Пример 1. Расчет основных технологических показателей качества природной воды Исходными данными для расчета являются массовые концентрации (мг/л) трех катионов (натрий, кальций и магний) и трех анионов (сульфаты, хлориды и гидрокарбонаты) природной воды. Рассчитываются такие показатели качества воды, как жесткость (общая, карбонатная и некарбонатная) и щелочность (общая), выраженные в эквивалентных концентрациях (мг-экв/л). Сам расчет несложный (см. формулы в пункте 5 на рис. 1), но на нем будет «отработан» довольно сложная тема – работы с единицами молярной и эквивалентной концентраций в среде Mathcad.

В пункте 1 вводятся пользовательские единицы молярной массы (г/моль), массовой концентрации (мг/л) и ДВЕ эквивалентной концентрации (мг-экв/л), первая из которых относятся к одно-, а вторая к двухвалентным ионам.

В пункте 2 в расчет оператором «:=» вводятся массовые концентрации ионов природной воды, а в пункте 3 – молярные массы ионов (их можно скопировать из периодической таблицы Д.И. Менделеева, встроенной в Mathcad – см. рис. 1a). После этого в п. 4 рассчитываются молярные концентрации ионов и проверяется условие электронейтральности.

Основная идея расчета в том, что в нем фигурируют только молярные концентрации (структурная единица – ион), а результаты расчетов выводятся оператором «=» – в эквивалентных концентрациях (структурная единица – заряд иона). При этом к результатам расчета «прикрепляются» разные единицы эквивалентной концентрацию. На рис. 1 они отмечены красными стрелками. Прием «видимых» и «истинных» единиц измерения, использованный в примере 1, имеет место также, например, при работе с температурой, когда эта величина вводится и выводится в расчете в относительных шкалах (Цельсия, Фаренгейта), а сам расчет ведется только с абсолютными температурами (Кельвина, Ренкина).

Примечание. В этом и последующих расчетах используются следующие обозначения:

С_х – массовая концентрация элемента или соединение х;
[х] – молярная концентрация элемента или соединение х.
Программа примера 1 хранится по адресу TWT_CD/Raznoe/Mathcad/Общие вопросы/Состав_воды.mcd