Persamaan bahan, jenis dan senaman umum kira-kira bahan



The keseimbangan bahan adalah pengiraan komponen yang tergolong dalam sistem atau proses di bawah kajian. Keseimbangan ini boleh digunakan hampir kepada mana-mana jenis sistem, kerana diandaikan bahawa jumlah massa elemen sedemikian mesti tetap berterusan pada masa yang berlainan pengukuran.

Boleh difahami sebagai komponen kelereng, bakteria, haiwan, balak, ramuan untuk kek; dan dalam hal kimia, molekul atau ion, atau lebih khusus, sebatian atau bahan. Kemudian, jumlah jisim molekul yang memasuki sistem, dengan atau tanpa tindak balas kimia, mestilah tetap malar; selagi tidak ada kerugian kebocoran.

Dalam amalan terdapat banyak masalah yang boleh mempengaruhi keseimbangan masalah, selain mengambil kira pelbagai fenomena perkara ini dan kesan banyak pembolehubah (suhu, tekanan, aliran, agitasi, saiz reaktor, dan sebagainya).

Walau bagaimanapun, di atas kertas, pengiraan baki bahan mestilah bertepatan; jisim sebatian kimia tidak boleh hilang pada bila-bila masa. Membuat keseimbangan ini sama dengan meletakkan timbunan batu dalam keseimbangan. Sekiranya salah satu daripada orang ramai tidak dapat diganti, semuanya akan runtuh; dalam kes ini, ini bermakna pengiraan adalah salah.

Indeks

  • Persamaan umum keseimbangan bahan
    • 1.1 Pemudahan
    • 1.2 Contoh penggunaannya: ikan di sungai
  • 2 Jenis
    • 2.1 Baki perbezaan
    • 2.2 Baki komprehensif
  • 3 Contoh latihan
  • 4 Rujukan

Persamaan umum keseimbangan material

Dalam mana-mana sistem atau proses perlu ditakrifkan terlebih dahulu apakah batas mereka. Daripada mereka, akan diketahui mana sebatian masuk atau keluar. Ia mudah untuk melakukannya terutamanya jika terdapat beberapa unit proses untuk dipertimbangkan. Apabila semua unit atau subsistem dipertimbangkan, maka keseimbangan material umum dibincangkan.

Baki ini mempunyai persamaan, yang boleh digunakan untuk mana-mana sistem yang mematuhi undang-undang pemuliharaan jisim. Persamaan adalah seperti berikut:

E + G - S - C = A

Di mana E adalah jumlah perkara yang masukkan kepada sistem; G ialah apa menjana jika tindak balas kimia berlaku dalam proses (seperti dalam reaktor); S ialah apa daun daripada sistem; C ialah apa makan, Sekali lagi, jika ada tindak balas; dan akhirnya, A adalah apa yang anda berkumpul.

Pemudahan

Jika dalam sistem atau proses yang dikaji tidak ada reaksi kimia, G dan C bernilai sifar. Oleh itu, persamaan kekal sebagai:

E - S = A

Jika sistem itu juga dianggap berada dalam keadaan pegun, tanpa perubahan yang ketara dalam pembolehubah atau aliran komponen, dikatakan tiada apa-apa yang terkumpul di pedalamannya. Oleh itu, A adalah sifar, dan persamaan akhirnya dipermudahkan lagi:

E = S

Maksudnya, jumlah bahan yang masuk adalah sama dengan jumlah yang keluar. Tiada apa-apa yang boleh hilang atau hilang.

Sebaliknya, jika terdapat reaksi kimia, tetapi sistem berada dalam keadaan pegun, G dan C akan mempunyai nilai dan A akan kekal sifar:

E + G - S - C = 0

E + G = S + C

Bermakna bahawa dalam reaktor jisim reagen yang masuk dan produk yang mereka hasilkan di dalamnya, sama dengan jisim produk dan reagen yang keluar, dan kepada reagen yang digunakan.

Contoh penggunaannya: ikan di sungai

Katakan anda sedang mempelajari bilangan ikan di sungai, yang banknya mewakili sempadan sistem. Adalah diketahui bahawa purata 568 ikan masuk setahun, 424 dilahirkan (dijana), 353 mati (makan), dan 236 bermigrasi atau cuti.

