موازنات المادة والطاقة: مسائل تدريبية وأسئلة امتحانات

جوهر السنة الأولى في الهندسة الكيميائية: موازنات الكتلة على الخلاطات والفواصل والمفاعلات، وموازنات الطاقة، وسلوك الغازات، والحسابات الكيميائية (الستوكيومترية).

تدرّب على هذا المقرّر مجانًاتدرّب على هذا المقرّرخُض امتحانًا تجريبيًا5 مسائل مجانية كل يوم. لا حاجة إلى بطاقة.

حزمة المراجعة المكثفة (PDF)أوراق قوانين وخطوات الحل ومسائل تدريبية بحلولها الكاملة، جاهزة للطباعة.

مواضيع هذا المقرّر

  1. موازنة الكتلةخلط تيارين · الخلط لبلوغ هدف · المبخّرحسابات
  2. موازنة الطاقةتسخين تيار · مبادل حراري · مبادل مع فقد حراريحسابات
  3. قانون الغاز المثاليP من n و V و T · من الكتلة · تغيّر الحالة أو الكثافةحسابات
  4. الحسابات الكيميائيةمن كتلة إلى كتلة · المتفاعل المحدِّد · المردود المئويحسابات

نصائح امتحان موازنات المادة والطاقة

  • ارسم مخطط التدفق وسمِّ كل تيار قبل أن تكتب أي موازنة.
  • عُدّ المجاهيل والمعادلات المستقلة قبل أن تبدأ الحل.
  • اختر أساسًا للحساب، مثل 100 kg/h، حين لا يُعطى أي معدّل تدفق.

أمثلة محلولة

موازنة الكتلةسهلة
الخلّاطالتيار 1300 kg/h · 30% الملحالتيار 2250 kg/h · 40% الملحالتيار 3x₃ = ? %

يُخلط محلولان من الملح في حالة مستقرة. أوجد الكسر الكتلي لـ الملح في المخرج x3.

ṁ1 = 300 kg/hx1 = 30 %ṁ2 = 250 kg/hx2 = 40 %

المطلوب: x3 (%)

أظهر التلميحات
  1. في الحالة المستقرة ما يدخل يخرج: اكتب موازنة كلية وموازنة للمكوّن المذاب.
  2. الكلية: ṁ₁ + ṁ₂ = ṁ₃. المكوّن: ṁ₁x₁ + ṁ₂x₂ = ṁ₃x₃.
  3. ṁ3 = 550 kg/h.
أظهر الإجابة والحل خطوة بخطوة

موازنة الكتلة في الحالة المستقرة: الداخل = الخارج، للكتلة الكلية ولكل مكوّن على حدة (دون تفاعل).

الموازنة الكلية

ṁ3 = ṁ1 + ṁ2 = 300 + 250 = 550 kg/h

موازنة الملح

ṁ1x1 + ṁ2x2 = ṁ3x3
x3 = (300·30 + 250·40)/550 = 34,55 %

الإجابة

x3 = 34,55 %
موازنة الطاقةمتوسطة
الجانب الساخنالجانب الباردخليط الجلايكول · 150 °C120 °Cماء · 15 °Ct = ? °C

يبرّد خليط الجلايكول ساخن الماءَ في مبادل حراري متعاكس الجريان دون فقد حراري. أوجد درجة حرارة الماء الخارج tout.

ṁh = 1 kg/scp,h = 3,6 kJ/(kg·K)Th: 150 → 120 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)tin = 15 °C

المطلوب: tout (°C)

أظهر التلميحات
  1. الحرارة التي يفقدها التيار الساخن تساوي الحرارة التي يكتسبها التيار البارد.
  2. أوجد Q من الجانب الساخن أولًا، لأنك تعرف درجتي حرارته كلتيهما.
  3. Q = 108 kW.
أظهر الإجابة والحل خطوة بخطوة

موازنة طاقة المبادل: دون فقد، ṁhcp,h(Th,in − Th,out) = ṁccp,c(tout − tin).

الحرارة التي يطلقها التيار الساخن

Q = 1·3,6·(150 − 120) = 108 kW

الحرارة التي يكتسبها الماء

tout = tin + Q/(ṁccp,c) = 15 + 108/(1·4,18) = 40,84 °C

الإجابة

tout = 40,84 °C

كيف يعمل التدريب

  • يمزج «تدرّب على هذا المقرّر» مسائل من كل مواضيعه، كما في امتحان حقيقي.
  • لكل مسألة قيم جديدة، فتتعلّم الطريقة بدلًا من حفظ إجابة.
  • هل علِقت؟ افتح تلميحًا صغيرًا أولًا، والشرح الكامل فقط عندما تحتاج إليه.
  • الامتحانات التجريبية محدّدة بوقت ومن دون تلميحات، وتحصل في النهاية على درجتك ومراجعة كاملة.

آلات حاسبة لهذا المقرّر

حاسبة قانون الغاز المثاليحاسبة نسبة المردود المئويةحاسبة الكيمياء الحسابية (من غرام إلى غرام والمتفاعل المحدِّد)حاسبة الكتلة الموليةحاسبة قانون الغاز المركّب (بويل وشارل وغاي-لوساك)حاسبة الصيغة الأولية (والصيغة الجزيئية)

مقرّرات ذات صلة

التدريب لاختبار FE للهندسة الكيميائيةالديناميكا الحرارية 1الكيمياء العامةهندسة التفاعلات الكيميائيةالفيزياء للمهندسين
تدرّب على هذا المقرّر مجانًاتدرّب على هذا المقرّرخُض امتحانًا تجريبيًا5 مسائل مجانية كل يوم. لا حاجة إلى بطاقة.