Алгоритм розрахунку

1. Перерахувати температуру у градуси Кельвіна:

2. Розрахувати іонний добуток води Kw.

3. Розрахувати першу константу дисоціації вугільної кислоти K1.

4. Розрахувати другу константу дисоціації вугільної кислоти K2.

5. Задати межі зміни значення рН від 4 до –log(Kw) з кроком 0.1.

У середовищі MahtCad межі зміни параметра задаються з допомогою панелі інструментів Matrix кнопкою m..n (Range Variable) у вигляді:

По краях задаються межі зміни параметра (4 та –log(Kw) - відповідно нижня та верхня межі значень рН), через кому задається 2-ге значення в числовому ряду з врахуванням зміни параметра - 4.1. Отже, з подібним записом межі зміни значення параметра, рН буде приймати значення відповідно: 4; 4.1; 4.2; 4.3 і т.д. до значення –log(Kw). За запису вигляду:

Значення рН буде приймати значення 4, 5, 6, 7, ..... До значення –log(Kw). Важливо! Отримані числові значення параметра не утворюють матрицю, тому з ними не можливі дії, що застосовуються до матриці.

6. Запрограмувати розрахунок рівноважного вмісту СО₂, НСО₃^-, СО₃^2-.

Програмування розрахунку відбувається з наступною послідовністю дій:

- вводиться назва функції, якій буде привласнюватись значення розрахунку, в дужках зазначаються параметри від яких вона залежить, ставиться знак привласнювання (:=) та на панелі інструментів Programming натискується кнопка Add Line:

- проводиться привласнення величин згідно рівнянь (9, 8, 5, 6) з використання оператора локального привласнення « ← », який знаходиться на панелі інструментів Programming:

Важливо! У тілі програми неможливе використання знаку привласнення «:=». Також важливо розрізняти знак локального привласнення « ← » та оператор символьного обчислення « → », який знаходиться на панелі інструментів Symbolic.

Важливо! Риска, що відокремлює тіло програми, не продовжується автоматично. Для її продовження необхідно додатково натискати клавішу Add Line на панелі інструментів Programming. Варто також зауважити, що використання клавіші Add Line можливе лише у випадку наявності хоча б одного вільного поля:

Для організації виводу результатів розрахунку після привласнення величини СО₃^2- залишають лише одне вільне поле:

- вивід результатів розрахунку здійснюється у матричному вигляді:

7. Вивід результатів розрахунку програми у вигляді графічної залежності.

На панелі інструментів Graph обираємо двомірний графік (X–Y plot @). По осі Y у полі, що відповідає значенню функції (середнє поле) через кому вводимо назви функцій, які необхідно зобразити на графіку f(pH)₀, f(pH)₁, f(pH)₂ (при натисканні коми сам знак коми не відображається, натомість утворюється рядок нижче) - рисунки 1,2:

Рисунок 1

Рисунок 2

На осі ординат у полі що відповідає аргументу (середнє поле), вводимо значення змінної величини рН - рисунок 3:

Рисунок 3

У крайніх полях можна вказати інтервали значень функції (від 0 до 100) та аргументу (від 1 до 14), які необхідно зобразити на графіку (у випадку не заповнення цих полів MahtCad автоматично виведе графік з усім інтервалом варіювання значень аргументі та функції) - рисунок 4:

Рисунок 4

Графік набуде вигляду:

Рисунок 5

8. Форматування графіку – змінити ціну поділки на осі рН на 1; скрити назви функцій та аргументів, за якими будувався графік; привласнити лініям в легенді відповідні назви (f(pH)₀ – СО₂, f(pH)₁ – НСО₃, f(pH)₂ – СО₃); вивести легенду; навести назву графіку та назви осей.

Форматування графіку виконується наступним чином:

- натискуємо праву клавішу миші на графіку та вибираємо format;

- у вікні, що відкрилося обираємо закладку X-Y Axes для зміни ціни ділення на осях X та Y відповідно знімаємо «прапорець» навпроти Auto grig та змінюємо число поруч з Number of grigs (кількість поділок), для забезпечення ціни поділки 1 необхідно виставити кількість поділок 13;

- у закладці Traces можна змінити назву лінії, що відповідає значенню функції (подвійний клік на trace 1(2 або 3) і вводиться нова назва, що відображатиметься в легенді), частоту маркерів на ліній (Symbol Frequency) тип маркеру (Symbol), товщину маркера та ліній (Symbol Weight, Line Weight), тип лінії (Line), колір лініі (Color). Якщо поставити «флажок» навпроти Hide arguments, то на графіку не будуть виводитися назви функцій та аргументів, які вводилися для побудови . Для виводу легенди необхідно зняти «флажок» навпроти Hide legend, після цього можна обрати місце розміщення легенди на графіку;

- назви осей та графіка можна ввести у закладці Labels. Для виводу назви графіка необхідно поставити «флажок» навпроти Show Title.

Після форматування графік набуде вигляду:

Рисунок 6

6. Знаходження координат точок на графіку

Для знаходження координат точок на графіку на області побудови графіка нажимають праву клавішу миші та обирають Trace. Потім лівою клавішею мишки роблять клік на необхідній точці на графіку і у вікні X-Y Trace виводяться координати точки.

Важливо! Варто зазначити, що для того, щоб можна було знайти координати довільної точки на графіку, а не лише попередньо розрахованих точок, необхідно зняти «прапорець» навпроти Trick data points.