Równowaga materii Co to jest, równanie ogólne, typy

On Równowaga materialna To liczba komponentów należących do systemu lub procesu badanego. Bilans ten można zastosować prawie do każdego rodzaju systemu, ponieważ zakłada się, że suma mas takich elementów musi pozostać stała do różnych pomiarów pomiarów.

Komponent możesz zrozumieć kulki, bakterie, zwierzęta, drewno, składniki ciasta; aw przypadku chemii, cząsteczek lub jonów, a dokładniej związków lub substancji. Następnie całkowita masa cząsteczek wchodzących do układu, z reakcją chemiczną lub bez niego, musi pozostać stała; Tak długo, jak nie ma strat upływowych.

W praktyce przedstawiono niezliczone problemy, które mogą wpływać na równowagę materii, oprócz uwzględnienia różnych zjawisk materii i wpływu wielu zmiennych (temperatura, ciśnienie, przepływ, pobudzenie, wielkość reaktora itp.).

Jednak na papierze obliczenia równowagi materii muszą się zbiegać; Oznacza to, że masa związków chemicznych nie powinna w żadnym momencie znikać. Zrównanie tej równowagi jest analogiczne, aby w równowadze stosowanie skał. Jeśli jedna z mas wysiada na miejscu, wszystko się rozpada; W takim przypadku oznaczałoby to, że obliczenia są błędne.

Ogólne równanie bilansu podmiotu

W każdym systemie lub procesie należy najpierw zdefiniować, jakie są ich granice. Od nich będzie wiadomo, jakie związki wchodzą lub odejdą. Jest to wygodne, zwłaszcza jeśli należy wziąć pod uwagę wiele jednostek procesowych. Kiedy biorą udział wszystkie jednostki lub podsystemy, mówi się o bilansie o materii ogólnej.

Bilans ten ma równanie, które można zastosować do dowolnego systemu, który jest zgodny z prawem masowej ochrony. Równanie jest następujące:

Może ci służyć: chlorek ołowiowy: właściwości, struktura, zastosowania

E + g - s - c = a

Gdzie E jest ilością materii wchodzi Do systemu; G Wiem Generować Jeśli w procesie występuje reakcja chemiczna (jak w reaktorze); S jest czym wychodzi na jaw systemu; C Wiem konsumować, Ponownie, jeśli istnieje reakcja; I wreszcie, to wiem gromadzi się.

Uproszczenie

Jeśli w badanym systemie lub procesie nie ma reakcji chemicznej, G i C są warte zero. Zatem równanie pozostaje:

E - s = a

Jeśli system jest również rozpatrywany w stanie stacjonarnym, bez znaczących zmian w zmiennych lub przepływach komponentów, mówi się, że nic nie gromadzi się w środku. Dlatego jest warte zeru, a równanie kończy się jeszcze bardziej:

E = s

To znaczy ilość materii, która się pojawia. Nic nie może zostać utracone ani zniknięte.

Z drugiej strony, jeśli istnieje reakcja chemiczna, ale system jest w stanie stacjonarnym, G i C będzie miało wartości i nadal będą wynosić zero:

E + g - s - c = 0

E + g = s + c

Co oznacza, że ​​w reaktorze masa odczynników, które wchodzą i produktów, które w nim generują, jest równa masie wychodzących produktów i odczynników, a także zużywanych odczynników.

Przykład jego zastosowania: ryby w rzece

Załóżmy, że badana jest liczba ryb w rzece, której banki reprezentują granicę systemu. Wiadomo, że średnio 568 ryb rocznie rodzi się (generat), 353 Die (konsumpcja) i 236 emigruje lub odejdź.

Stosując ogólne równanie, a następnie:

568 + 424 - 353 - 236 = 403

Oznacza to, że przez 403 ryb gromadzą się w rzece; to znaczy rocznie rzeka wzbogaca więcej ryb. Gdybym miał wartość ujemną, oznaczałoby to, że liczba ryb maleje, być może do negatywnego wpływu na środowisko.

Może ci służyć: siła jonowa: jednostki, jak to obliczyć, przykłady

Chłopaki

Z ogólnego równania możesz myśleć, że istnieją cztery równania dla różnych rodzajów procesów chemicznych. Jednak równowaga materii jest podzielona na dwa typy zgodnie z innym kryterium: czas.

Równowaga różnicowa

W równowadze materii różnicowej istnieje ilość komponentów w systemie w danym czasie lub czasie. Te masy są wyrażane jednostkami czasu, a zatem reprezentują prędkości; Na przykład kg/h, wskazując, ile kilometrów wchodzi, opuszcza, gromadzi, generuje lub konsumuje w ciągu godziny.

Tak, aby istniała masa (lub przepływy objętościowe, z gęstością pod ręką), system musi być ogólnie otwarty.

Równowaga integralna

Po zamknięciu systemu, podobnie jak w przypadku reakcji przeprowadzanych w przerywanych reaktorach (typ partii), masy jego składników zwykle interesują się przed i po procesie; to znaczy wśród początkowych i końcowych czasów t.

Dlatego ilości są wyrażane jako zwykłe masy, a nie prędkości. Ten rodzaj równowagi jest wytwarzany mentalnie, gdy używa się blendera: masa składników, które wchodzą.

Przykładowe ćwiczenie

Pożądane jest rozcieńczenie przepływu 25% roztworu metanolu w wodzie, z innym stężeniem 10%, bardziej rozcieńczonym, w taki sposób, że 100 kg/h jest generowane z 17% roztworu metanolu. Ile obu roztworów metanolu, na poziomie 25 i 10%, musi wejść do systemu na godzinę, aby to osiągnąć? Załóżmy, że system jest w stanie stacjonarnym

Może ci służyć: saponifikacja

Poniższy schemat jest przykładem stwierdzenia:

Schemat przepływu rozcieńczenia rozcieńczenia roztworu metanolu. Źródło: Gabriel Bolívar.

Nie ma reakcji chemicznej, więc ilość metanolu, która wchodzi, musi być równa tej, która się wychodzi:

I_Metanol = S_Metanol

0,25 n₁^· + 0,10 n₂^· = 0,17 n₃^·

Znana jest tylko wartość n₃^·. Reszta to niewiadomy. Aby rozwiązać to równanie dwóch niewiadomych, potrzebna jest kolejna równowaga: równość wody. Wówczas zrównoważenie takiej samej równowagi dla wody jest:

0,75 n₁^· + 0,90 n₂^· = 0,83 n₃^·

Wartość n jest oczyszczona dla wody₁^· (Może to być n₂^·):

N₁^· = (83 kg/h - 0,90 n₂^·)/ (0,75)

Zastąpienie następnie n₁^· W równaniu bilansu materii dla metanolu i rozwiązywanie dla n₂^· Ty masz:

0,25 [(83 kg/h - 0,90 n₂^·)/ (0,75)] + 0,10 n₂^· = 0,17 (100 kg/h)

N₂^· = 53,33 kg/h

I uzyskać n₁^· Po prostu odejmij:

N₁^· = (100-53,33) kg/h

= 46,67 kg/h

Dlatego na godzinę należy wprowadzić układ 46,67 kg 25%roztworu metanolu i 53,33 kg 10%roztworu.

Bibliografia

1. Felder i Rousseau. (2000). Podstawowe zasady procesów chemicznych. (Druga edycja.). Addison Wesley.
2. Fernández Germán. (20 października 2012 r.). Definicja równowagi materii. Odzyskane z: przemysłu.internet