半透膜定律

❶ 滲透壓的物理本質是什麼

范特霍夫 (van』t Hoff) 是以滲透壓和化學動力學的研究成果而獲第一位諾貝爾化學獎的世界著名科學家，一百多年來，人們一直用寫在世界各國物理化學教科書中的范氏滲透壓公式 π = (n/v)*RT 來解釋滲透過程。根據范氏定律，滲透壓與溶液的濃度和溫度成正比，它的比例常數就是氣體狀態方程式中的常數 R，並據此導出了范氏滲透壓公式。不過，范氏滲透壓公式只能近似用於理想稀溶液，而隨著溶液濃度的漸漸增大，計算值就會越來越偏離實際值，這就導致用范氏滲透壓公式來解釋滲透過程，仍有很多難以自圓其說之處。之所以如此，是因為客觀上還存在一個能從本質上解釋滲透過程的科學概念尚未被我們抽象出來。

宏觀的化學熱力學認為：滲透現象是溶液中溶劑的化學勢與純溶劑的化學勢差造成的，並可以用經驗定律—拉烏爾定律導出滲透壓方程，但人們並不清楚這種化學勢差推動滲透現象的微觀過程。在 1980 年代末，由美國物理學評述委員會組織的等離子體和流體物理學專門小組曾這樣描述：「迄今還沒有一個可以接受的理論能解釋滲透的微觀結構」。因此，他們將滲透現象的微觀結構列為 1990 年代的物理學重要課題之一。但直到現在，仍沒有取得實質性的進展。

既然用范特霍夫滲透壓公式之所以不能很好地解釋滲透過程，其根本原因在於范氏的滲透壓這個概念，不是從能充分暴露滲透全部本質的動態過程中抽象出來的，相反地，它是從「為了阻止滲透過程進行」一靜態中測出來的 (其值就是 「為了阻止滲透過程進行」 保持象圖 1~3 那樣的狀態，需要在溶液面所施加的力P)，這決定了它不能勝任對滲透這動態過程的解釋。關於這一點，我們從范特霍夫定律或滲透壓公式 π = (n/v) RT 可以看出，除了摩爾氣體常數 (gas constant，gas-law constant，R) 和一定條件下不變的熱力學溫度 (absolute temperature，T) 外，滲透壓只與摩爾量 (quantity)濃度一一對應，作為一個要描述滲透過程的概念滲透壓，它沒有涵蓋到滲透過程的另一個必要的因素──壓強 (膜上的壓強)，而且是滲透過程進行中變化著的壓強，這樣一來，范特霍夫滲透壓公式不能勝任對滲透過程的解釋也就不足為怪了。而滲透力這個概念卻不同了，我們從滲透力公式 F = P(1-(Ci)k) 可清楚看出 (F 是滲透力；P 是膜上的壓強；Ci 是溶質的摩爾量濃度；k 是平衡系數 (equilibrium constant))，滲透力同時涵蓋了滲透過程進行兩個必要而充分的因素──濃度和壓強，所以以滲透力為核心概念的滲透定律能夠勝任對滲透過程的解釋。

所謂「膜上的壓強」，不僅指膜上的液壓，還應包括大氣壓。因膜兩側的大氣壓雖基本相同，但由於兩側的濃度不同，相同大氣壓對膜兩側所增加的滲透力是不同的 (即大氣壓對膜兩側的「同量異效」性，濃度差越大「異效」越大。這也是有些教科書對植物體內滲透壓之高 「讓人感到意外」 的原因)，所以膜兩側相同的大氣壓不能忽略或「對消」。而所謂「滲透有效膜面積」，速溶劑分子碰撞膜的面積。膜面積被溶劑和溶質分子共同碰撞觸及，而只有被溶劑分子碰撞觸及的面積才對滲透有效 (其他可稱作「滲透無效膜面積」)。有效、無效兩種膜面積的具體位置瞬息萬變，但其比例對同一濃度的溶液來說是不變的；這兩種膜面積的絕對值不易測定，但可以通過滲透平衡時膜兩側滲透力相等，而純溶劑側的滲透有效膜面積是 100% 而將溶液側有效、無效兩種膜面積都換算出來。

