❶ 达西渗流实验中为什么在测压管稳定后测流量
达西渗流定律流体在多孔介质内运动的基本规律,也是从宏观角度描述渗流过程的统计规律,这个定律是1856年法国水利工程师达西为解决水的净化问题从大量实验中总结出来的。
达西在1856年通过了大量的实验研究,总结得出渗流能量损失与渗流速度之间的关系,即达西定律。
达西定律:
渗流的达西定律
渗流的达西定律
达西实验装置如图所示。圆筒横断面积为A,其中充填均匀的砂粒,砂层厚度为l,由金属网支托。水由稳压水箱经水管A流入圆筒中,再经砂层渗滤后由出水管B流出。其流量由量筒C量测,在砂层上下两端装测压管以量测渗流的水头损失。由于渗流流速极小,所以流速水头可以忽略不计,总水头可用测压管水头来表示,水力坡度可以用测压管坡度来表示:
达西分析了大量实验资料,得到圆筒内的渗流量Q与圆筒横断面积A和水力坡度J成正比,并和砂层的透水性能有关。达西建立的基本关系为:Q=kAJ,也可以写成V=Q/A=kJ,式中 k为渗流系数,反映了土壤的透水性能。
实验发现,随着雷诺数Re的增加,多孔介质(砂层)中的流动状态经历三个区域:①线性层流区:粘性力占优势,达西定律成立,上限约在Re=10左右;②非线性层流区(过渡区):为主要被惯性力制约的层流,达西定律不成立,上限约在Re=100左右,在上限附近开始有层流到湍流的过渡;③湍流区:惯性力占优势,达西定律不成立。由此可见,从上限雷诺数方面偏离达西定律与层流到湍流的过渡不是完全等价的。
在渗流速度很低时,流体与介质间的表面分子力作用显得更为重要。部分液体的滞流现象使孔隙度发生变化,从而引起渗透率的相应变化。实验表明,这时孔隙度和渗透率均随渗流速度的增加而增加,速度到某一临界值后不再变化,因此不遵循达西定律。
在雷诺数大于上限Re数的情况下,应该用“渗流的二项式定律”代替达西定律,即式中A、B为决定于流体和介质性质的常数。在雷诺数小于下限Re数情况下,非线性渗流定律的一般形式可写为:
式中f(J)为小雷诺数情况下渗透率随水力坡度的变化函数关系,由实验确定。
以上主要是单相流体达西渗流定律;对于多相流体,达西定律对每一相仍然成立,只需将渗透率修正为该相的相渗透率即可。
❷ 为探究膜的透性,设计了如图所示的实验装置
(1)根据题意,三种溶液的浓度高低顺序为溶液丙>溶液甲>溶液乙,那么溶液水势高低顺序为溶液乙>溶液甲>溶液丙.对于E、F、G三个小袋来说,半透膜外侧溶液浓度都大于半透膜内侧溶液浓度,三个小袋都会通过渗透作用向外散失水分,因此,e、f、g三支小玻璃管内的液面都会下降.再比较F、G两个小袋,虽然二者内含溶液都是乙溶液,浓度大小相同,袋外溶液都是丙溶液,浓度也相同.但是,由于G小袋体积大于F小袋,所以在相同时间内G小袋向外散失水分更多一些,g玻管中液面下降更快,下降幅度比f玻管更大.因此,几分钟后,3支小玻璃管中的现象是液面都下降,下降程度g管>f管>e管.
(2)对比分析e、f小玻璃管中的现象,可知实验的自变量是溶液浓度,分别为质量浓度为0.2g/mL、0.1g/mL的蔗糖溶液.
(3)该实验说明了水分能通过半透膜从浓度低的一侧向浓度高的一侧扩散,浓度差越大扩散速度越快.
(4)若将两组这样的装置,一组放于37℃的恒温箱中,一组放于0℃的恒温箱中,几分钟后观察,由于温度影响物质跨膜运输的速率,所以两装置中e玻璃管中的液面都下降,但放于37℃恒温箱中的较放于0℃恒温箱中的下降程度大.