Menggunakan persamaan umum maka kami mempunyai:

568 + 424 - 353 - 236 = 403

Ini bermakna 403 ikan setahun dikumpulkan di sungai; iaitu, setiap tahun sungai diperkaya lebih banyak ikan. Sekiranya A mempunyai nilai negatif, ia akan bermakna bilangan ikan berkurangan, mungkin kepada kesan negatif alam sekitar.

Jenis

Dari persamaan umum anda boleh berfikir bahawa terdapat empat persamaan untuk pelbagai jenis proses kimia. Walau bagaimanapun, baki bahan dibahagikan kepada dua jenis mengikut kriteria lain: masa.

Baki perbezaan

Dalam keseimbangan bahan yang berbeza, anda mempunyai kuantiti komponen dalam sistem pada masa atau momen yang diberikan. Mengikut jumlah jisim dinyatakan dengan satuan masa, dan oleh itu, mewakili kelajuan; contohnya Kg / h, menunjukkan berapa kilometer masuk, meninggalkan, mengumpul, menjana atau makan dalam satu jam.

Oleh kerana itu terdapat massa (atau volumetrik, dengan ketumpatan di tangan), sistem biasanya harus terbuka.

Keseimbangan integral

Apabila sistem ditutup, seperti yang berlaku dengan reaksi yang dilakukan dalam reaktor sekejap (jenis kumpulan), massa komponennya biasanya lebih menarik sebelum dan selepas proses; iaitu, antara masa awal dan akhir t.

Oleh itu, kuantiti dinyatakan sebagai massa semata-mata dan bukan kelajuan. Baki jenis ini dibuat secara mental apabila menggunakan pengisar: jisim bahan-bahan yang masuk mesti sama dengan apa yang tersisa selepas mematikan enjin.

Contoh latihan

Ia dikehendaki mencairkan larutan 25% metanol dalam air, dengan satu lagi kepekatan 10%, lebih cair, sedemikian rupa sehingga 100 Kg / h dari penyelesaian metanol 17% dijana. Berapakah penyelesaian kedua-dua metanol, pada 25 dan 10%, harus memasuki sistem sejam untuk mencapai matlamat ini? Anggapkan bahawa sistem berada dalam keadaan yang mantap

Gambar rajah berikut memberi contoh pernyataan:

Tiada reaksi kimia, jadi jumlah metanol yang masuk mesti sama dengan yang keluar:

EMethanol = SMethanol

0.25 n1· + 0.10 n2· = 0.17 n3·

Hanya nilai n diketahui3·. Selebihnya tidak diketahui. Untuk menyelesaikan persamaan dua tak diketahui ini, satu lagi keseimbangan diperlukan: iaitu air. Kemudian membuat keseimbangan yang sama untuk air yang anda ada:

0.75 n1· + 0.90 n2· = 0.83 n3·

Nilai n dibersihkan untuk air1· (boleh juga n2·):

n1· = (83 Kg / h - 0.90n2·) / (0.75)

Penggantian kemudian n1· dalam persamaan keseimbangan bahan untuk metanol, dan penyelesaian untuk2· anda mempunyai:

0.25 [(83 Kg / h - 0.90n2·) / (0.75)] + 0.10 n2· = 0.17 (100 Kg / h)

n2· = 53.33 Kg / h

Dan untuk mendapatkan n1· hanya tolak:

n1· = (100- 53.33) Kg / h

= 46.67 Kg / h

Oleh itu, setiap jam mesti memasukkan sistem 46.67 Kg 25% penyelesaian metanol, dan 53.33 Kg penyelesaian 10%.

Rujukan

  1. Felder dan Rousseau. (2000). Prinsip dasar proses kimia. (Edisi kedua.). Addison Wesley.
  2. Fernández Germán. (20 Oktober 2012). Takrif keseimbangan material. Pulih daripada: industriaquimica.net
  3. Baki bahan: proses industri I. [PDF]. Diperolehi daripada: 3.fi.mdp.edu.ar
  4. UNT Regional School La Plata. (s.f.). Imbangan masalah. [PDF] Diperolehi daripada: frlp.utn.edu.ar
  5. Gómez Claudia S. Quintero. (s.f.). Imbangan masalah. [PDF] Diambil dari: webdelprofesor.ula.ve