W chwili początkowej (t=0) do cieczy wsypano pewną substancję, która zaczęła się w niej rozpuszczać. Masa m nierozpuszczonej części tej substancji zmieniała się w czasie zgodnie z zależnością
m(t)=a⋅(21)0,02⋅t+bdlat≥0
gdzie: m: masa nierozpuszczonej substancji wyrażona w gramach, t: czas wyrażony w minutach (liczony od chwili t=0), a,b: współczynniki liczbowe.
Masa początkowa substancji (tj. masa w chwili t=0) była równa m0 gramów. Po nasyceniu roztworu (tj. gdy t→∞) masa nierozpuszczonej substancji była równa 51 jej masy początkowej (zobacz rysunek).
Oblicz, po ilu minutach (licząc od chwili wsypania substancji) rozpuściło się 75% masy początkowej tej substancji.
Rozwiązanie krok po kroku
Współczynniki z warunków brzegowych
Współczynniki a i b
m(0)=a+b=m0
Składnik z potęgą dąży do zera, więc w stanie równowagi zostaje samo b.
b=51m0
Podstawiamy b do warunku początkowego a+b=m0.
a=54m0,b=51m0
Równanie wykładnicze
100%−75%=25%=41
Szukana chwila to ta, w której zostaje 41 wartości początkowej.
54m0⋅(21)0,02⋅t+51m0=41m0
Dzielimy przez wartość początkową i przenosimy b na prawą stronę.
54⋅(21)0,02⋅t=201
Zostawiamy samą potęgę po lewej stronie.
(21)0,02⋅t=161=(21)4
Funkcja wykładnicza jest różnowartościowa, więc wykładniki są równe.