故答案为:
(1)液面都下降,下降程度g管>f管>e管
(2)溶液浓度
(3)水分能通过半透膜从浓度低的一侧向浓度高的一侧扩散,浓度差越大扩散速度越快
(4)两装置中e玻璃管的液面都下降,放于37℃恒温箱中的较放于0℃恒温箱中的下降程度大 温度影响物质跨膜运输的速率
❸ (4014威海一模)某同学设计渗透装置如图所示(开始时状态),烧杯中盛放有蒸馏水,图中猪膀胱膜允许单
AB、长颈漏斗中先装入蔗糖溶液,由于蔗糖不能通过猪膀胱膜,导致漏斗液面上升版;加入蔗糖酶权后,发生水解反应,生成很多葡萄糖和果糖,漏斗中分子变多,而单糖分子进入烧杯需要一定大时间,所以液面应该继续上升后再下降,A错误,B正确;
C、由于半透膜只允许单糖通过,蔗糖分子属于二糖,不能通过半透膜,因此烧杯中不可以检测出蔗糖,C错误;
四、蔗糖水解大产物只有葡萄糖和果糖,蔗糖酶是蛋白质,不能通过猪膀胱膜,因此烧杯中不能检测出蔗糖酶,四错误.
故选:B.
❹ 图甲和图乙为两个渗透装置,ac为一定浓度的蔗糖溶液初试状态时蔗糖溶液浓度为d
(1)原生质层细胞液0.3 g/mL蔗糖溶液细胞壁是全透性的(2)a>b>c(或b>a>c)如下图
❺ 某同学设计了如图Ⅰ所示的渗透作用实验装置,实验开始时长颈漏斗内外液面平齐,记为零液面.实验开始后,
A、OA段液面不段上升的直接原因是相同时间内从漏斗进入烧杯中的水少专于从烧杯进入漏斗内的水属的量,A错误;
B、AB段液面不再上升的直接原因是相同时间内从漏斗进入烧杯中的水与从烧杯进入漏斗内的水的量相同,B错误;
C、OA段液面不段上升的直接原因是相同时间内从烧杯进入漏斗内的水的量多于于从漏斗进入烧杯中的水,C错误;
D、AB段液面不再上升的直接原因是相同时间内从漏斗进入烧杯中的水与从烧杯进入漏斗内的水的量相同,D正确.
故选:D
❻ 某渗透装置如图所示,烧杯中盛放有蒸馏水,图中猪膀胱膜允许单糖透过.倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液,
1、由题意知,漏斗内的溶液是蔗糖溶液,烧杯内是蒸馏水,由于漏斗内的溶版液的渗透压高权,水分子从烧杯进入漏斗,是漏斗中的液面升高;
2、加入蔗糖酶后,1分子蔗糖水解形成1分子葡萄糖和1分子果糖,使物质的量的浓度升高,渗透压升高,水分子又从烧杯进入漏斗,漏斗侧液面又升高;
3、由题意知,葡萄糖分子和果糖能透过半透膜,因此由于葡萄糖分子和蔗糖通过半透膜进入烧杯,漏斗内液面下降.
故选:D.
❼ 某同学制作了如图1所示的渗透作用装置
水从水浓度高的地方向水浓度低的地方运输,烧杯中为蒸馏水,漏斗中为蔗糖溶液,因版此最开始时,水分子进权入漏斗的量大于流出的量,当进入漏斗中的水和流出的水一样多时,达到动态平衡时,液面几乎不动,故长颈漏斗内部液面的变化趋势是先升高后维持在一定数值.
故选:B.
❽ 如图为研究渗透作用的实验装置,请回答下列问题:(1)漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓
(1)分析题图的渗透装置可知,一段时间后,漏斗内的液面上升,说明水分从烧杯进入漏斗,因此漏斗内溶液(S1)的浓度大于漏斗外溶液(S2)的浓度.
(2)成熟的植物细胞的原生质层相当于渗透装置中的半透膜;二者的不同在于原生质层的选择透过性具有生物活性,半透膜无生物活性.
