Saldo materi apa itu, persamaan umum, tipe

Dia keseimbangan materi Itu adalah jumlah komponen yang termasuk dalam suatu sistem atau proses yang diteliti. Keseimbangan ini dapat diterapkan hampir pada semua jenis sistem, karena diasumsikan bahwa jumlah massa elemen tersebut harus tetap konstan terhadap pengukuran pengukuran yang berbeda.

Anda dapat memahami dengan komponen ke kelereng, bakteri, hewan, kayu, bahan untuk kue; dan dalam kasus kimia, molekul atau ion, atau lebih khusus lagi, senyawa atau zat. Kemudian, massa total molekul yang memasuki suatu sistem, dengan atau tanpa reaksi kimia harus tetap konstan; Selama tidak ada kerugian kebocoran.

Dalam praktiknya, masalah yang tak terhitung banyaknya disajikan yang dapat mempengaruhi keseimbangan materi, selain memperhitungkan berbagai fenomena materi dan efek banyak variabel (suhu, tekanan, aliran, agitasi, ukuran reaktor, dll.).

Di atas kertas, bagaimanapun, perhitungan keseimbangan materi harus bertepatan; yaitu, massa senyawa kimia tidak boleh hilang kapan saja. Membuat keseimbangan ini analog untuk menempatkan tumpukan batu dalam keseimbangan. Jika salah satu massa keluar dari tempatnya, semuanya berantakan; Dalam hal ini, itu berarti bahwa perhitungannya salah.

Persamaan keseimbangan subjek umum

Dalam setiap sistem atau proses, pertama -tama harus didefinisikan apa batasnya. Dari mereka, akan diketahui senyawa apa yang masuk atau pergi. Lebih mudah untuk melakukannya terutama jika ada beberapa unit proses yang perlu dipertimbangkan. Ketika semua unit atau subsistem dipertimbangkan, ada pembicaraan tentang neraca materi umum.

Keseimbangan ini memiliki persamaan, yang dapat diterapkan pada sistem apa pun yang mematuhi hukum konservasi massa. Persamaannya adalah sebagai berikut:

Dapat melayani Anda: timah klorida: sifat, struktur, penggunaan

E + G - S - C = a

Dimana e adalah jumlah materi itu masuk Ke sistem; G adalah apa yang saya tahu menghasilkan jika reaksi kimia terjadi dalam proses (seperti dalam reaktor); S adalah apa keluar sistem; C adalah apa yang saya tahu mengkonsumsi, Sekali lagi, jika ada reaksi; Dan akhirnya, itulah yang saya tahu menumpuk.

Penyederhanaan

Jika dalam sistem atau proses yang dipelajari tidak ada reaksi kimia, G dan C bernilai nol. Dengan demikian, persamaan tetap:

E - s = a

Jika sistem juga dipertimbangkan dalam keadaan stasioner, tanpa perubahan yang cukup besar dalam variabel atau aliran komponen, dikatakan bahwa tidak ada yang menumpuk di dalam. Oleh karena itu, bernilai nol, dan persamaan akhirnya lebih menyederhanakan:

E = S

Yaitu, jumlah materi yang masuk sama dengan yang keluar. Tidak ada yang bisa hilang atau hilang.

Di sisi lain, jika ada reaksi kimia, tetapi sistemnya dalam keadaan stasioner, G dan C akan memiliki nilai dan akan terus menjadi nol:

E + G - S - C = 0

E + G = S + C

Artinya dalam reaktor massa reagen yang masuk dan produk yang menghasilkan di dalamnya, sama dengan massa produk dan reagen yang keluar, dan reagen yang dikonsumsi.

Contoh Penggunaannya: Ikan di Sungai

Asumsikan bahwa jumlah ikan di sungai sedang dipelajari, yang tepiannya datang untuk mewakili perbatasan sistem. Diketahui bahwa rata -rata 568 ikan masuk per tahun, 424 lahir (menghasilkan), 353 mati (konsumsi), dan 236 beremigrasi atau pergi.

Menerapkan persamaan umum maka Anda memiliki:

568 + 424 - 353 - 236 = 403

Ini berarti bahwa dengan 403 ikan mereka menumpuk di sungai; yaitu, per tahun sungai memperkaya lebih banyak ikan. Jika saya memiliki nilai negatif, itu berarti bahwa jumlah ikan berkurang, mungkin untuk dampak lingkungan negatif.

Itu dapat melayani Anda: kekuatan ionik: unit, cara menghitungnya, contoh

Teman-teman

Dari persamaan umum Anda dapat berpikir bahwa ada empat persamaan untuk berbagai jenis proses kimia. Namun, keseimbangan materi dibagi menjadi dua jenis sesuai dengan kriteria lain: waktu.

Keseimbangan diferensial

Dalam keseimbangan materi diferensial ada jumlah komponen dalam suatu sistem pada waktu atau waktu tertentu. Jumlah massa ini diekspresikan dengan unit waktu, dan karenanya, mewakili kecepatan; Misalnya, kg/jam, menunjukkan berapa kilometer yang masuk, pergi, menumpuk, menghasilkan atau mengkonsumsi dalam satu jam.

Sehingga ada massa (atau aliran volumetrik, dengan kepadatan di tangan), sistem umumnya harus terbuka.

Keseimbangan integral

Ketika sistem ditutup, seperti halnya reaksi yang dilakukan dalam reaktor intermiten (tipe batch), massa komponennya biasanya menarik sebelum dan sesudah proses; yaitu, di antara waktu t awal dan terakhir.

Oleh karena itu, jumlah dinyatakan sebagai massa belaka dan bukan kecepatan. Jenis keseimbangan ini dibuat secara mental ketika blender digunakan: massa bahan yang masuk harus sama dengan yang tersisa setelah mesin.

Contoh Latihan

Diinginkan untuk mencairkan aliran larutan metanol 25% dalam air, dengan konsentrasi 10% lainnya, lebih encer, sedemikian rupa sehingga 100 kg/jam dihasilkan dari larutan metanol 17%. Berapa banyak solusi metanol, pada 25 dan 10%, harus memasuki sistem per jam untuk mencapai ini? Asumsikan bahwa sistem tersebut dalam kondisi stasioner

Dapat melayani Anda: saponifikasi

Diagram berikut mencontohkan pernyataan:

Diagram alir untuk pengenceran pengenceran larutan metanol. Sumber: Gabriel Bolívar.

Tidak ada reaksi kimia, sehingga jumlah metanol yang masuk harus sama dengan yang keluar:

DAN_Metanol = S_Metanol

0,25 n₁^· + 0,10 n₂^· = 0,17 n₃^·

Hanya nilai n yang diketahui₃^·. Sisanya tidak diketahui. Untuk menyelesaikan persamaan ini dari dua yang tidak diketahui, keseimbangan lain diperlukan: bahwa dari air. Kemudian membuat keseimbangan yang sama untuk air adalah:

0,75 n₁^· + 0,90 n₂^· = 0,83 n₃^·

Nilai n dibersihkan untuk air₁^· (Ini juga bisa n₂^·):

N₁^· = (83 kg/jam - 0,90n₂^·)/ (0,75)

Mengganti kemudian n₁^· Dalam masalah keseimbangan persamaan untuk metanol, dan pemecahan untuk n₂^· Kamu punya:

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

N₂^· = 53,33 kg/jam

Dan untuk mendapatkan n₁^· Cukup kurangi:

N₁^· = (100-53,33) kg/jam

= 46,67 kg/jam

Oleh karena itu, per jam Anda harus memasuki sistem 46,67 kg larutan metanol 25%, dan 53,33 kg dari larutan 10%.

Referensi

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