Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 02. 07. 2025 16:08

Jan323
Zelenáč
Příspěvky: 5
Škola: SPŠS
Reputace:   
 

Míchání dvou rozdílných kapalin

mám 10 litrů kapaliny o 0% koncentraci a mohu vždy odčerpat pouze 0,5 litru této kapaliny a místo ní přidat 0,5 litru kapaliny o 100% koncentraci. Kolikrát budu muset tento proces zopakovat než dosáhnu celkem 10litrů 100% koncentrátu? Z mých středoškolských výpočtů mi vyšlo nejméně 20x, ale moc si nevěřím, můžete mi někdo poradit ?

Offline

 

#2 02. 07. 2025 19:46

Aleš13
Příspěvky: 382
Reputace:   
 

Re: Míchání dvou rozdílných kapalin

100% koncentrace nedosáhneš nikdy. Budeš se k ní exponenciálně blížit, ale nedosáhneš jí. Zkus si to nasimulovat krok po kroku, klidně třeba v Excelu. Na začátku máš koncentraci k0=0, po prvním kroku míchání k1 = k0*(9.5/10)+(0.5/10) atd.

Offline

 

#3 02. 07. 2025 20:57

check_drummer
Příspěvky: 5278
Reputace:   106 
 

Re: Míchání dvou rozdílných kapalin

↑ Aleš13:
Otázka je co myslí zadavatel tím "mohu vždy odčerpat pouze 0,5 litru této kapaliny" - pokud tím "této" má na mysli kapalinu o koncentraci 0%, tak půjde. Ale toho by mohl dosáhnout jen pokud by šlo nějak oddělit tu nekoncentrovanou část od koncentrované, např. že ta koncentrovaná se bude v nádobě nacházet výš.


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#4 02. 07. 2025 21:08

Jan323
Zelenáč
Příspěvky: 5
Škola: SPŠS
Reputace:   
 

Re: Míchání dvou rozdílných kapalin

Nechci s Tebou polemizovat, už musím nosit na ruce náramek s mojí adresou - ten základní vzorec , který jsi uvedl, je v podstatě ten samý , ze kterého jsem vycházel při svých odhadech i já. Jen pro mou jistotu, tzn. že k1 bude 5% roztok - spočítal jsem to správně ? 
Když jsem to nasimuloval podle tohoto vzorce až do 20-tého míchání, tak mi vyšlo něco kolem 64,2% roztoku, tedy nic moc. Ale mám takový pocit , že ten vzorec nebere v úvahu, že při druhém a každém dalším míchání již těch 9,5 litru má vždy vyšší koncentraci než začátku - tedy jestli se nepletu, tak ten vzorec uvažuje, že těch 9,5 litru má vždy koncentraci 0%, ale tak to přece není, po každém dalším míchání má koncentraci již zvýšenou o předchozí přidání 5 litrů 100% roztoku a to ten vzoreček nezohledňuje , nebo se mýlím?

Offline

 

#5 02. 07. 2025 22:04

check_drummer
Příspěvky: 5278
Reputace:   106 
 

Re: Míchání dvou rozdílných kapalin

↑ Jan323:
Takže je vidět že uvažuješ kapalinu promíchanou. pravdu má potom Aleš - nevím zda jeho vzorec je správný, ale pravdu má v tom, že 100% koncentrátu nikdy nedosáhneš. Logicky - abys toho dosáhl musel by už po odčerpání těch 0,5l mít 100% koncentraci - což nemá.


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#6 02. 07. 2025 22:20

Jan323
Zelenáč
Příspěvky: 5
Škola: SPŠS
Reputace:   
 

Re: Míchání dvou rozdílných kapalin

Jo, je mi to už jasné, musel jsem si to nasimulovat na jednodušším příkladu (kapalina 50/50 , tedy 5 litrů 0% a 5 litrů 100%) . Je to názornější, protože už u 10-tého míchání jsem pochopil, že to nikdy nebude 100% - jo ta matematika, mrcha jedna bezcitná. Tedy matematicky je to jasné, teoreticky je dosažitelný uspokojivý výsledek někdy u 45-tého míchání (asi 90%), ale z praktického hlediska je to pro mne  nepoužitelné. Díky moc oběma za pomoc.

Offline

 

#7 10. 07. 2025 10:52

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5243
Reputace:   127 
 

Re: Míchání dvou rozdílných kapalin

Výpočet ovšem nezohledňuje, že molekul je jen konečný počet ... a že ona 100% koncentrace není v praxi myšlena s přesností na dvacet platných číslic, takže naopak, po několika desítkách iterací budeš mít kapalinu reálně neodlišitelnou od té stoprocentní. Ale samozřejmě, jestli to pro tebe není reálně použitelné, budeš muset vymyslet něco jiného.

Offline

 

#8 10. 07. 2025 11:59

check_drummer
Příspěvky: 5278
Reputace:   106 
 

Re: Míchání dvou rozdílných kapalin

↑ MichalAld:
Zadání ale neznělo "reálně neodlišitelnou" ale "100%". S tímto přístupem bychom hravě vyřešili i kvadraturu kruhu a trisekci úhlu. :-)


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#9 10. 07. 2025 16:16

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5243
Reputace:   127 
 

Re: Míchání dvou rozdílných kapalin

Ale je to v sekci "dotazy pro praxi".
A ano, paradoxně je někdy přibližné řešení přesnější než to "přesné".

