cu(II), Co(III) 및 Cr(III) 이온과 2-hydroxy-arylazopyrazolone 유도체들 사이에 형성하는 킬레이트들에 대한 역상 액체 크로마토그래피에서의 용리 메카니즘을 열역학적인 접근방법으로 고찰하였다. van't Hoff plot에 의해 온도와 용량인자(k')와의 상관관계를 조사한 결과 온도와 용량인자와의 관계는 양호한 직선성을 나타냈으며, 온도 변화와 무관한 동일한 메카니즘에 의해 분리됨을 알 수 있었다. van't Hoff plot으로부터 엔탈피$({\Delta}H)^{\circ}$, 엔트로피$({\Delta}S)^{\circ}$를 구하고, 엔탈피와 용량인자와의 상관관계를 조사한 결과 [pm(2-OH)(5-Cl)PaPz](r=0.787)을 제외한 대부분이 킬레이트들은 비교적 좋은 직선성(r=0.980~0.999)을 보였고, 보정온도(${\beta}$) 역시 일정한 값을 나타내었다. 이것은 금속-2-hydroxy-arylazopyrazolone 킬레이트와 정지상($C_{18}$)과의 상호작용이 등평형 거동을 하고 있음을 의미한다. 또한 엔탈피와 용량인자와의 상관관계로부터 구한 보정온도는 374.63~806.9k 범위의 값을 나타냈고, 이들 결과로부터 역상 액체 크로마토그래피에서 금속 킬레이트들의 머무름 메카니즘은 소수성 효과에 기인하고 있음을 확인할 수 있었다.
각종 어육의 동결 및 가열과정 중의 이화학적 품질변화의 규명하고 저온저장 및 가열조건의 확립과 장치의 설계를 위하여 필요로하는 열물성과 변성온도를 DSC를 이용 측정함으로서 다음의 결과를 얻었다. 1. 어육의 발열반응개시온도는 냉각속도가 증가할수록 강하하였으며, 활성화에너지, 엔탈피 및 엔트로피는 냉각속도의 증가와는 상반되는 경향을 보였다. 동결잠열은 냉각속도에 관계없이 거의 -정한 값을 나타내었다. 2. 어육의 동결과정 중의 자유에너지의 변화는 냉각속도와 조성성분의 영향보다는 온도에 의한 영향이 큰 것으로 나타났다. 3. 어육속의 지질 및 단백질의 변성온도는 가열속도와 상관관계를 나타내었으며, 지질의 함양이 많을수록 변성온도가 낮게 나타났다. 변성엔탈피는 각각 0.04-0.13, 0.07-0.17cal/g 값을 얻었다.
역상 액체 크로마토그래피에 의하여 $Pd(IEAA-NR)_2$ (R=H, $CH_3$, $C_2H_5$, $n-C_3H_7$, $C_6H_5-CH_2$, $n-C_4H_9$) 킬레이트의 용리 거동을 Micropak MCH-5 분리관을 사용하여 연구하고, 아울러 동시 분리분석에 미치는 흐름속도, 이동상의 세기, 분리관의 온도 등 여러 가지 인자들의 영향을 조사 검토하였다. 용리액으로 methanol/water의 이성분 용매를 사용하였으며, 모든 금속 킬레이트의 용매 세기 인자는 $0{\leq}log\;k^{\prime}{\leq}1$의 범위임을 확인하였고, 각 금속 킬레이트의 log k'과 이성분용매 중의 물의 부피분율을 도시한 결과 직선 관계가 성립하였다. 또한 뱃치법으로 측정한 분포비 ($D_c$)값과 k'값을 도시하여 본 결과 직선관계가 성립됨으로써 금속 킬레이트의 용리 메카니즘이 주로 소용매성 효과, 즉 소수성효과에 기인함을 확인하였다. 또한 금속 킬레이트의 머무름에 미치는 용량 인자와 온도와의 관계를 알아본 결과 좋은 직선성을 나타내고 있으며, 직선의 기울기로부터 엔탈피 (${\Delta}H$)와 엔트로피 (${\Delta}S$)를 구하고, 엔탈피와 용량 인자와의 관계로부터 금속 킬레이트의 머무름이 반드시 엔탈피와 관련되어 있다고 할 수 없으며 구조적 성질과도 관계가 있는 것으로 여겨진다.
역상 액체 크로마토그래피에 의하여 Ni(IEAA-NH)(IEAA-NR)(R = H, $CH_3,\;C_2H_5,\;n-C_3H-7,\;n-C_4H9-,\;CH_5-CH_$) 킬레이트의 동시 분리 및 분석을 위한 최적조건을 Micropak MCH-5 분리관을 사용하여 조사하고, 이들의 용리거동에 대한 인자들과의 관계를 검토하였다. 용리액에서 methanol/water의 이성분 용매를 사용하였으며, 모든 금속 킬레이트의 용매 세기 인자는 $0{\le}logk'{\le}1$의 범위임을 확인하였고, 각 금속 킬레이트의 logk'값과 이성분용매계 중의 물의 부피분율을 도시한 결과 직선 관계가 성립하였다. 또한 뱃치법으로 측정한 분포비(Dc)값과 k'값을 도시하여 본 결과 직선 관계가 성립됨으로써 금속 킬레이트의 용리 메카니즘이 주로 소용매성 효과 즉 소수성효과에 기인함을 확인하였다. 한편 금속 킬레이트의 머무름에 미치는 용량 인자와 온도와의 관계를 조사한 결과 좋은 직선성을 나타내고 있으며, 뿐만 아니라 직선의 기울기로부터 엔탈피(${\delta}H$)와 엔탈피(${\delta}S$)를 구하고, 엔탈피와 용량 인자와의 값을 도시한 결과도 직선관계가 성립하였다. 직선의 기울기로부터 구한 보정 온도(${\beta}$)는 $773.47^{\circ}K$이었다. 이 결과 역상 HPLC에서 Ni(II)-Isonitrosoethylacetoacetate imine 킬레이트의 용리 메카니즘의 주로 소수성 효과에 기인함을 재확인 할 수 있었다.