由於半透膜兩邊溶劑的濃度不相同，以致單位時間內由純溶劑擴散進入溶液的溶劑分子數目，要比從溶液擴散進入純溶劑的溶劑分子數多，從而導致了滲透現象的發生；並認為滲透壓不是溶質分子的壓力，而是溶劑擴散引起的。但是教科書上至今還不能用擴散理論定量地解釋滲透壓為什麼可以用理想氣體狀態方程來計算這個問題。另一個問題是如果按照教科書的理論，當熱水與冷水用半透膜隔開時，由於熱水中水分子的擴散速率快，故熱水應通過半透膜向冷水滲透。但迄今還沒有人觀察到這個現象，這說明教科書理論還值得懷疑，而滲透現象也可能是另外一種機制所致。
所以我們總結以上數據認為：滲透力同時涵蓋了滲透過程進行兩個必要而充分的因素──「濃度」和「壓強」，所以以滲透力為核心概念的「滲透定律」能夠勝任對滲透過程的解釋。

❷ 我有一個構想——永動機。用半透膜的滲透壓，各位判斷一下為什麼不能實現

你的裝置在完全理想情況下水會豎直向上噴出再落下來，因此不可能像你畫的那樣從一個方向噴出落入水槽中。肯定會有水粘到容器壁之上，於是水槽中水變少...
當然你可以用曲頸瓶之類的克服這個困難。事實上從理論上也不是完全不可能實現「永動」的（當然得忽略各種粘滯力之類的），但是這是由於始終有大氣壓和重力在做功的緣故。就像只要有風風車就會轉，有水水車就能轉，只要太陽還在照耀，地球上的水循環就永遠不會停止一樣。
最後，我要說，最現實的方法是你自己做一下這個裝置，看上去材料也不是很難找的樣子，你做一下就會知道，到底哪些會導致這個裝置「永動」不起來。除了上面說的那種原因以及各種阻力，還有比如蔗糖溶液雖然和水有密度差，但是密度應該差不了多少，於是就可能不夠維持足夠的高度差（水流流出速度不夠的話，就算你是用向下的曲頸瓶還是會有水附著在容器口和容器外壁上的，當然如果考慮粘滯力的話，也許不管多大速度都會有水附著，這個我不敢肯定，但是如果有水附著，之後肯定就是惡性循環）；而如果高度差過大了，水流和蔗糖分子不停沖擊半透膜，最後半透膜可能就壞了；還有你始終假設了蔗糖溶液的密度，但是如果水始終在流動的話，那麼蔗糖分子肯定在容器上部會聚集起來，內部上下會有濃度差，於是下面的溶液濃度變小，密度變大，內部壓力增大；等等等等。

❸ （只不過是對熱力學第二定律的疑惑）

我覺得你對為何會產生滲透這個問題還一知半解。
先來看漏斗下方的半透膜：它的一側是清水，另一側是糖水，清水中單位體積里的水分子數量要多於糖水中單位體積里的水分子數量，這個差別正是滲透的動力。因為水分子可以自由穿越半透膜，就單個水分子而言，它從清水進入糖水的平均速度等於從糖水進入清水的平均速度，但對眾多的水分子而言，由於清水中水分子更密集，所以總的來說，清水進入糖水中的水分子更多，此即滲透。
再來看漏鬥上方加另一個半透膜的情況：只要出水口不是太高（太高的話，重力迫使糖水中的水分子更快地進入清水這種對抗滲透的趨勢將占上風從而阻止滲透），清水似乎一定會從上面的半透膜上溢出去，但其實它根本就不能從開口溢出並流下去！假設有清水鋪滿開口的那個半透膜的表面，那樣就變成那裡的清水反而要向裡面的糖水中滲透了！所以，最多隻能有薄薄的一層「低密度」的水覆在開口半透膜上，不可能再有更多的水滲出去使那層水的密度升高達到普通水的程度！達到普通水的密度，清水就會倒流回糖水中了。

至於永動機是不可能的。有發現精神是好的，但最好還是不要挑戰真理。

❹ 關於半透膜的問題

水分子逆濃度差，順水勢差移動，動力即由水勢提供，水勢：一定條件下單位體積內全部水分子具有分子勢能的總和，在條件不變時，水勢取決於單位體積內水分子的多少，所以，水分子由低濃度移向高濃度一側，高濃度側水面不再上升時，兩側水勢相等，水分子進出處於平衡狀態，高濃度側單位體積內，水分子少，但水勢相等是由於，壓強增大了，即兩邊的條件不同。

❺ 什麼是滲透壓計算公式

滲透壓計算公式來：π源=cRT。

其中，π為稀溶液的滲透壓，c為溶液的濃度，R為氣體常數，n為溶質的物質的量，T為絕對溫度。

根據范氏定律，滲透壓與溶液的濃度和溫度成正比，它的比例常數就是氣體狀態方程式中的常數R，並據此導出了范氏滲透壓公式。

(5)半透膜定律擴展閱讀：

將溶液和水置於U型管中，在U型管中間安置一個半透膜，以隔開水和溶液，可以見到水通過半透膜往溶液一端跑，若於溶液端施加壓力，而此壓力可剛好阻止水的滲透，則稱此壓力為滲透壓，滲透壓的大小和溶液的重量摩爾濃度、溶液溫度和溶質解離度相關。