Offline

 

#10 10. 07. 2025 21:39

check_drummer
Příspěvky: 5278
Reputace:   106 
 

Re: Míchání dvou rozdílných kapalin

↑ MichalAld:
I v praxi 100% znamená 100% a ne třeba jen 90 nebo 80...


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#11 11. 07. 2025 09:56

Jan323
Zelenáč
Příspěvky: 5
Škola: SPŠS
Reputace:   
 

Re: Míchání dvou rozdílných kapalin

↑ check_drummer:

Chápu teoretickou rozepři Vás obou a omlouvám se za původní uvedení požadované koncentrace roztoku 100%, těch sto procent jsem uvedl ve chvíli, kdy jsem si ještě myslel, že je teoreticky snadno dosažitelná.
Ve skutečnosti není úplně nutné dosáhnout přesně sta procent, ale nějaké koncentrace, která se tomuto výsledku bude uspokojivě blížit.

Ad MichalAld -  Tvůj příspěvek mně opět vlil trochu naděje, můžeš to prosím pro mne trochu rozvést, jak je to s těmi molekulami, resp. kdy tedy podle Tebe mohu dosáhnout koncentrace třeba kolem 95% ? Mně podle Alešova13 vzorce vyšlo někdy kolem 60 míchání, myslíš si tedy , že by to mohlo být i dříve?

Offline

 

#12 11. 07. 2025 12:53 — Editoval Aleš13 (11. 07. 2025 12:56)

Aleš13
Příspěvky: 382
Reputace:   
 

Re: Míchání dvou rozdílných kapalin

↑ Jan323:Nemohlo, exponenciálu neošidíš. Ta poznámka o konečném počtu molekul je ryze teoretická, v deseti litrech vody je zhruba 553 mol H2O, to jest přibližně 333000000000000000000000000 molekul. Odhadem tak po 1200 krocích míchání bys měl určitou pravděpodobnost (s dalšími kroky rostoucí), že jsi odstranil všechny původní molekuly a máš čistě 100% koncentraci. Samozřejmě jen formálně, už jen nečistoty poletující ve vzduchu by tohle zcela znemožnily. Prakticky se už "šestidevítkové" látky považují za ultra čisté, dosažitelné jen se speciálními opatřeními, takže vidíš, že je to jen výpočet pro zajímavost. Prakticky budeš mít po 45 krocích 90% a po 90 krocích 99% čistotu, dál už je to ošemetné právě kvůli praktickému provádění operace.

Offline

 

#13 11. 07. 2025 13:51

Jan323
Zelenáč
Příspěvky: 5
Škola: SPŠS
Reputace:   
 

Re: Míchání dvou rozdílných kapalin

↑ Aleš13:
Děkuji Ti a všem ostatním za vyčerpávající rozbor mého problému, s pozdravem Jan.

Offline

 

#14 11. 07. 2025 20:32

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5243
Reputace:   127 
 

Re: Míchání dvou rozdílných kapalin

↑ Aleš13:
1200 je ale pořád prd ve srovnání s počtem molekul, a rozhodně je to o dost méně než nekonečno.

Offline

 

#15 11. 07. 2025 20:39

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5243
Reputace:   127 
 

Re: Míchání dvou rozdílných kapalin

check_drummer napsal(a):

↑ MichalAld:
I v praxi 100% znamená 100% a ne třeba jen 90 nebo 80...

To né, v praxi to znamená jen tak přesně, jak přesně jsme to schopní měřit.

Takže když se zeptám, kolik času budu potřebovat na úplné (tedy 100%) vybití kondenzátoru 1 uF odporem 1kOhm, odpověď bude taky nekonečno, tedy ani sto let nebude stačit, a přitom už po jedné sekundě nebudeme schopní rozlišit, zdali je kondenzátor vybitý úplně nebo jen z části.

K tomu je dobré si uvědomit, že všechny fyzikální zákony a modely popisují náš svět jen přibližně. Nic není úplně dokonalé. Nemá tedy smysl v rámci modelu si hrát na matematickou dokonalost, když samotný model je stejně jen přibližný.

Offline

 

#16 11. 07. 2025 22:42

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5243
Reputace:   127 
 

Re: Míchání dvou rozdílných kapalin

Jinak mi přijde, že nekonečno je jediný výsledek, který matematikové dokáží vyčíslit zcela přesně. Všechny ostatní výsledky jsou zpravidla jen přibližné.

Offline

 

#17 12. 07. 2025 02:32

check_drummer
Příspěvky: 5278
Reputace:   106 
 

Re: Míchání dvou rozdílných kapalin

↑ MichalAld:
Pk se musí říct s jakou tolerancí je ta hodnota správně. Nebo ještě lépe do toho zapojit nějaké pravděpodobnostní rozložení...
Např. si nejsem jist když někdo řekne že má 100% čistou vodu, ale ve skutečnosti to bude z 99.99% voda a z 0.01% nějaký silný jed. Pak tohle asi nechceme...


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#18 12. 07. 2025 13:12

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5243
Reputace:   127 
 

Re: Míchání dvou rozdílných kapalin

↑ check_drummer:
No ano, moje oblíbená věta - se musí říct, nebo se musí udělat…
Ale máš pravdu. Správně formulovat problém je obecně komplikovanější, než ho potom vyřešit.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson