❶ 一個奇怪的問題 (能量守恆與滲透作用)
你的問題很有意思。答案是不會。下面將從兩個角度來理解。
滲透壓的微觀本質在於分子的熱運動傾向於使孤立系統熵(混亂度)增加,從而導致擴散現象。以導管(及溶液)為系統,假定從BC處吸入水,而沒有水從FG流出,原系統和吸入的水構成的孤立系統的熵增加,這個過程可以進行,但會受到容器體積以及分子間隙的限制,如果容器絕對剛性,溶液充滿,則吸入少量水後,分子間斥力增大(與滲透壓平衡,有半透膜時,滲透壓的方向指向容器內),吸入過程宏觀終止。
有沒有可能從FG中排出少量水,使分子間斥力減小,從而使吸入流出持續進行呢?問題中假定FG下方加上另一個小容器也盛有水,那樣FG界面處的滲透壓和BC處滲透壓相等。根本不會有水從BC處吸入。FG如是如圖的敞口的,那麼FG處的水會蒸發一部分,從而可以不斷從BC處吸水,FG處蒸發(只要空氣足夠乾燥並流動)。
進一步有沒有可能FG(敞口)中有液態的水流出,FG界面下方一旦有液態水形成,水分子就會受到滲透壓的作用,實際上和FG下方加上另一個小容器也盛有水的情況一樣。
現在從另一個角度來分析問題。假定BC處吸水,FG處有液態水流出,那麼只要在FG的下方放置一個帶有轉軸的葉片,轉軸連接發電機,FG流出的水沖擊葉片發電,發電機輸出的電流(供電動機提升重物。根據前面的假定,這個裝置可以構成一個循環,沖擊葉片的水流入水槽再被BC吸收,如此外界不斷獲得電能,能量的來源是水的溫度降低,內能減少(再也沒有其它可能的來源)。這明顯與熱力學第二定律的普朗克表述相矛盾,「不可能製造一種機器在循環動作中使一重物升高,同時使一熱庫冷卻」。因此這一裝置屬於第二類永動機,是不可能實現的。
從BC吸水,FG流水實際上就是將水分子的無規則運動,變成了有規則(總體上自上而下)的運動。這樣的轉變如果沒有外界的推動力,是不可能自己發生的,可以自發發生的是相反的過程:有規則(定向)運動自發變為無規運動。
❷ 下圖表示一中間隔以半透膜(只允許水分子通過)的水槽,兩側分別加入等質量分數的葡
選A。等質量分數的溶液中根據公式C=n/V ; n=m/M,因麥芽糖的分子量比葡萄糖大在等質量的情況下葡萄糖的濃度要比麥芽糖的濃度要高,所以水向濃度高的移動得出原本液面A>B。加酶後麥芽糖全部轉為葡萄糖,兩邊都是葡萄糖濃度相等,所以最後B側液面上升並等於A。