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AP 生物/实验 1. 扩散和渗透

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低熵和高熵。对于任何系统的任何状态,都存在一个数字来描述其混乱程度,该数字称为熵。任何自发过程都会增加系统的熵(如第二定律所述)。
扩散
分子从高浓度区域向低浓度区域的运动。例如,如果在一个房间的一侧喷洒一瓶空气清新剂,最终可以在房间的另一侧闻到香味。空气清新剂从高浓度区域(最初喷洒的地方)扩散到低浓度区域(房间的其余部分)。最终,将达到平衡,浓度在整个房间内将是均匀的,并且不会有分子的净运动。
渗透
扩散的一种特殊情况,其中水将穿过选择性渗透膜(允许某些分子通过,但不允许所有分子通过)扩散。水将从较高水浓度区域(低溶质浓度)扩散到较低水浓度区域(高溶质浓度)。

水势是溶液中水自由能的量度。水将始终从较高水势区域(更多水分子)流向较低水势区域(较少水分子)。水势受两个因素的影响,即溶质的添加和物理压力。在本实验中,我们将研究模型膜系统中的扩散和渗透过程,并研究溶质浓度对与活植物组织相关的水势的影响。

水势
是水相对于脏水的势能。它由公式Ψ = Ψp + Ψs 定义,其中
  • Ψ 是总水势
  • Ψp 是溶液的压力势
  • Ψs 是溶液的溶质势

渗透和扩散是研究生物体如何维持稳态,尤其是电解质和水分平衡中最重要的两个过程。这个 AP 实验试图使用透析袋来演示渗透过程。

预期结果和分析

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由于透析袋中只含有葡萄糖和淀粉,葡萄糖会扩散,并且在最初为蒸馏水的杯子中存在葡萄糖,而淀粉不存在。这是因为选择性渗透的透析袋,细胞膜,只允许小分子,如葡萄糖和水通过,但不允许像淀粉这样的大多糖通过。

扩散是指粒子从高浓度区域移动到低浓度区域。当一个人将几个紧密地堆放在房间里的球体打开通往相邻房间的门时,可以看到扩散的影响。这些球体将逐渐滑入另一个房间。由于扩散,由于房间的球体浓度很高,而新房间的球体浓度很低,因此球体扩散到两个房间中。关于扩散,另一个重要的信息是它是被动的,这意味着它不需要能量。另一方面,渗透与扩散完全相同,只是在渗透中,被扩散的物质是水,而扩散则不含特定物质。在植物中可以看到渗透的一个例子,当一个人将水倒入植物中时,植物变得膨胀。这是因为植物内部的水浓度较低,所以水会扩散到植物中。像扩散一样,渗透也是被动的。

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