Keseimbangan perkara apa, persamaan umum, jenis

Dia keseimbangan bahan Ia adalah kiraan komponen yang tergolong dalam sistem atau proses yang sedang dikaji. Keseimbangan ini boleh digunakan hampir kepada mana -mana jenis sistem, kerana diandaikan bahawa jumlah massa unsur -unsur tersebut harus tetap tetap kepada pengukuran yang berlainan pengukuran.

Anda boleh memahami dengan komponen untuk guli, bakteria, haiwan, kayu, bahan 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 mesti tetap malar; selagi tidak ada kerugian kebocoran.

Dalam praktiknya, masalah yang tidak terhitung dibentangkan yang boleh menjejaskan keseimbangan bahan, selain mengambil kira pelbagai fenomena bahan dan kesan banyak pembolehubah (suhu, tekanan, aliran, pergolakan, saiz reaktor, dll.).

Walau bagaimanapun, di atas kertas, pengiraan keseimbangan perkara mesti bertepatan; iaitu jisim sebatian kimia tidak boleh hilang pada bila -bila masa. Membuat keseimbangan ini sama dengan meletakkan tumpukan batu. Sekiranya salah satu daripada orang ramai tidak dapat dielakkan, semuanya berantakan; Dalam kes ini, ini bermakna pengiraannya salah.

Persamaan baki subjek umum

Dalam setiap sistem atau proses, ia mesti terlebih dahulu ditakrifkan apa sempadan mereka. Dari mereka, akan diketahui apa sebatian masuk atau pergi. Adalah mudah untuk melakukannya terutamanya jika terdapat banyak unit proses yang perlu dipertimbangkan. Apabila semua unit atau subsistem dipertimbangkan, terdapat perbincangan mengenai kunci kira -kira perkara umum.

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

Boleh melayani anda: Lead Chloride: Properties, Struktur, Kegunaan

E + g - s - c = a

Di mana e adalah jumlah perkara yang memasuki Kepada sistem; G adalah apa yang saya tahu menjana jika tindak balas kimia berlaku dalam proses (seperti dalam reaktor); S adalah apa keluar sistem; C adalah apa yang saya tahu makan, Sekali lagi, jika ada reaksi; Dan akhirnya, itulah yang saya tahu berkumpul.

Penyederhanaan

Sekiranya dalam sistem atau proses yang dikaji tidak ada tindak balas kimia, g dan c bernilai sifar. Oleh itu, persamaan tetap:

E - s = a

Sekiranya sistem juga dipertimbangkan dalam keadaan pegun, tanpa perubahan yang ketara dalam pembolehubah atau aliran komponen, dikatakan bahawa tiada yang terkumpul di dalamnya. Oleh itu, ia bernilai sifar, dan persamaan akhirnya memudahkan lebih banyak lagi:

E = s

Iaitu jumlah perkara yang masuk adalah sama dengan yang keluar. Tidak ada yang dapat hilang atau hilang.

Sebaliknya, jika terdapat tindak balas kimia, tetapi sistem berada dalam keadaan pegun, G dan C akan mempunyai nilai dan akan terus menjadi sifar:

E + g - s - c = 0

E + g = s + c

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

Contoh penggunaannya: Ikan di sungai

Menganggap bahawa bilangan ikan di sungai sedang dikaji, yang banknya datang untuk mewakili sempadan sistem. Diketahui bahawa purata 568 ikan masuk setiap tahun, 424 dilahirkan (menjana), 353 mati (makan), dan 236 berhijrah atau meninggalkan.

Memohon persamaan umum maka anda mempunyai:

568 + 424 - 353 - 236 = 403

Ini bermakna oleh 403 ikan mereka berkumpul di sungai; iaitu, setahun sungai memperkaya lebih banyak ikan. Sekiranya saya mempunyai nilai negatif, ini bermakna bilangan ikan berkurangan, mungkin kepada kesan alam sekitar yang negatif.

Ia boleh melayani anda: daya ionik: unit, cara mengira, contohnya

Lelaki

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

Baki pembezaan

Dalam keseimbangan bahan pembezaan terdapat jumlah komponen dalam sistem pada waktu atau waktu tertentu. Kuantiti jisim ini dinyatakan dengan unit masa, dan oleh itu, mewakili kelajuan; Contohnya, kg/j, menunjukkan berapa kilometer masuk, meninggalkan, mengumpul, menjana atau mengambil dalam satu jam.

Jadi terdapat jisim (atau aliran volumetrik, dengan ketumpatan di tangan), sistem biasanya dibuka.

Keseimbangan penting

Apabila sistem ditutup, seperti tindak balas yang dijalankan dalam reaktor sekejap (jenis batch), massa komponennya biasanya menarik sebelum dan selepas proses; iaitu, antara kali awal dan akhir.

Oleh itu, kuantiti dinyatakan sebagai jisim semata -mata dan bukan kelajuan. Keseimbangan jenis ini dibuat secara mental apabila pengisar digunakan: jisim bahan -bahan yang masuk mestilah sama dengan yang tersisa selepas enjin.

Contoh Latihan

Ia dikehendaki untuk mencairkan aliran larutan metanol 25% di dalam air, dengan satu lagi kepekatan 10%, lebih dicairkan, sedemikian rupa sehingga 100 kg/h dihasilkan dari larutan metanol 17%. Berapa banyak penyelesaian metanol, pada 25 dan 10%, mesti memasuki sistem sejam untuk mencapai ini? Menganggap bahawa sistem berada dalam keadaan pegun

Boleh melayani anda: saponifikasi

Gambar rajah berikut mencontohkan pernyataan:

Rajah aliran untuk pencairan pencairan penyelesaian metanol. Sumber: Gabriel Bolívar.

Tidak ada tindak balas kimia, jadi jumlah metanol yang memasuki mestilah sama dengan yang keluar:

Dan_Methanol = S_Methanol

0.25 n₁^· + 0.10 n₂^· = 0.17 n₃^·

Hanya nilai n yang diketahui₃^·. Selebihnya tidak diketahui. Untuk menyelesaikan persamaan ini dua orang yang tidak diketahui, baki lain diperlukan: Air itu. Kemudian membuat keseimbangan yang sama untuk air adalah:

0.75 n₁^· + 0.90 n₂^· = 0.83 n₃^·

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

n₁^· = (83 kg/h - 0.90n₂^·)/ (0.75)

Menggantikan n₁^· Dalam persamaan keseimbangan perkara untuk metanol, dan penyelesaian untuk n₂^· Kamu ada:

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

n₂^· = 53.33 kg/j

Dan untuk mendapatkan n₁^· tolak:

n₁^· = (100-53,33) kg/h

= 46.67 kg/j

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

Rujukan

1. Felder dan Rousseau. (2000). Prinsip asas proses kimia. (Edisi kedua.). Addison Wesley.
2. Fernández Germán. (20 Oktober 2012). Definisi keseimbangan perkara. Pulih dari: industri.jaring