物質収支

物質収支とは

物質収支（ぶっしつしゅうし）は、ある化学反応系において、投入された物質の量と生成された物質の量、さらには消滅した物質の量との関係を示す指標です。これは化学工学の中でも非常に重要な概念であり、物質の挙動を理解するための基礎となります。これを評価するための基本となる式が以下のように表されます。

物質収支式

物質収支は、以下のような数式で表されます。

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蓄積量の時間変化 = 流入量 - 流出量 + 生成量 - 消滅量
```

この式は、物質の保存に関する法則、すなわち「切り取ったり新たに作ったりすることはない」という質量保存則に基づいています。そのため、特定の反応器やプラント内においては、物質が増減することはなく、単に状態が変わるだけという前提があります。

例えば、反応器内に物質Aが5 mol流入し、その後3 molの物質Aが流出した場合、残りの2 molはまだ反応器内にあるか、別の物質に変わってしまったか、あるいはその両方の可能性が考えられます。この観点から物質の収支を確認することができます。

物質収支式の構築方法

物質収支式を構築するためには、混合物全体及びそれに含まれる各成分ごとに個別に式を立てることが推奨されます。さらに、物質収支を考える際には、特定の部分だけに焦点を当てることも可能です。この場合、収支を考える範囲や境界を明確にしておく必要があります。

定常状態における物質収支

もし系が定常状態にある場合、蓄積量の時間変化は存在しないため、物質収支式は次のように簡略化されます。

```
流入量 + 生成量 = 流出量 + 消滅量
```

この状況では、系内の物質の量は時間に対して一定であるため、流入と流出のバランスが取れています。

参考文献と関連項目

物質収支に関連するその他の概念には、エネルギー収支があります。これは物質収支と同様にエネルギーの保存に基づいた収支を扱うものであり、エネルギーの振る舞いを理解するために用いられます。また、会計に関連する貸借平均の原理もあり、ここでは財産の収支といった観点から類似の関係式が成立しています。これらの概念も併せて学ぶことで、物質収支やその関連する機構についての理解が深まります。

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