열장치의 열성능 평가를 위한 수치 해석에서는 온도, 압력, 체적, 엔탈피, 엔트로피 등의 열 역학적 성질들의 수치 값이 필요하다. 그러나 열역학적 성질들 사이의 관계를 나타내는 증기표는 그대로 이용할 수는 없기 때문에 모델링하여 사용하여야 한다. 본 연구에서는 스플라인 보간법과 비교함으로써, 습포화증기의 모델링에 신경회로망의 적용 가능성을 검토하였다. 다층신경 회로망을 구성하기 위하여 입력층으로 온도에 대한 1개의 노드, 두 개의 은닉층은 각각 10개와 20개의 노드, 출력층은 포화액과 건포화증기에 대한 비체적, 엔탈피, 엔트로피 등의 6개의 노드로 구성하였으며, 스플라인 보간법은 2차 다항식과 3차 다항식을 사용하였다. 소구간으로 구성 된 스플라인 보간법과 비교하여 신경회로망 모델링은 비슷한 백분율 오차를 보여주었으며, 이 결과로부터 넓은 온도 범위의 증기표 모델링에 신경회로망이 아주 강력한 방법임을 확인하였다.
헥사메틸벤젠과 1,3,5-트리니트로벤젠과의 사이에 전하이동착물의 안정도에 미치는 압력과 온도의 영향을 사염화탄소용액내에서 분광광도법으로 연구하였다. 압력은 1, 200, 500, 1000, 1400 bar. 온도는 25, 40, $50^{\circ}C$사이에서 측정하였다. 착물의 평형상수는 압력 및 온도 증가와 더불어 증가 또는 감소하고 흡수계수는 대체로 증가함을 알았다. 이들 각 평형상수로부터 착물형성에 따른 부피, 엔탈피, 자유에너지 및 엔트로피 변화량을 구하였다. 도한 압력 증가에 의한 red-shift, 온도 증가에 의한 blue-shift 현상 및 압력 변화에 의한 진동자세기의 관계를 열역학함수와 관계지어 설명하였다.
Ketoprofen과 Ibuprofen은 비스테로이드 계통의 진통 및 소염제로서 관절염 등을 위한 진통제나 해열제로 이미 널리 사용되고 있다. 그러나 이 두 물질이 치료약으로 사용될 때 (S)-ketoprofen과 (S)-ibuprofen은 약리학적으로 항염증 작용을 하며 (R)-ketoprofen과 (R)-ibuprofen은 약효가 없거나 부작용을 일으키는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 Ketoprofen과 Ibuprofen을 Kromasil HPLC 칼럼을 사용하여 이동상 조성비(hexane/t-BME/acetic acid)와 온도 변화($25{\sim}55^{\circ}C$)가 분리에 미치는 영향을 실험하였다. 분리특성은 선택도, 분리도, 이론단수 그리고 용량인자와 절대온도의 역수사이의 관계에서 계산된 엔탈피 변화 ${\Delta}H$에서 Ketoprofen과 Ibuprofen의 kromasil HPLC column 고정상과의 상호작용의 크기를 열역학적으로 검토하였다. 온도 $25^{\circ}C$, 이동상 조성비(hexane/t-BME/acetic acid) 80/20/0.1에서 선택도, 분리도, 이론단수 엔탈피 수치가 높게 나타났다.
몇 가지 iron(III)porphyrin 착화합물을 합성하고, 이들에 대하여 역상 액체 크로마토그래피에서의 최적 분리조건 및 용리거동을 조사하였다. 분리관, 흐름속도, 용리액의 조성 등을 변화시킨 실험에서 분리관은 NOVA-PAK $C_{18}$, 용리액은 methanol/water의 이성분 혼합용매를 적당히 조절하였을 때 용량인자가 최적 분리조건인 $0{\leq}logk'{\leq}1$ 범위를 만족시켰다. 용리거동에 관련된 인자들로는 용리액의 세기, 분포비$(D_c)$ 및 분리관의 온도변화에 따른 엔탈피(${\Delta}H^{\circ}$), 엔트로피(${\Delta}S^{\circ}$), 보정온도($\beta$)를 조사하여 분리 메카니즘을 규명하였다. 이성분 용매계에서 용리 세기 및 물의 부피분율과 용량인자(logk')와의 관계를 조사한 결과 이들간에는 직선성이 잘 성립되었으며, 부피비와 용량인자와의 관계에서도 비교적 직선성을 잘 나타내었다. 이러한 결과로부터 시료의 용리 메카니즘이 소용매성 효과에 기인하고 있음을 확인할 수 있었다. 또한 열역학적인 방법으로 용리거동을 조사하기 위하여, van't Hoff plot으로부터 엔탈피, 엔트로피를 구하였다. 엔탈피와 용량인자와의 상관관계를 조사한 결과 iron(III)porphyrin 착화합물과 정지상과의 상호작용은 온도변화에 과계없이 일정함을 알 수 있었고, 정지상과의 소용매성 결합 과정은 등평형 거동을 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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