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Calculadora concentração tanque mistura

Um tanque de volume 100 alimentado com vazão 5 e salmoura de concentração 2, partindo de água pura, chega a 0,7869386806 após 10 unidades de tempo, a caminho do valor de entrada 2. Sal e equilíbrio também aparecem. Grátis no seu navegador.

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Se você digitar
Volume
100
Vazão
5
Concentração de entrada
2
Concentração inicial
0
Tempo
10
Você obtém
Concentração
0,7869386806
Quantidade de sal
78,6938680575
Concentração de equilíbrio
2
Fator exponencial
0,6065306597

Um tanque de mistura bem agitado com vazões de entrada e saída iguais é a equação diferencial linear de primeira ordem clássica do balanço de massa de sal. Alunos, tutores e engenheiros de processo precisam da concentração em um instante escolhido sem rederivar o fator integrante em cada lição de casa ou prática de laboratório. Esta calculadora de concentração em tanque de mistura aceita o volume do tanque, a vazão volumétrica, a concentração de entrada, a concentração inicial e o tempo decorrido, e devolve a concentração em forma fechada C(t), a quantidade de sal Q igual a C vezes V, a concentração de equilíbrio e o fator exponencial de decaimento que multiplica o desvio inicial em relação à força de entrada.

Modelo de mistura a volume constante e forma fechada de C(t)

Suponha um tanque de volume fixo V perfeitamente misturado, de modo que a concentração de saída sempre iguala a concentração instantânea do tanque C(t). A massa de sal Q(t) é C(t) vezes V. Trata-se de uma equação diferencial ordinária linear de primeira ordem com coeficientes constantes.

Se a vazão for zero, o fator exponencial é um em todo tempo finito e o tanque simplesmente mantém C0 inalterado. O tempo de residência hidráulica τ é V sobre r quando r é positivo; após alguns múltiplos de τ o tanque esqueceu em grande parte a condição inicial e fica perto da concentração de entrada. Esta capacidade avalia essa forma fechada em um único instante pedido; não integra numericamente passo a passo, não trata volume variável nem vazões de entrada e saída desiguais, e não modela mistura incompleta.

Onde esse modelo de tanque é usado

Cursos de equações diferenciais atribuem problemas de tanque de sal a cada semestre: água pura lavando um tanque de salmoura, ou salmoura mais forte alimentada a um tanque que começa sem sal. Os aprendizes precisam de um oráculo determinístico que coincida com a forma fechada do livro para checar a álgebra sem esperar horário de atendimento. Entrada inválida não é cobrada.

Mantenha as requisições pequenas, fixe campos arredondados em testes e obtenha concentrações reproduzíveis para lições, plugins LMS e workers de borda sem montar infraestrutura de matemática simbólica própria.

Correção automática LMS de itens de tanque de sal

Compare as respostas do aprendiz com a concentração e a quantidade de sal determinísticas, e trate tempo negativo ou volume não positivo como entrada inválida em vez de um falso acerto numérico.

Cadernos de processo e meio ambiente

Estime quão perto um tanque agitado contínuo fica da concentração de entrada após um tempo de operação quando a entrada iguala a saída e a mistura é ideal.

Quais hipóteses o modelo usa?

Volume de tanque constante (vazão de entrada igual à de saída), mistura perfeita de modo que a concentração de saída iguala a do tanque, e concentração de entrada constante. Volume variável e tanques multi-entrada ficam fora do escopo.

O que acontece quando a vazão é zero?

O fator exponencial é 1 para todo t finito, então a concentração permanece no valor inicial C0.

Que concentração um tanque de volume 100 atinge após 10 unidades de tempo?

Com vazão 5, concentração de entrada 2 e início em 0, ele atinge 0,7869386806, ou seja, contém 78,6938680575 unidades de sal. O fator exponencial restante é 0,6065306597.

Para qual concentração o tanque tende a longo prazo?

Para a concentração de entrada, que é o equilíbrio mostrado pela calculadora. A razão entre volume e vazão, 20 no exemplo, é o tempo de residência; depois de alguns múltiplos dele, o valor inicial quase não importa.

Quais unidades devo usar?

Qualquer sistema coerente. O volume e a vazão multiplicada pelo tempo devem usar a mesma unidade de volume, as duas concentrações a mesma unidade de massa por volume, e o tempo deve corresponder à unidade de tempo da vazão.

Tudo nesta página está disponível via API. Esta seção é para equipes que querem integrar a ferramenta aos próprios sistemas; quem não precisa disso pode simplesmente usar a ferramenta acima.

POSThttps://api.kit.forhosting.com/calculus/mixing-tank-concentration

Autenticação por token Bearer. Um único POST coloca a tarefa na fila; o resultado chega por webhook ou link assinado.

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/calculus/mixing-tank-concentration \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"volume":100,"flow_rate":5,"inlet_concentration":2,"initial_concentration":0,"time":10}'
{
  "volume": 100,
  "flow_rate": 5,
  "inlet_concentration": 2,
  "initial_concentration": 0,
  "time": 10
}
{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "calculus.mixing_tank_concentration",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

A API é assíncrona: cada chamada devolve um task_id na hora. Se preferir polling, consulte o status a até 1 requisição por segundo.

por chamadaUS$ 0,002

Preço publicado, sem tokens nem créditos escondidos. Tarefa que falha não é cobrada.

