Осмос наблюдается, когда два раствора различной концентрации (или раствор и чистый растворитель) разделены полупроницаемой перегородкой – мембраной. Полупроницаемой она называется потому, что молекулы растворителя через такую мембрану проходят, тогда, как растворенное соединение ею задерживается. В результате устанавливается направленный поток молекул растворителя из области, где раствор менее концентрированный (молекул растворителя больше), туда, где раствор более концентрированный (там молекул растворителя меньше).После Нолле было проведено много подобных экспериментов. Они интересовали главным образом биологов.Объяснение осмоса.Что происходит при растворении какого-нибудь вещества в растворителе? Молекулы вещества проникают в растворитель, а молекулы растворителя - в область, занятую раствором. Такая взаимная диффузия (проникновение) и приводит к выравниванию концентраций растворённого вещества и растворителя по всему объёму. Теперь представим себе ситуацию, при которой раствор и чистый растворитель разделены полупроницаемой перегородкой - она пропускает молекулы растворителя, но не пропускает молекулы растворённого вещества. Очевидно, что в этом случае выравнивание концентраций может происходить только за счёт односторонней диффузии растворителя. Молекулы растворителя будут перемещаться через мембрану из менее концентрированного раствора в более концентрированный, вызывая в последнем повышение уровня жидкости.
Другими словами можно сказать, что растворитель проникает в раствор под действием сил так называемого осмотического давления. Как только гидростатическое давление столба уравновесит осмотическое давление, процесс прекратится.
Чтобы говорить об осмосе, необходимы три основных условия:
– растворенное в воде вещество
– наличие (или возникновение) полупроницаемой мембраны
– источник воды (растворителя).
Установка для наблюдения явления осмоса
Для демонстрации явления осмоса используется установка, схематически показанная на рис. 2. Главной частью установки является стеклянная колба 1 объемом 0,1 – 0,15 литра, имеющая вид «колокольчика» и закрытая с одной стороны полупроницаемой мембраной 2 из органического целлофана. Края целлофана закрепляются нитками 3 на «юбочке» колокольчика. Колба полностью заполняется подкрашенным раствором сахара 4 (5-10 чайных ложек на литр воды, краситель любой) и плотно закрывается резиновой пробкой 5 нижней, в которую вставлена толстостенная стеклянная трубка длиной 25 – 30 см с внутренним диаметром 1 – 1,5 мм. На трубку надевается небольшое цветное резиновое кольцо 7, показывающее начальный уровень жидкости в трубке. Вторая резиновая пробка 5, надетая на трубку, служит для закрепления всей системы на лабораторном штативе 8. Стеклянная колба с подкрашенным раствором сахара погружается примерно до уровня нижней пробки в стакан с водой 9, стоящий на деревянной подставке 10. Демонстрация явления осмоса на этой установке, при комнатной температуре, будет эффектной, если выполнить ряд условий. Во-первых, в качестве полупроницаемой мембраны хорошо подходит органический целлофан. Такой целлофан при деформации издает характерный хруст, а после смачивания слегка растягивается. Во-вторых, должно быть полностью исключено проникновение раствора в растворитель. Для этого места контакта целлофана и пробки со стеклянной колбой промазывают вазелином или герметиком. Перед закреплением целлофана на колбе он должен быть смочен водой, чтобы находиться в растянутом состоянии. В-третьих, после того как раствор налит в колбу «под горлышко», необходимо выдержать несколько минут для того, чтобы целлофан со стороны раствора успел намокнуть и слегка прогнуться под тяжестью раствора. Этим исключается его дальнейшая деформация и увеличение вследствие этого объема колбы в начале опыта. Начальный уровень раствора в колбе должен быть таким, чтобы после герметизации колбы пробкой уровень раствора в трубке оказался чуть выше пробки. После этого вся система крепится на штативе за верхнюю пробку в вертикальном положении. Расстояние от дна колбы до основания штатива лучше оставить достаточно большим, чтобы можно было снизу подвести стакан с водой, не трогая раннее закрепленную систему. Если утечка раствора незначительна, то на нее можно не обращать внимания, т. к. эксперимент носит характер качественной демонстрации эффекта. Для большей наглядности демонстрации за трубкой помещают белый матовый экран и подсвечивают трубку.
Полупроницаемая мембрана
Полупроницаемой мембраной называется плёнка, пропускающая молекулы растворителя и не пропускающая молекулы растворённого вещества. Пфеффер смачивал сосуды водой, наполнял их растворами гексацианоферрата (III) калия (красной кровяной соли) K3Fe(CN)6 и погружал в раствор медного купороса. При этом в порах сосуда образовывались полупроницаемые мембраны из гексацианоферрата меди Cu3[K3Fe(CN)6]2.
