Desenvolva um programa no Scilab que determine se a concentração nos dois tanques vão entrar em equilíbrio.
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que o exercício está pedindo. Precisamos desenvolver um programa no Scilab que determine se a concentração nos dois tanques vai entrar em equilíbrio. Aqui, o conteúdo envolve sistemas dinâmicos e equilíbrio químico. Para resolver isso, vamos precisar entender como as concentrações nos tanques mudam ao longo do tempo e implementar isso no Scilab.
Passo 2
Primeiro, vamos pensar em como representar a concentração nos tanques. Suponha que temos dois tanques, Tanque A e Tanque B, com concentrações de substâncias
e
respectivamente, onde
representa o tempo.
Passo 3
O equilíbrio ocorre quando as concentrações não mudam mais, ou seja, quando
e
. Vamos precisar definir as equações que descrevem como as concentrações variam com o tempo.
Passo 4
Assumindo que há uma troca ou reação entre os tanques, podemos modelar as mudanças nas concentrações usando equações diferenciais. Por exemplo:
Aqui,
é uma constante que representa a taxa de troca entre os tanques.
Passo 5
Para resolver essas equações no Scilab, vamos usar métodos numéricos, como o método de Euler, para aproximar as soluções ao longo do tempo. Vamos definir um intervalo de tempo e calcular as concentrações em pequenos incrementos.
Passo 6
Agora, vamos escrever o código no Scilab:
// Parâmetros iniciais
C_A = 10; // Concentração inicial no Tanque A
C_B = 5; // Concentração inicial no Tanque B
k = 0.1; // Taxa de troca
dt = 0.1; // Incremento de tempo
tempo = 0;
t_max = 100; // Tempo máximo de simulação
// Lista para armazenar os resultados
lista_tempo = [];
lista_C_A = [];
lista_C_B = [];
// Loop de simulação
while tempo < t_max
dC_A = -k * (C_A - C_B) * dt;
dC_B = k * (C_A - C_B) * dt;
C_A = C_A + dC_A;
C_B = C_B + dC_B;
lista_tempo = [lista_tempo; tempo];
lista_C_A = [lista_C_A; C_A];
lista_C_B = [lista_C_B; C_B];
tempo = tempo + dt;
// Verifica se está em equilíbrio (mudança muito pequena)
if abs(dC_A) < 0.0001 && abs(dC_B) < 0.0001 then
break;
end
end
// Plot dos resultados
plot(lista_tempo, lista_C_A, 'r', lista_tempo, lista_C_B, 'b');
xlabel('Tempo');
ylabel('Concentração');
legend('C_A', 'C_B');
Resposta
Com esse programa, o Scilab simula a troca de concentração entre os dois tanques ao longo do tempo. O gráfico resultante mostrará se as concentrações
e
se estabilizam, indicando que estão em equilíbrio. Se as linhas no gráfico se aproximarem e permanecerem constantes, significa que as concentrações entraram em equilíbrio.
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