0

0/16

17 Anwendungen

0/16/1

17.2 Mischungen

0/16/1/0

17.2.1 Bestimmung von Zutatenmengen

0/16/1/0/0

Stellt man ein Gemisch her aus .
der Menge x1 von der Komponente A1, .
der Menge x2 von der Komponente A2, .
.............. .
der Menge xk von der Komponente Ak, .
spricht man von einem Mischungsverhältnis x1 : x2 : x3 : .... : xk wenn man zuvor erst alle Zahlen x1,x2,x3,....,xk mit einem gemeinsamen Faktor multipliziert, sodaß sie alle ganzzahlig werden, und anschließend alle durch ihren größten gemeinsamen Teiler dividiert. .
Beispiel 17 - 1: Eine Lösung habe die Komponenten A, B und C in den Mengen 15 ml, 30 ml und 45 ml. In ganzen Zahlen (multipliziert mit 100/ml): 15, 30 und 45. Dividiert durch den ggT 15 ergibt ein Mischungsverhältnis 1 : 2 : 3. .
.
Hat man nun verschiedene Lösungen bzw. Pulver mit verschiedenen Konzentrationen der Wirkstoffe, so stellt man zunächst die Summengleichung und danach die Bilanzgleichung je Wirkstoff auf. .
Beispiel 17 - 2: Gegeben seien drei Standardlösungen mit den Konzentrationen der Wirkstoffe A und B. Herauskommen soll eine Lösung der Menge L, bei denen die Konzentrationen vorgegeben sind: .
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mol/l L1 L2 L3 L .





A A1 A2 A3 A .
B B1 B2 B3 B .






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Mit diesen Vorgaben erhält man drei Gleichungen: .
.
Gesamtmengengleichung: x1+ x2+ x3 = L .





Bilanzgleichung für A: A1 x1+ A2 x2+ A3 x3 = A L .
Bilanzgleichung für B: B1 x1+ B2 x2+ B3 x3 = B L .






.
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Dieses Gleichungssystem kann man z.B. mit dem Gauß-Verfahren lösen. .
(Ein zuzugegebendes Lösungsmittel hat die Konzentration Null.) .
0/16/1/0/1 .
Beispiel 17 - 158
Gegeben sind vier Lösungen:
Die Lösung L1 mit einem Wirkstoffgehalt A von 6gl, einem Wirkstoffgehalt B von 7gl und einem Wirkstoffgehalt C von 0, 3gl,
die Lösung L2 mit einem Wirkstoffgehalt A von 7gl, einem Wirkstoffgehalt B von 8gl und einem Wirkstoffgehalt V von 0, 5gl,
die Lösung L3 mit einem Wirkstoffgehalt A von 8gl, einem Wirkstoffgehalt B von 9gl und einem Wirkstoffgehalt C von 0, 6gl und
die Lösung L4 mit einem Wirkstoffgehalt A von 8gl, einem Wirkstoffgehalt B von 10, 4gl und einem Wirkstoffgehalt C von 0, 78gl,

Welche Mengen der vier Lösungen muss man einer Mischung zugeben, damit man 700ml mit einem Wirkstoffgehalt A von 7, 5gl, Wirkstoffgehalt B von 9gl und einem Wirkstoffgehalt C von 0, 6gl erhält ? .
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Lösung :
.
Die Gesamt-Mengenbilanz lautet: .
L1 + L2 + L3 + L4 = L = 700 .
Wirkstoffgehalt A : .
6 L1 + 7 L2 + 8 L3 + 8 L4 = 7, 5 700 .
Wirkstoffgehalt B: .
7 L1 + 8 L2 + 9 L3 + 10, 4 L4 = 9 700 .
Wirkstoffgehalt C: .
0, 3 L1 + 0, 5 L2 + 0, 6 L3 + 0, 78 L4 = 0, 6 700 .

Lösung mit Sage:

Mit Maxima : .
m : matrix([1, 1, 1, 1], [6, 7, 8, 8], [7, 8, 9, 10.4], [0.3, 0.5, 0.6, 0.78]); .
m : matrix([1, 1, 1, 1], [6, 7, 8, 8], [7, 8, 9, 10.4], [0.3, 0.5, 0.6, 0.78]); .
linsolve_by_lu(m,xcol); .
ergibt: .
[ 99.99999999999997 149.9999999999999 200.0000000000001 249.9999999999999 ,false].

Mit Maple : .
restart; .
eq1 := l1 + l2 + l3 + l4 = 700 .
eq2 := 6 * l1 + 7 * l2 + 8 * l3 + 8 * l4 = 7.5 * 700 .
eq3 := 7 * wl + 8 * l2 + 9 * l3 + 10, 4 * l4 = 9 * 700 .
eq4 := 0.3 * l1 + 0.5 * l2 + 0.6 * l3 + 0.78 * l4 = 0.6 * 700 .
solve({eq1,eq2,eq3,eq4},{l1,l2,l3,l4}) .
und man erhält: .
l1 = 100.l2 = 150.l3 = 200.l4 = 250.. .

.
Bei der Aufstellung solcher Ansätze ist zu beachten, daß man bei n Wirkstofffen n + 1 Lösungen (Bilanzgleichungen) benötigt. Es können hierbei Gleichungssysteme entstehen, die nicht lösbar oder unsinnig (z.B. negative Mengen) sind.

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