Citat:
Ursprungligen postat av
bengam
Hej, behöver hjälp med att lösa denna uppgift:
"I en tank finns 1000L rent vatten. Klockan 0 börjar saltlösning som innehåller 0.1kg salt/liter att strömma in i tanken med ett volymflöde på 2L/min. I tanken antas det ske en fullständig blandning. Den homogena blandningen pumpas ut ur tanken med volymflödet 4L/min."
Fråga 1: Hur många kg salt finns det i tanken efter 50 minuter?
Fråga 2: Hur många kg salt innehåller tanken som mest?
Jag har gjort en första ansats men vet inte om den är korrekt.
Jag sätter y(t) = Antal kg salt vid t antal minuter efter klockan 0 och ställer upp följande differentialekvation:
y'(t)=0.2 - 2(y(t)/(1000-2t)). Mitt resonemang är att y'(t) = nettoflödet av salt in i/ut ur tanken i kg vid tidpunkt t = kg in per minut - kg ut per minut. Där termen 0.2 representerar faktum att 0.2kg salt konstant strömmar in per minut. I termen -2(y(t)/(1000-2t)) är faktorerna följande: y(t)/(1000-2t) = antal kg salt vid tid t delat med antal liter vatten i tanken (alltså antalet kg salt/L vid tidpunkt t). Multiplicerat med -2 då det strömmar ut 2L vatten per minuten.
Målet med uppgiften är väl att korrekt lösa ut y(t) och:
- I fråga 1 stoppa in t=50
- I fråga 2 studera funktionen y(t) och motivera vid vilket t den når sitt max.-värde. (0 ≤ t ≤ 500)
?
Tack för svar!
Jag tyckte det verkade bra att sätta upp en massbalans: dm(t)/dt = 0.1*2 - m(t)*(4/V) vilket jag tror ger:
d/dt(e^(4t/V) *m(t)) = 0.2*e^(4t/V)
Integrera båda sidor:
e^(4t/V) * m(t) = (V*0.2/4)*e^(4t/V) +C
Med villkoret m(0) = 0 går det kanske att räkna vidare där?
Del två, derivera m(t) för att hitta extrempunkten.