HTTPCódigoO que significa
401unauthorizedToken ausente ou inválido. Confira o header Authorization.
402insufficient_balanceSaldo insuficiente para esta tarefa. Faça uma recarga e tente de novo.
404unknown_typeEsse tipo de tarefa não existe. Confira o campo type no catálogo.
429rate_limitedMuitas requisições em pouco tempo. Espere um instante e tente de novo.

Validação falha não é cobrada; chamadas bem-sucedidas usam o preço base publicado US$ 0,002 sem tokens de modelo e sem rede de saída.

Modelo de mistura a volume constante e forma fechada de C(t)

O líquido entra com vazão volumétrica r e concentração de sal dissolvido c_in e sai com a mesma vazão r, de forma que o volume não muda. O balanço de massa afirma que a taxa de variação do sal é sal que entra menos sal que sai: dQ/dt é r vezes c_in menos r vezes C, ou seja r vezes c_in menos (r sobre V) vezes Q. Separando variáveis ou usando um fator integrante obtém-se Q(t) igual a V vezes c_in mais (Q0 menos V vezes c_in) vezes exp de menos r t sobre V. Dividindo por V chega-se à fórmula de concentração usada aqui: C(t) igual a c_in mais (C0 menos c_in) vezes exp de menos r t sobre V, onde C0 é a concentração inicial do tanque. Quando t tende a infinito a exponencial some e C se aproxima de c_in, o equilíbrio natural de uma alimentação contínua de força fixa. Se C0 já for igual a c_in, o termo exponencial é multiplicado por zero e a concentração é constante para todo t.

Contrato de entrada, campos de resposta e regras de validação

Um inteiro opcional precision de zero a quinze define as casas decimais das saídas numéricas e vale dez por padrão. Volume, vazão, concentrações ou tempo negativos também falham com mensagens claras, porque quebram o modelo físico ou o domínio da exponencial. Todos os números são arredondados com casas fixas para goldens estáveis entre runtimes. Exemplo: volume cem, vazão cinco, concentração de entrada dois, concentração inicial zero, tempo dez produz fator exponencial cerca de zero ponto seis zero sete e concentração cerca de zero ponto sete oito sete na mesma unidade de massa por volume que você usou nas entradas. Envie um corpo JSON com cinco números finitos obrigatórios: volume (volume positivo do tanque V), flow_rate (vazão volumétrica não negativa r com entrada igual à saída), inlet_concentration (força de sal de entrada não negativa c_in), initial_concentration (concentração não negativa do tanque C0 em t igual a zero) e time (tempo decorrido não negativo t). Cada campo pode chegar como número JSON ou string decimal; aliases como V, r, c_in, C0 e t são aceitos para que notebooks usem símbolos de livro. Campos ausentes, strings vazias, NaN, Infinity e magnitudes além de um vezes dez à quinze falham com invalid_input nomeando o campo. Em sucesso o corpo ecoa as entradas arredondadas, devolve concentration C(t), salt_amount Q igual a C vezes V, equilibrium_concentration igual a c_in, exponential_factor igual a exp de menos r t sobre V, method com valor mixing_tank_first_order, a string formula, um unit_note breve e, quando r é positivo, o time_constant finito τ igual a V sobre r. Quando r é zero o campo time_constant é omitido para que o cliente nunca veja um null JSON por infinito.

Onde uma API de concentração em tanque de mistura se paga

Sistemas de gestão de aprendizagem podem corrigir itens numéricos de resposta livre comparando as respostas do aluno com este endpoint dentro de uma tolerância, rejeitando tempos negativos e volumes nulos como inválidos em vez de chaves silenciosamente erradas. Cadernos de engenharia química e ambiental estimam quanto tempo um tanque agitado contínuo precisa para se aproximar de um limite de descarga com concentração de alimentação fixa; chamar uma API parse minúscula evita levantar um solver ODE completo para uma única exponencial. Como a implementação é parse pura de nível A, cada chamada bem-sucedida custa o preço base publicado US$ 0,002 sem tokens de modelo e sem rede de saída.

Checagens de lição de casa e laboratório de EDO

Os alunos inserem V, r, c_in, C0 e t para verificar C(t) contra soluções manuais da EDO de mistura a volume constante sem reescrever o fator integrante a cada vez.

Como calculo a concentração do tanque de mistura no tempo t?

Envie volume positivo V, flow_rate não negativo r, inlet_concentration c_in, initial_concentration C0 e time não negativo t. A API devolve C(t)=c_in+(C0−c_in)·exp(−r·t/V) mais a quantidade de sal Q=C·V.

O que é a concentração de equilíbrio?

Quando t→∞, C(t) se aproxima da concentração de entrada c_in. O campo de resposta equilibrium_concentration é sempre o valor de entrada que você enviou.

Quanto custa a calculadora de concentração em tanque de mistura?

A ferramenta no navegador é gratuita. Requisições API usam saldo pré-pago KIT a US$ 0,002 por chamada bem-sucedida; entrada inválida não é cobrada.

Ver a documentação completa do KIT →