- •Математическое моделирование (Катанов Юрий Евгеньевич) Лабораторная работа №1.
- •Варианты заданий:
- •Лабораторная работа №2.
- •Варианты заданий:
- •Лабораторная работа №3.
- •Варианты заданий:
- •Лабораторная работа №4.
- •Варианты заданий:
- •Лабораторная работа №5.
- •Варианты заданий:
- •Лабораторная работа №6.
- •Варианты заданий:
- •Варианты заданий:
- •Варианты заданий:
- •Лабораторная работа №7.
- •Варианты заданий:
- •Варианты заданий:
- •Варианты заданий:
- •Лабораторная работа №8.
- •Варианты заданий:
- •Варианты заданий:
- •Варианты заданий:
- •Лабораторная работа №9.
- •Варианты заданий:
- •Варианты заданий:
- •Варианты заданий:
- •Варианты заданий:
- •Варианты заданий:
- •Лабораторная работа №10.
- •Варианты заданий:
- •Варианты заданий:
Варианты заданий:
|
1 вариант |
|
|
2 вариант |
|
|
3 вариант |
|
|
4 вариант |
|
|
5 вариант |
|
|
6 вариант |
|
|
7 вариант |
|
|
8 вариант |
|
|
9 вариант |
|
|
10 вариант |
|
|
11 вариант |
|
|
12 вариант |
|
|
13 вариант |
|
|
14 вариант |
|
|
15 вариант |
|
Задача
2: Из
некоторого химически недеятельного
вещества добывают серу, растворяя ее в
бензоле. Найти, сколько серы можно
растворить в течение времени
ч, если в данном веществе содержится
г серы и если взято
г бензол (масса, в которой при насыщении
растворяется
г серы). Известно, что коэффициент
пропорциональности
.
Решение:
Переведем коэффициент пропорциональности
в единицы измерения
,
т.е.
.
Для
примерных значений, по условию задачи
дано следующее:
,
,
.
Необходимо найти
.
Тогда согласно (9.1) запишем процесс растворения данного вещества:
.
.
С помощью метода неопределенных
коэффициентов найдем правую часть
последнего равенства.
,
,
,
,
.
Тогда,
,
,
,
,
.
Так
как в начальный момент времени (
),
в данном веществе, в котором будут
растворять, содержится,
серы, т.е.
,
то подставляя в последнее равенство
,
.
Следовательно,
.
Так
как по условию задачи, время, в течение
которого будет растворяться сера, было
равно
,
то
.
Найдем
:
,
,
,
,
,
.
То есть из 6 г серы, содержащихся в бензоле, в течение 6 часов (для данных значений) растворится только 5.9962 г серы.
Теперь
найдем, сколько серы останется по
истечении 6 часов взаимодействия со 100
г бензола: т.е.
.
Варианты заданий:
|
1 вариант |
|
|
2 вариант |
|
|
3 вариант |
|
|
4 вариант |
|
|
5 вариант |
|
|
6 вариант |
|
|
7 вариант |
|
|
8 вариант |
|
|
9 вариант |
|
|
10 вариант |
|
|
11 вариант |
|
|
12 вариант |
|
|
13 вариант |
|
|
14 вариант |
|
|
15 вариант |
|
Задача
3:
В резервуаре вместимостью
м3
находится рассол, содержащий
кг растворенной соли. В резервуар
вливается вода со скоростью
м3/мин,
а из него вытекает с такой же скоростью
смесь, причем концентрация поддерживается
однородной (например, посредством
перемешивания). Сколько соли содержится
в резервуаре по истечении времени
.
Решение:
Для
примерных расчетных данных,
,
,
,
,
определим, сколько литров воды вытечет
за время
(для нынешних данных):
.
Используя равенство (7.4), получаем систему:
.
(*)
Работаем
с первым уравнением данной системы.
Приведем к общему знаменателю, разделим
переменные и преобразуем:
.
Используя метод неопределенных коэффициентов. Определим составляющие элементы в правой части последнего равенства:
,
,
,
,
,
,
.
Подставляя
в первое равенство перед разложением,
и интегрируя, получаем следующее:
,
,
,
,
,
,
.
Поскольку
масса соли в начальный момент времени
,
равнялась
,
т.е.
,
то подставляя это начальное условие в
последнее равенство, определим величину
,
для первого уравнения системы (*):
,
,
.
Аналогично,
решая второе дифференциальное уравнение
системы (8), получим значение величины
,
для второго уравнения системы (*), а также
начальное условие
:
,
,
,
.
Следовательно,
зная концентрацию раствора, содержащего
соль, можно определить постоянные
величины
,
и, как следствие, начальную массу соли,
содержащуюся в исходном объеме, если
бы она была неизвестна. Тогда зависимость
изменения массы вещества в растворе
можно представить в следующем виде:
, (9.2)
где
величина
-
среднее количество вещества в растворе.
Разделяя переменные и интегрируя, получаем следующее:
,
,
,
.
Используя
начальное условие
,
находим
:
,
.
Следовательно, получаем зависимость
изменения количества соли с учетом
скорости, объема и времени взаимодействия
(для данного случая):
.
Поскольку
необходимо было вычислить количество
соли, оставшейся в резервуаре по истечении
одного часа (
),
с учетом, что скорость втекания и
вытекания воды одинакова и равна
,
при объеме резервуара
,
то
.

,
,
,
,
,
.
,
,
,
,
,
.
,
,
,
,
,
.
,
,
,
,
,
.
,
,
,
,
,
.
,
,
,
,
,
.
,
,
,
,
,
.
,
,
,
,
,
.
,
,
,
,
,
.
,
,
,
,
,
.
,
,
,
,
,
.
,
,
,
,
,
.
,
,
,
,
,
.
,
,
,
,
,
.
,
,
,
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.