Ciśnienie hydrostatyczne a ciśnienie osmotyczne
Nacisk definiuje się jako siłę na jednostkę powierzchni przyłożoną w kierunku prostopadłym do obiektu. Ciśnienie hydrostatyczne to ciśnienie wywierane przez punkt wewnątrz płynu. Ciśnienie osmotyczne to ciśnienie potrzebne do zatrzymania przepływu płynu przez półprzepuszczalną membranę. Koncepcje te odgrywają istotną rolę w dziedzinach takich jak hydrostatyka, biologia, nauka o roślinach i wielu innych dziedzinach. Aby osiągnąć sukces w takich dziedzinach, niezbędne jest jasne zrozumienie tych pojęć. W tym artykule omówimy, czym jest ciśnienie osmotyczne i ciśnienie hydrostatyczne, definicje tych dwóch, podobieństwa między ciśnieniem hydrostatycznym a ciśnieniem osmotycznym i wreszcie różnica między ciśnieniem osmotycznym a ciśnieniem hydrostatycznym.
Co to jest ciśnienie hydrostatyczne?
Ciśnienie płynu statycznego jest równe ciężarowi kolumny płynu powyżej punktu, w którym mierzone jest ciśnienie. Dlatego ciśnienie płynu statycznego (nie płynącego) zależy tylko od gęstości płynu, przyspieszenia grawitacyjnego, ciśnienia atmosferycznego i wysokości cieczy nad punktem pomiaru ciśnienia. Ciśnienie można również zdefiniować jako siłę wywieraną przez zderzenia cząstek. W tym sensie ciśnienie można obliczyć za pomocą molekularnej teorii kinetycznej gazów i równania gazowego. Termin „hydro” oznacza wodę, a termin „statyczny” oznacza niezmienny. Oznacza to, że ciśnienie hydrostatyczne to ciśnienie nie płynącej wody. Jednak dotyczy to również wszelkich płynów, w tym gazów. Ponieważ ciśnienie hydrostatyczne jest wagą kolumny płynu powyżej mierzonego punktu, można je sformułować za pomocą P=hdg, gdzie P jest ciśnieniem hydrostatycznym, h jest wysokością powierzchni płynu od mierzonego punktu, d jest gęstością płynu, a g jest przyspieszeniem grawitacyjnym. Całkowite ciśnienie na mierzonym punkcie jest sumą ciśnienia hydrostatycznego i ciśnienia zewnętrznego (tj. atmosferycznego) na powierzchni cieczy.
Co to jest ciśnienie osmotyczne?
Gdy dwa roztwory o różnych stężeniach substancji rozpuszczonej są rozdzielone przez półprzepuszczalną membranę, rozpuszczalnik po stronie o niskim stężeniu ma tendencję do przemieszczania się na stronę o wysokim stężeniu. Wyobraź sobie balon wykonany z półprzepuszczalnej membrany wypełnionej roztworem o wysokim stężeniu zanurzonym w nisko stężonym rozpuszczalniku. Rozpuszczalnik przeniesie się do wnętrza membrany. Spowoduje to wzrost ciśnienia wewnątrz membrany. To podwyższone ciśnienie jest znane jako ciśnienie osmotyczne układu. Jest to istotny mechanizm przenoszenia wody do wnętrza komórek. Bez tego mechanizmu nawet drzewa nie przetrwają. Odwrotność ciśnienia osmotycznego jest znana jako potencjał wody, co oznacza tendencję rozpuszczalnika do pozostawania w roztworze. Im wyższe ciśnienie osmotyczne, tym niższy będzie potencjał wody.
Jaka jest różnica między ciśnieniem hydrostatycznym a ciśnieniem osmotycznym?
• Ciśnienie hydrostatyczne obserwuje się w każdym płynie, który się nie porusza. Ciśnienie osmotyczne występuje tylko w określonych systemach, w których roztwór i rozpuszczalnik są oddzielone półprzepuszczalną membraną.
• Ciśnienie osmotyczne nie może wystąpić tylko w przypadku czystego płynu. Do uzyskania ciśnienia osmotycznego potrzebne są dwa różne stężone roztwory. Ciśnienie hydrostatyczne może wystąpić tylko z jednym płynem.
