这种永动机模型问题在哪?
B区底部因为压强比A区底部大,又因为半透膜只允许水分子通过,所以B区底部水分子流向A区,同时因为渗透压的原因A区上面的水分子流向B区。能否永恒流动下去?
(之前有人提过这个问题,但是因为描述不明被折叠了,我重新提一下。侵删)
这其实是一个很好的问题。这个永动机破解的关键在于,当你考虑足够大的压力差使得上下两个半透膜压力平衡有所改变时,你必须同时考虑这个压力差对浓度分布的影响。
从化学势平衡看,当压力差不可忽视时,浓度差必然也不可忽视:
比如说,海水中,海底的盐分浓度要高于海面。我们可以从简单一点的角度来看这个问题:系统在平衡态是,总是趋向于使自己的势能尽量降低。因此,当底部浓度升高的时候,中心下移,势能降低。而这部分降低的势能恰恰补充了浓度不平衡所需的额外内能。
所以说,B区底部压力较大,这是没错的,但是同时,B区底部盐的浓度也较高,因而所需的渗透压也相应更大。这就抵消掉了其压力的增高。
这个可以用热力学原理经过简单推导就计算出来。
谢邀。
这个问题确实已经有人问过了,但是我必须指出,最高赞的那个回答在解释渗透压时有疏漏!
我后来也写过回答来纠正,但是因为占坑晚、篇幅太长、可读性较差等问题,没多少人看见,这里再澄清一下这个问题。
- 为方便大家快速得到解答,我们先来看看简略版回答:
- 渗透压指的是阻碍水从低浓度流向高浓度所需的在高浓度溶液上附加的最小压强,而非迫使水从低浓度流到高浓度的一种压强。
- 渗透压不是真正的压强,而是阻止渗透需要的最小压强,即系统达到平衡所需要的最小压强差。
- 在考虑渗透时,我们比较的是溶剂的压强,而非溶液压强。
- 将溶质分子看成气体模型,进行分析,得出结论:在忽略溶质分子的密度随高度分布时,这个永动机根本无法动起来!
- 考虑溶质分子的密度随高度分布,经过分析,这个永动机势必会达到平衡态。
事实上,这个问题的分析需要进行大量理论分析,三言两语讲不清楚,要是只想看个大概,记住以下三点就够了:点赞、收藏、转发!