Відповідь:
Ускорение точки есть производная от скорости по времени
или вторая производная от радиус-вектора по времени:
a = dv/dt = d2
r/dt
2
(1.3)
При решении задач кинематики уравнения (1.1) – (1.3) используются в скалярной форме. Чтобы осуществить такой перевод,
следует определить, какой из видов движения (прямолинейное,
криволинейное, вращательное) рассматривается в данной конкретной задаче. Рассмотрим особенности использования уравнений (1.1) – (1.3) для каждого на этих видов движения.
Прямолинейное движение. В этом случае координатную ось
целесообразно выбрать в направлении движения, а положение
точки характеризовать координатой х, равной расстоянию движущейся точки от начала отсчета. Кинематическое уравнение (1)
примет вид:
x = x (t) (1.4)
Мгновенная скорость
v = dx / dt (1.5)
Мгновенное ускорение
a = dv / dt = d2
x / dt
2
(1.6)
Уравнение равномерного движения
x = x0 + vt, (1.7)
или при x0 = 0 x = vt. (1.8)
Уравнение равнопеременного движения
x = x0 + v0t + at2
/2 (1.9)
где x0 – расстояние от движущейся точки до начала отсчета в момент времени t = 0, v0 – скорость точки в этот момент времени.
Скорость равнопеременного движения
v = v0 + at (1.10)
Исключая время из (1.9) и (1.10), можно получить:
2ax = v2
- v0
2
. (1.11)
Криволинейное движение. Для задания движения точки в
этом случае можно пользоваться двумя В одном из них
указывается траектория точки и уравнение движения точки по
кривой:
S = S ( t ) (1.12)
При этом мгновенная скорость выражается так же, как и в случае прямолинейного движения:
v = dS / dt, (1.13)
а направление мгновенной скорости в каждой точке траектории
совпадает с направлением касательной к траектории в этой же
точке.
Для нахождения мгновенного ускорения a его рассматривают
состоящим из двух составляющих:
тангенциального ускорения aτ, характеризующего изменение
скорости по модулю и направленного по касательной к траектории: aτ = dv / dt, (1.14)
нормального ускорения an, характеризующего изменение
скорости по направлению и направленного к центру кривизны
траектории an = v2 / R (1.15)
где R радиус кривизны траектории. Полное ускорение
a = an + aτ или a = √ an
2
+ aτ
2
. (1.16)
При другом описания криволинейного движения указываются уравнения движения точки, выражающие зависимость
координат точки от времени. В случае плоского движения достаточно указать два уравнения:
x = x (t), y = y (t) (1.17)
Уравнение траектории у = y(x) в этом случае находится исключением времени из уравнений (1.17). Проекции скорости
на оси координат
vx = dx / dt, vy = dy / dt. (1.18)
Полная скорость выражается через проекции соотношением:
v = √ vx
2
+ vy
2
. (1.19)
Проекции полного ускорения на оси координат
ax = dvx / dt = d2
x / dt
2
, ay = dvy / dt = d2y / dt
2
. (1.20)
Полное ускорение
a = √ ax
2
+ ay
2
. (1.21))
Вращательное движение вокруг неподвижной оси
Любая точка вращающегося тела описывает окружность в
плоскости, перпендикулярной оси вращения. Поворот радиусвектора точки за время t определяет угол поворота φ всего тела.
Зависимость φ от t называется кинематическим уравнением
враще-ния: φ = φ (t).
(1.22)
Мгновенная угловая скорость
ω = dφ / dt. (1.23)
Мгновенное угловое ускорение
ε = dω / dt = d2
φ / dt
2
. (1.24)
Уравнения равномерного вращения
φ = ωt; ω = const; ε = 0. (1.25)
Уравнения равнопеременного вращения
φ = ω0t + εt
2
/2. (1.26)
Угловая скорость равнопеременного вращения
ω = ω0 + εt. (1.27)
Исключив время из уравнений (1.26) и (1.27), можно получить:
2εφ = ω2
- ω0
2
. (1.28)
Следует отметить, что формулы (1.22)–(1.28) аналогичны формулам (1.4)–(1.11) для прямолинейного движения точки.
Связь между линейными и угловыми величинами выражается
формулами: длина пути (дуги), пройденного точкой,
S = φR, (1.29)
где φ – угол поворота тела; R – радиус вращения тoчки.
Линейная скорость точки v = ωR. (1.30)
Ускорения точки aτ = εR, (1.31)
an = ω2
R. (1.32)
Приведенные выше соотношения дают возможность по известному закону движения рассчитать и построить траекторию движения тела, найти скорость и ускорение. Если же известны ускорение или скорость как функции времени и начальные условия, то
можно найти закон движения тела.
Пояснення:
10⁵ Дж/К
Объяснение:
Изменение энтропии через теплоту:
Отсюда приращение энтропии:
Для нагревания теплота через температуру:
Подставляем числа:
ΔS = 4.19*10³*20*1.2=10⁵ Дж/К