Podmiana wody.pdf

Systemy zamknięte

C zęsto w podręcznikach akwarystyki możemy przeczytać, iż wyparowaną wodę należy

uzupełnić wodą destylowaną. Jednakże z doświadczenia wiemy, iż regularna podmiana

wody zapobiega gromadzeniu się substancji w akwarium a więc, stosowanie wody

destylowanej nie jest konieczne. Myślę, że warto przyjrzeć się akwarium, jako pewnemu

systemowi zamkniętemu, przez które przepływa materia.

Materia do akwarium dostaje się poprzez:

 wodę wlewaną podczas podmiany (a1)

 pokarm, którym karmimy rybki (a2)

 ewentualnie inne substancje które dodajemy jak leki, nawozy itp. (a3)

 inne drogi

Materia z akwarium wydostaje się poprzez:

 woda wylewaną podczas podmiany wody (b1)

 parowanie wody (b2)

 usuwanie roślin, ryb (b3)

 usuwanie mułu (b4)

 czyszczenie filtrów, wymiana wkładów itp. (b5)

 inne drogi

Zajmijmy się hipotetyczną substancją X rozpuszczalna w wodzie.

Substancja ta dostaje się do wody poprzez źródła a n natomiast jest usuwane przez

procesy b m .

Rośliny pochłaniają substancję X. Gdy w akwarium zostanie zachowana równowaga, co

jest celem każdego akwarysty, możemy przyjąć, że stężenie substancji X jest stałe.

Oczywiście założenie to będzie prawdziwe jedynie w przypadku ciągłej podmiany wody,

stałego karmienia itp., jednakże pozwala w sposób matematyczny podejść do

zagadnienia.

Jeśli więc C X =constans

to procesy a n i b m równoważą się.

Jeśli przez dN ai /dt dla i=1,2,...,n oznaczymy przyrost masy substancji X w wyniku

procesów a1, a2, a3 itd. to otrzymamy:

dN a1 /dt + dN a2 /dt + .... +dN an /dt + dN b1 /dt + dN b2 /dt + ... + dN bm /dt = 0

Dla uproszczenia rozważmy układ w którym:

Substancja X do akwarium dostaje się poprzez:

 wodę wlewaną podczas podmiany (a1)

 nawozy (a3)

a wydostaje się poprzez:

 wodę wylewaną podczas podmiany wody (b1)

 parowanie wody (przyjmujemy, ze ta droga substancja nie ubywa). (b2)

Przyjmijmy oznaczenia:

 Co - stężenie substancji X w wodzie kranowej

 C - stężenie substancji X w akwarium

 dN/dt - ilość substancji X dostającej się / wydostającej się z akwarium w

jednostce czasu

 V kranowa /dt - ilość wody wlewanej do akwarium w jednostce czasu

 V kanalizacja /dt - ilość wody wylewanej z akwarium w jednostce czasu

 V parowanie /dt - ilość wody parującej w jednostce czasu

 V nawóz /dt - ilość nawozu zawierającego substancję X w stężeniu Cn w jednostce

czasu

 Cn - stężenie substancji X w nawozie

Otrzymujemy:

dN kranowa /dt + dN parowanie /dt + dN kanalizacja /dt + dN nawóz /dt = 0 (1)

dN kanalizacja /dt = C * V kanalizacja /dt (2)

dN kranowa /dt = Co * V kranowa /dt (3)

dN nawóz /dt = Cn * V nawóz /dt (4)

Przyjmując założenie, że ilość wody w akwarium jest stała - czyli że parowanie jest

równoważone przez podmianę wody i dozowanie nawozu otrzymujemy:

V kranowa /dt + V kanalizacja /dt + V parowanie /dt + V nawóz /dt = 0 (5)

Podstawiając równania 2,3 i 4 do 1 otrzymujemy:

Co * V kranowa /dt + C * V kanalizacja /dt + Cn * V nawóz /dt = 0 (6)

Wyznaczamy C * V kanalizacja /dt :

- C * V kanalizacja /dt = Co * V kranowa /dt + Cn * V nawóz /dt (7)

oraz V kanalizacja /dt z równania (5):

V kanalizacja /dt = - V kranowa /dt - V parowanie /dt - V nawóz /dt (8)

A teraz podstawiając 8 do 7 obliczamy C:

C = (Co * V kranowa /dt + Cn * V nawóz /dt) / ( V kranowa /dt + V parowanie /dt + V nawóz /dt)

(9)

Z tego pięknego wzoru możemy policzyć stężenie substancji X w akwarium :)))

Obliczenia:

Stężenie X w kranie (Co):

mg/l

Stężenie X w nawozie (Cn):

0.5

g/100

ml (%)

Ilość wody wlewanej do akwarium (V kranowa /dt):

600

l/tydz

ień

Szybkość parowania (V parowanie /dt):

l/tydz

ień

Ilość dodawanego nawozu (V nawóz /dt):

ml/ty

dzień

Stężenie X w akwarium (C):

mg/l

R esetuj

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: