2020年2月5日 星期三

用95%酒精調配75%酒精

==問題==

今有x毫升的95%酒精溶液,試問要加入多少水,才能調出75%的酒精溶液?

==解答==

先講結論:「4杯95%酒精溶液,再加上1杯水,就得到(差不多)75%酒精溶液」。

以下是計算過程。

x毫升的95%酒精溶液中,有$x \cdot 95\% = 0.95x$毫升的(純)酒精,所以有$x - 0.95x = 0.05x$毫升的水。(不過本來溶液裡有多少水,一點都不重要,這裡只是順帶提一下。)

假設要加入y毫升的水。

所以在新的溶液中,酒精依然有$0.95x$毫升,然後溶液總容積為$x+y$毫升。讓我們回憶濃度的定義為:
$$\text{體積百分濃度} = \frac{(純)酒精體積}{溶液體積} \times 100\%.$$ 按題目要求,此時應有
$$\frac{0.95x}{x+y} \times 100\% = 75\%,$$ 所以
$$\frac{0.95x}{x+y} = \frac{3}{4}.$$ 交叉相乘後,得
\begin{eqnarray*} 0.95x \cdot 4 &=& (x+y) \cdot 3, \\ 3.8x &=& 3x + 3y, \\ 0.8x &=& 3y, \\ 3y &=& 0.8x, \\ y &=& \frac{0.8x}{3} \approx 0.267x. \end{eqnarray*} 此時
$$x: y \approx x: 0.267x \approx 1: 0.25 = 4: 1.$$ 所以調製75%酒精差不多的配法為:「4杯95%酒精溶液,再加上1杯水,就得到(差不多)75%酒精溶液」。

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