Citat:
Ursprungligen postat av
OneLastBreath
När metan förbränns bildas koldioxid och vatten enligt
CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O
I ett laboratorieförsök kunde man konstatera att koncentrationen av metan och koldioxid i en behållare kunde modelleras med följande system av differentialekvationer:
M'(t)=-kM(t) (I)
C'(t)=kM(t) (II)
där M(t) är koncentrationen av metan, C(t) är koncentrationen av koldioxid efter t timmar och k är en proportionalitetskonstant som bestäms av med vilken hastighet förbränningen sker.
Jag behöver hjälp med frågorna nedan...
a) Tolka systemet av differentialekvationer i ord
(I) betyder att förändringen av koncentrationen metan per tidsenhet är (negativt?) proportionell mot koncentrationen metan.
(II) betyder att förändringen av koncentrationen koldioxid per tidsenhet är proportionell mot koncentrationen metan.
b) Bestäm den allmänna lösningen till ekvationssystemet
M'(t)=-kM(t)
=> M(t)=Ce^(-kt)
C'(t)=kM(t)=kCe^(-kt)
=> C(t)=-Ce^(-kt)
(Har jag gjort rätt?)
c) Med hjälp av spektroskopi kunde man bestämma att koncentrationen av metan i behållaren var 0,012 mol/dm3 och att koncentrationen koldioxid i samma behållare var 0,0037 mol/dm3. Med samma teknik kunde man 12 timmar senare konstatera att koncentrationen koldioxid var 0,0092 mol/dm3. Hur lång tid kommer det att ta tills koncentrationen av koldioxid överstiger 0,010 mol/dm3?
Här vet jag inte riktigt hur jag ska göra...
M(t)=0,012
0,012=Ce^(-kt)
C(t)=0,0037
0,0037=-Ce(-kt)
I början ser det rätt bra ut, med ett par ändringar:
Det finns ingen som heter "negativt proportionell" eftersom "y är proportionell mot x" betyder att man kan skriva y som kx för något k. k tillåts vara negativt.
Du bör inte använda C som konstantsymbol, eftersom det används som beteckning för koncentration koldioxid. Använd vad du vill som inte betyder något annat. D är ett ypperligt val.
När du ska gå vidare så ska du först beräkna denna konstant jag kallar D genom att utnyttja att du vet några villkor. Du vet ju att M(0)=0,012; C(0)=0,0037; C(12)=0,0092 så du kan beräkna D och k och därmed lösa olikheten C(T)>0,010.