10.3. Проблема химических единиц измерения и ее решение в среде Mathcad

Три рекомендации по использованию единиц концентрации в расчетах в среде Mathcad

1. Переменные расчета должны хранить только молярные концентрации, которые при желании можно вывести на дисплей (на печать) и в эквивалентном (нормальном) пересчете. Такое же примерно правило имеет место и при работе с температурой: эта физическая величина может вводиться в расчет и выводится на дисплей (на печать) по тем шкалам, к которым привык пользователь (шкала Цельсия или Фаренгейта), но в расчете должны фигурировать только абсолютные температурные шкалы (Кельвина или Ренкина). В молярности мы можем отметить некую абсолютность, а в нормальности (эквивалентности) - относительность. Ведь валентность многих химических элементов изменчива - она зависит от тех химических реакций, которые в данный момент рассматриваются (обсчитываются). Железо, например, может быть и двух- и трехвалентным. Можно, конечно, в расчете иметь две переменные, одна из которых хранит молярность, а другая нормальность раствора. Но это не совсем логично - мы ведь не храним в программе одну и туже температуру по шкале Цельсия (20, например) и Кельвина (293.15): мы храним только одну величину и помним о том, что вторая сдвинута по отношению к первой на 273.15. Так в Mathcad-документе с именем Hard_alc.mcd области 4 переменной Ж_к (карбонатная жесткость воды) присваивается только половинное значение щелочности воды, т.к. переменные Ж_к и Щ хранят не нормальные (эквивалентные), а молярные значения концентраций.
2. В Mathcad-документе можно иметь две и более одноименные переменные для ввода в расчет или вывода на дисплей (на печать, но не для использования в формулах расчета - см. пункт 1) значений концентраций, в молярном или нормальном формате. В среде Mathcad такие переменные имеют разный стиль и отличаются друг от друга в разы (на значение химического эквивалента - см. области 1 в Mathcad-документе с именем Hard_alc.mcd).
3. В компьютерном расчете можно иметь несколько разноименных переменных, связанных с разными единицами физических величин - узаконенными, допущенными к временному использованию и даже устаревшими (старинными). Если скорость можно выразить в морских узлах или даже в верстах в час (чего, конечно, нет в СИ), то почему бы нельзя концентрацию выразить в миллиграмм-эквивалент на литр. Раньше при ручных расчетах и при компьютерных расчетах без использования инструментария размерностей (калькулятор, языки программирования, электронные таблицы и пр.) были вполне обоснованные опасения по поводу возможных ошибок при разнобое в единицах измерения. Теперь же (Mathcad и прочее) компьютер сам сделает нужные пересчеты, что резко повысит надежность расчетов при широчайшем плюрализме в выборе единиц измерения: ответ можно вывести с использованием всевозможных единиц измерения, попросив читающего документ вычеркнуть ненужное. Так в Mathcad-документе с именем Hardness_Degree.mcd показан пересчет значения жесткости в единицах, которые использовались (а где-то еще и используются - в Германии, например) в разных странах.

Более подробно об особенностях работы с единицами концентрации в среде Mathcad можно прочесть в статье "Проблема единиц концентрации и ее решение в среде Mathcad" http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/Chem_Units/Chem_Units.html.