เคมี
ของผสม
สมมติว่าผสมสารละลายชนิดเดียวกันแต่มีความเข้มข้นต่างกันลงในภาชนะด้วยอัตราเร็วคงที่
ขณะเดียวกัน เราทำให้สารละลายที่คนให้เข้าเป็นเนื้อเดียวกันดีแล้วไหลออกจากภาชนะด้วยอัตราเร็วที่ไม่จำเป็นต้องเท่ากับอัตราเร็วขณะ
ที่เราเติมสารละลายลงในภาชนะ
ได้สมการ Differential


ปฏิกิริยาเคมี
ในที่นี้เราแบ่งออกเป็น2ปฏิกิริยา
- ปฏิกิริยาของการเปลี่ยนแปลงสารชนิดหนึ่งเป็นอีกชนิดหนึ่ง
จากการทดลองพบว่า ถ้าสาร A ทำปฏิกิริยากับสาร B อัตราการเปลี่ยนของสาร A
ไปเป็นสาร B เป็นสัดส่วนกับปริมาณของสาร A ที่ยังไม่เปลี่ยน
สมมติว่าเมื่อเวลาผ่านไป t ปริมาณสาร A ที่ยังไม่เปลี่ยนเป็นสาร B เท่ากับ
X
ได้สมการ Differential
เมื่อ
k>0 เป็นค่าคงตัว โดยเครื่องหมายลบ แสดงว่าเมื่อเวลาเพิ่มขึ้นปริมาณสาร
A จะลดลง
-
ปฏิกิริยาของสาร2ชนิด
ในปฏิกิริยาเคมี ถ้าสาร A ทำปฏิกิริยากับสาร B ได้สาร C จากการทดลองในห้อง
Lab พบว่า อัตราการเกิดสาร C เป็นสัดส่วนกับปริมาณของสาร A และสาร B ที่ยังไม่เกิดปฏิกิริยา
สมมติว่า X เป็นปริมาณของสาร C ที่เกิดขึ้น เมื่อปฏิกิริยาผ่านไปเป็นเวลา
t a และ b เป็นปริมาณของสาร A และสาร B ที่ยังไม่เกิดปฏิกิริยาตามลำดับโดยผลการทดลองที่ได้กล่าวข้างบนนี้
ได้สมการ Differential

เมื่อ
k>0 เป็นค่าคงตัว
ถ้าเริ่มต้นจากสาร
A =a0 กรัม, สาร B= b0 กรัม และปฏิกิริยานี้ได้สาร C= x กรัมจากปฏิกิริยาที่พอเหมาะของสาร
A ax กรัมกับสาร B bx กรัม จะได้สาร A และสาร B ที่ยังไม่เกิดปฏิกิริยาเป็น
a = a0-ax , b = b0-bx เมื่อ a+b =1
ได้สมการ Differential

หมายเหตุ
1) ปฏิกิริยาทั่ว ๆ ไปอาจไม่อยู่ในรูปของสมการ (1) ก็ได้ ขึ้นอยู่กับการทดลอง
และในปฏิกิริยา ถ้ามีตัวเร่งปฏิกิริยา (Catalyst) สมการอาจเปลี่ยนรูปไปก็ได้
2) สมการ (2) สามารถขยายไปใช้กับปฏิกิริยาเคมีของสารเคมี n ชนิดได้ในรูป

การเปลี่ยนแลงอุณหภูมิ
เมื่อวัตถุชิ้นหนึ่ง และสิ่งแวดล้อมรอบวัตถุ เช่น อากาศ น้ำ ฯลฯ มีอุณหภูมิต่างกัน
จะเกิดการถ่ายเทความร้อนระหว่างวัตถุกับสิ่งแวดล้อม ทำให้อุณหภูมิของวัตถุเปลี่ยนไป
การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของวัตถุ ในกรณีนี้เป็นไปตามกฎการเย็นตัวของ นิวตัน
(Newton's Law of cooling) ซึ่งกล่าวว่า " อัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของวัตถุเป็นสัดส่วนกับผลต่างของอุณหภูมิของวัตถุวัตถุกับอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อม"
ถ้า u(t) เป็นอุณหภูมิของวัตถุ และ A(t) เป็นอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมรอบ เมื่อเวลา
t โดยกฏการเย็นตัวของนิวตัน
ได้สมการ Differential

เมื่อ
k>0 เป็นค่าคงตัว จะเห็นว่าถ้า u>A ,
แสดงว่าอุณหภูมิของวัตถุลดลง และถ้า u<A ,
แสดงว่าอุณหภูมิของวัตถุเพิ่มชึ้น
แบบฝึกหัด
1).แท่งโลหะอุณหภูมิ
100 'F วางอยู่ในห้องที่มีอุณหภูมิคงที่ 3'F หลังจาก20นาที อุณหภูมิของแท่งเหล็กเหลือ
50'F จงหาอุณหภูมิของแท่งโลหะที่อุณหภูมิใด ๆ
2).วัตถุอันหนึ่งที่อุณหภูมิ
50'F วางในเตาที่มีอุณหภูมิคงที่ 150'F ถ้าหลังจาก 10 นาที อุณหภูมิของวัตถุเป็น
75'F จงหาอุณหภูมิของวัตถุที่เวลา t ใด ๆ
3).สาร
A ทำปฏิกิริยาเปลี่ยนเป็นสาร B พบว่าเมื่อเวลาผ่านไป 30 วินาที สาร A เปลี่ยนไปแล้ว
200/3 % จงหาว่าเมื่อปฏิกิริยานี้ครบ 1 นาที จะมีสาร A เหลือกี่ %
|