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下图中efg为3个半透膜

发布时间:2023-06-05 23:55:12

❶ 一个奇怪的问题 (能量守恒与渗透作用)

你的问题很有意思。答案是不会。下面将从两个角度来理解。

渗透压的微观本质在于分子的热运动倾向于使孤立系统熵(混乱度)增加,从而导致扩散现象。以导管(及溶液)为系统,假定从BC处吸入水,而没有水从FG流出,原系统和吸入的水构成的孤立系统的熵增加,这个过程可以进行,但会受到容器体积以及分子间隙的限制,如果容器绝对刚性,溶液充满,则吸入少量水后,分子间斥力增大(与渗透压平衡,有半透膜时,渗透压的方向指向容器内),吸入过程宏观终止。

有没有可能从FG中排出少量水,使分子间斥力减小,从而使吸入流出持续进行呢?问题中假定FG下方加上另一个小容器也盛有水,那样FG界面处的渗透压和BC处渗透压相等。根本不会有水从BC处吸入。FG如是如图的敞口的,那么FG处的水会蒸发一部分,从而可以不断从BC处吸水,FG处蒸发(只要空气足够干燥并流动)。

进一步有没有可能FG(敞口)中有液态的水流出,FG界面下方一旦有液态水形成,水分子就会受到渗透压的作用,实际上和FG下方加上另一个小容器也盛有水的情况一样。

现在从另一个角度来分析问题。假定BC处吸水,FG处有液态水流出,那么只要在FG的下方放置一个带有转轴的叶片,转轴连接发电机,FG流出的水冲击叶片发电,发电机输出的电流(供电动机提升重物。根据前面的假定,这个装置可以构成一个循环,冲击叶片的水流入水槽再被BC吸收,如此外界不断获得电能,能量的来源是水的温度降低,内能减少(再也没有其它可能的来源)。这明显与热力学第二定律的普朗克表述相矛盾,“不可能制造一种机器在循环动作中使一重物升高,同时使一热库冷却”。因此这一装置属于第二类永动机,是不可能实现的。

从BC吸水,FG流水实际上就是将水分子的无规则运动,变成了有规则(总体上自上而下)的运动。这样的转变如果没有外界的推动力,是不可能自己发生的,可以自发发生的是相反的过程:有规则(定向)运动自发变为无规运动。

❷ 下图表示一中间隔以半透膜(只允许水分子通过)的水槽,两侧分别加入等质量分数的葡

选A。等质量分数的溶液中根据公式C=n/V ; n=m/M,因麦芽糖的分子量比葡萄糖大在等质量的情况下葡萄糖的浓度要比麦芽糖的浓度要高,所以水向浓度高的移动得出原本液面A>B。加酶后麦芽糖全部转为葡萄糖,两边都是葡萄糖浓度相等,所以最后B侧液面上升并等于A。

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