(3)①由于蔗糖分大,不能穿过半透膜,因此装置X出现液面差;K+和NO3-小,可以穿过半透膜,因此Y装置不会出现液面差.
②由于0.3g/mL的蔗糖溶液和等渗的KNO3溶液都大于细胞液的浓度,细胞通过渗透作用失水,因此都会发生质壁分离现象.
(4)由于原生质层能主动吸收K+和NO3-,使细胞液浓度增加,当细胞液浓度大于外界溶液浓度时,细胞会通过渗透作用吸水,因此发生质壁分离复原的现象;最能体现两种膜功能差异的实验现象是KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原.
(5)洋葱在高中生物实验中可以作为多个实验的实验材料,如洋葱根尖--观察植物细胞的有丝分裂,洋葱根尖--低温诱导染色体数目的变化;洋葱鳞片叶内表皮--观察DNA和RNA在细胞中的分布;洋葱绿色(管状)叶--叶绿体中色素的提取和分离(或观察叶绿体);白色洋葱--检测生物组织中的还原糖(或DNA的粗提取与鉴定);紫色洋葱鳞片叶外表皮--观察质壁分离和复原等.
故答案应为:
(1)S1>S2
(2)原生质层原生质层能主动转运有关物质而半透膜不能(或原生质具有选择透过性)
(3)①X②(发生)质壁分离
(4)KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原
(5)洋葱根尖--低温诱导染色体数目的变化 洋葱鳞片叶内表皮--观察DNA和RNA在细胞中的分布
❾ 如图为研究渗透作用的实验装置,漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2),漏斗内外起始液面一致.渗透平衡时
A、制若S1、S2分别是不同浓度的蔗糖溶液,渗透平衡时的液面差为△h,S1浓度大于S2的浓度,A正确;
B、若S1、S2分别是不同浓度的蔗糖溶液,渗透平衡时的液面差为△h,S1浓度大于S2的浓度,B错误;
C、半透膜允许K+、NO3-通过,渗透平衡时,液面差为0,S1浓度等于S2的浓度,C错误;
D、半透膜允许K+、NO3-通过,渗透平衡时,液面差为0,S1浓度等于S2的浓度,D错误.
故选:A.
❿ 如图为研究渗透作用的实验装置,实验所用半透膜为玻璃纸,请回答下列问题:(1)漏斗内溶液(S1)和漏斗
(1)一般两侧溶液的浓度并不相等,因为液面高的一侧形成的静水压,会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散,故两者浓度关系仍是S1>S2.
(2)图中半透膜模拟成熟植物细胞的原生质层,从功能上,半透膜只是利用孔径大小控制物质进出;原生质层是选择透过性膜,靠能量和载体控制物质出入,具有生物活性,可以完成逆浓度梯度的主动运输,原生质层由细胞膜和液泡膜以及这两层膜之间的细胞质构成.
(3)①蔗糖分子不能通过半透膜,而KNO3能够通过半透膜,渗透平衡时装置X能出现液面差,装置Y不能出现液面差.故渗透平衡时,X漏斗内的液面高于烧杯里的液面,Y漏斗内的液面等于烧杯里的液面.
②观察洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离和复原现象,选洁净的载玻片分别编号,在载玻片中央分别滴加蒸馏水,制作临时装片后观察洋葱表皮细胞的初始状态.用低倍显微镜观察到整个细胞呈现紫色,原因是紫色物质存在于占据了细胞大部分空间的液泡中.
③蔗糖分子不能透过原生质层,蔗糖溶液中的细胞质壁分离后不会自动复原,KNO3能被细胞吸收,导致细胞液和外界溶液的浓度差被消除,从而发生质壁分离自动复原的现象.
(4)上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是KNO3溶液中的植物细胞质壁分离后会自动复原.
故答案为:
(1)S1>S2
(2)原生质层细胞膜和液泡膜以及这两层膜之间的细胞质
(3)①高于等于
②蒸馏水中央液泡
③发生质壁分离质壁分离后会自动复原
(4)KNO3溶液中的植物细胞质壁分离后会自动复原