Министерство образования и науки Российской Федерации

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Физико-технические эффекты:

Осмос

Выполнил студент группы АТ-11:

Мальцев Сергей

Проверил преподаватель кафедры АТ:

Панов В. А.

Пермь 2012

Осмос

Сущность

Осмос – самопроизвольный переход вещества через полупроницаемую перегородку (мембрану), разделяющую два раствора различной концентрации или раствор и чистый растворитель. Осмос приближает систему к равновесию путем выравнивания концентраций по обе стороны перегородки.

Осмотическое давление.

Когда два раствора с разной концентрацией растворенных веществ разделены полупроницаемой мембраной, на нее действует сила, направленная от более разбавленного к более концентрированному раствору. Эта сила, называемая осмотическим давлением, может быть очень значительной. В дереве, например, под действием осмотического давления растительный сок поднимается от корней до самой верхушки.

Электроосмос (электроэндоосмос) – движение жидкостей или газов через капилляры, твердые пористые диафрагмы и мембраны, а также через слои очень мелких частиц под действием внешнего электрического поля.

Осмос можно усилить (или ослабить), применяя электрические поля.

Математическое описание

Если А - чистый растворитель, а В - идеальный раствор неэлектролита (недиссоциирующего вещества), то

где π – осмотическое давление;

– молярный объем растворителя;

- универсальная газовая постоянная;

- температура;

x – молярная доля растворенного вещества.

Уравнение состояния Ван-Гоффа:

· Для разбавленных растворов (x<<1) неэлектролитов

π=cRT,

где с – молярность раствора;

· Для разбавленных растворов электролитов

π=icRT,

где i – коэффициент Вант-Гоффа, i=1+α(ʋ-1);

α – степень диссоциации;

ʋ - число ионов, на которое распадается молекула электролита.

Применение

· Очистка коллоидных растворов от примесей

· Очистка глицерина, сахарных сиропов, воды

· Сушка изоляции кабелей в шахтах электросетях

· Выработка энергии

Вопросы

1) Кто первым наблюдал эффект осмоса?

(Жан-Антуа Нолле в 1748).

2) Какое значение играет осмос в жизни растений, деревьев?

(Участвует в переносе питательных веществ в стволах высоких деревьев)

3) Куда направлен поток воды при явлении осмоса?

(От менее концентрированного раствора к более концентрированию)

4) Когда купаешься в пресной воде или принимаешь душ, возникает чувство рези под веками. А вот когда плаваешь в морской, соленой воде, рези не чувствуешь. Чем это обуславливается?

(Внутри глазных клеток концентрация растворённых веществ значительно выше, чем в пресной воде, и вода начинает проникать внутрь клеток, болезненно растягивая их. Когда мы раскрываем глаза в солёной морской воде, то таких болевых ощущений не испытываем, поскольку концентрации соли в морской воде и клетках ткани довольно близки)

5) Почему лимон, посыпанный сахаром, выделяет большое количество сока.

(Вещества стараются уравновесить концентрации растворов)

6) От какой физической величины не зависит осмотическое давление?

(универсальная газовая постоянная)

Задачи

1) Определить осмотическое давление тканей жидкости человека при t = 36° С. Концентрация раствора кровяной жидкости равна 299 моль/м³.

Решение

π=cRT

π=299 x8.314 x309К=7.68x10⁵ Па=7.68 атм.

2) Определите концентрацию лимфы человека при t = 37° С, если осмотическое давление составляет 7,7*10⁵Па.

Решение

=cRT

с=

с= =298.76

3) Определить осмотическое давление для растений в пустынной местности, если концентрация почвенного раствора в момент всасывания растений составляет 6000 моль/м³ при температуре 47^оС?

π=cRT

π=6000 x8.314 x320К=159.6x10⁵ Па=159.6 атм.

4) При 20 С^о осмотическое давление раствора равно 243,4 кПа. Определить молярность раствора.

Решение.

Из уравнения π= сRT найдем молярность раствора

243,4 = с · 8,314 · 293;

c = 243,4/(8,314 · 293) = 0,1 моль/л

Дата добавления: 2015-08-29