因此有時若得之滲透壓的大小和其他條件，可以反推出大分子的分子量。范特霍夫因為滲透壓和化學動力學等方面的研究獲得第一屆諾貝爾化學獎。

❻ 純溶劑通過半透膜向溶液滲透的壓力叫做滲透壓為什麼不對呢

因為對於兩側水溶液濃度不同的半透膜，為了阻止水從低濃度一側滲透到高濃度一側而在高濃度一側施加的最小額外壓強稱為滲透壓。滲透壓與溶液中不能通過半透膜的微粒數目和環境溫度有關。

所謂溶液滲透壓，簡單的說，是指溶液中溶質微粒對水的吸引力。溶液滲透壓的大小取決於單位體積溶液中溶質微粒的數目：溶質微粒越多，即溶液濃度越高，對水的吸引力越大，溶液滲透壓越高；反過來，溶質微粒越少，即溶液濃度越低，對水的吸引力越弱，溶液滲透壓越低。

即與無機鹽、蛋白質的含量有關。在組成細胞外液的各種無機鹽離子中，含量上佔有明顯優勢的是Na+和Cl-，細胞外液滲透壓的90%以上來源於Na+和Cl-。在37℃時，人的血漿滲透壓約為770kPa，相當於細胞內液的滲透壓。

由於平衡滲透壓遵循理想氣體定律（稀溶液中忽略溶質分子的相互作用），這個數學推導過程在這里省略，最後可以得出范特霍夫關系：π=cRT（或π=kTN/V；N/V為分子數密度），從公式可知溶液的滲透壓只由溶質的分子數決定，因而滲透壓也是溶液的依數性質。這個關系給出的不是真正的壓強，而是阻止滲透流可能需要的壓強，即系統達到平衡所需要的壓強差。

❼ 用「半透膜」能製造出永動機嗎

牛頓上你身了吧，我支持你，試一試

❽ 半透膜是「麥克斯韋妖」嗎

關鍵只在一抄點，嚴格的「麥克襲斯韋妖」是被設想成在一個封閉系統之中的、憑自身的能力使速度大小不同的分子分開的精靈，經過幾代科學家的努力，已經知道這是不可能的事情。而實驗室中的半透膜並不具備這種封閉條件：沒有物質也沒有能量交換（意味著你甚至不能看見它！）

❾ 永動機新方案——高二生物半透膜應用

有問題。
注意，燒杯中的水進入半透膜後，半透膜內的溶液已經被稀釋了，等他重新流到燒杯裡面時，也帶出了一部分的溶液，這樣不要過多久就會達到平衡，就停下來了。

❿ Ⅰ：從①滲析、②聚沉、③丁達爾效應 ④凝膠、⑤布朗運動、⑥電泳．中選出適當的序號填入下列每小題後面

Ⅰ（1）膠粒不能透過半透膜，離子能透過，可用滲析提純膠體，故答案為：①．
（2）肥皂水的分散系為膠體，有丁達爾效應，故答案為：③；
（3）Fe（OH）₃膠體遇到（NH₄）₂SO₄發生聚沉，故答案為：②；
（4）膠粒在電場的作用下，做定向運動，這種現象稱為電泳，可用來除塵，故答案為：⑥；
Ⅱ根據阿伏加德羅定律定律，相同條件下，相同體積的任何氣體都含有相同的數目的粒子，
則同溫同壓下，同體積的氣體物質的量相同，根據m=n?M可知，
氣體的質量之比等於相對分子質量之比，所以同溫同壓下，同體積的氨氣和硫化氫氣體（H₂S）的質量比為17：34=1：2；
設氨和硫化氫氣體的質量分別為34g，則n（NH₃）=

34g

17g/mol

=2mol，n（H₂S）=1mol，
相同條件下，物質的越多，氣體的體積越大，則同質量的氨和硫化氫氣體的體積比為2：1；
2molNH₃中H原子的個數為：2mol×3×N_A/mol=6N_A，
1molH₂S中H原子的個數為：1mol×2×N_A/mol=2N_A，
其中含有的氫的原子個數比為：6：2=3：1；
若二者氫原子數相等，設含有6molH原子，則
氨氣的物質的量為2mol，硫化氫的物質的量為3mol，
則體積之比為2：3．
故答案為：1：2；2：1；3：1；2：3．