علوم وفضاء

استبدال المحلول: لماذا تختلف الدفعات عن التدفق المستمر؟

الدفعات والتدفق الممتزج
بداية واحدة للمقارنات.

في استبدال المحلول، قد يخرج الماء المضاف مع السحب التالي. [1]

الخلاصة السريعة

بماء يساوي V: دفعتان تبقيان 25%، والتدفق الممتزج 36.788%. [1][2]

  • محلول مائي مخفف ممتزج تمامًا؛ المذاب محفوظ، دون تفاعل أو ترسب أو تبخر. V حجمه بعد كل دورة باللتر، وC0 تركيزه الأول بالغرام/لتر؛ نفترض جمع الأحجام وثبات الحرارة. مثال تعليمي. [1]
  • نسحب w لترًا محلولًا ممتزجًا، ثم نضيف w ماء بلا مذاب ونخلط. الكتلة الباقية C(V−w)، وبعد استعادة V يصبح التركيز C(1−w/V)؛ C تركيز بداية الدورة و0≤w≤V. [1]
  • لعدد صحيح موجب n من دفعات متساوية: Cn=C0(1−w/V)^n. إذا nw=V، فالنسبة المتبقية fn=Cn/C0=(1−1/n)^n، بشرط C0>0. السحب قبل الإضافة. [1]
  • مثال V=100L وC0=1g/L، أي 100g مذاب؛ الماء الكلي W=100L: تفريغ وتعبئة: C1=0؛ دفعتان، كل منهما 50L، تعطيان C2=0.25g/L؛ أربع دفعات 25L تعطي C4≈0.316406g/L. [1]
  • في التدفق المتزامن، الحجم V ثابت والخلط فوري؛ يدخل ماء بلا مذاب ويخرج محلول بمعدل q نفسه. t بالدقيقة وq باللتر/دقيقة: dC/dt=−qC/V، وحلها C=C0exp(−qt/V). عند q=5L/min وt=20min: C≈0.367879g/L. [2]
  • عند ماء كلي V، تزيد fn مع n نحو exp(−1)≈0.367879؛ عشر دفعات تعطي ≈0.348678. الرسم يعرض n من 1 إلى 20؛ النسب بلا وحدة. اختلاف التسلسل والخلط يفسر الفرق؛ مرور حجم واحد لا يزيل كل المذاب في التدفق الممتزج. [2]

حدد المحلول المحفوظ

محلول مائي مخفف ممتزج تمامًا؛ المذاب محفوظ، دون تفاعل أو ترسب أو تبخر. V حجمه بعد كل دورة باللتر، وC0 تركيزه الأول بالغرام/لتر؛ نفترض جمع الأحجام وثبات الحرارة. مثال تعليمي. [1]

وازن دورة واحدة

نسحب w لترًا محلولًا ممتزجًا، ثم نضيف w ماء بلا مذاب ونخلط. الكتلة الباقية C(V−w)، وبعد استعادة V يصبح التركيز C(1−w/V)؛ C تركيز بداية الدورة و0≤w≤V. [1]

كرر السحب والإضافة

لعدد صحيح موجب n من دفعات متساوية: Cn=C0(1−w/V)^n. إذا nw=V، فالنسبة المتبقية fn=Cn/C0=(1−1/n)^n، بشرط C0>0. السحب قبل الإضافة. [1]

احسب الدفعات

مثال V=100L وC0=1g/L، أي 100g مذاب؛ الماء الكلي W=100L: تفريغ وتعبئة: C1=0؛ دفعتان، كل منهما 50L، تعطيان C2=0.25g/L؛ أربع دفعات 25L تعطي C4≈0.316406g/L. [1]

وازن التدفق المتزامن

في التدفق المتزامن، الحجم V ثابت والخلط فوري؛ يدخل ماء بلا مذاب ويخرج محلول بمعدل q نفسه. t بالدقيقة وq باللتر/دقيقة: dC/dt=−qC/V، وحلها C=C0exp(−qt/V). عند q=5L/min وt=20min: C≈0.367879g/L. [2]

نسبة المذاب الباقي وعدد الدفعات
مجموع الماء ثابت، وعدد الدفعات يتغير.

قارن الكمية نفسها

عند ماء كلي V، تزيد fn مع n نحو exp(−1)≈0.367879؛ عشر دفعات تعطي ≈0.348678. الرسم يعرض n من 1 إلى 20؛ النسب بلا وحدة. اختلاف التسلسل والخلط يفسر الفرق؛ مرور حجم واحد لا يزيل كل المذاب في التدفق الممتزج. [2]

المراجع

  1. حفظ المذاب بالتخفيف
  2. ميزان المادة في خزان ممتزج

التركيز الكتلي والمولي

أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وخضع لمراجعة ذاتية بالأداة نفسها. لا يُنسب إلى مراجع بشري أو خبير مستقل. منهجية المحتوى.