渗透装置实验过程

1. 某同学设计了图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，记作零界面．实验开始后，长颈漏

A、水从水浓度高的地方向水浓度低的地方运输，水分子从漏斗中流版出，当进入漏权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，A正确；
B、漏斗中的水分子从漏斗中流出道烧杯中，液面应该下降，B错误；
C、烧杯中的物质浓度较高，漏斗中的水分子从漏斗中流出到烧杯中，直到进入漏斗中的水和流出的水会一样多，液面达到动态平衡，C错误，
D、液面应该下降，直到进入漏斗中的水和流出的水会一样多，液面达到动态平衡，D错误．
故选：A．

2. 实验二 达西渗透实验

1.实验目的

1)通过稳定流条件下的渗透实验，进一步加深理解线性渗透定律———达西定律。

2)加深理解渗透流速(v)、水力坡度(I)、渗透系数(K)之间的关系，并熟悉实验室测定渗透系数(K)的方法。

2.实验内容

1)了解达西渗透实验装置(图B-2、图B-3)。

2)验证达西渗透定律。

3)测定不同试样的渗透系数。

3.实验原理

在岩石空隙中，由于水头差的作用，水将沿着岩石的空隙运动。由于空隙的大小不同，水在其中运动的规律也不相同。实践证明，在自然界绝大多数情况下，地下水在岩石空隙中的运动服从线性渗透定律:

图B-2 达西仪装置图(底部进水)

水文地质学概论

式中:Q为渗透流量，m³/d或cm³/s;K为渗透系数，m/d或cm/s;ω为过水断面面积，m²或cm²;Δh为上、下游过水断面的水头差，m或cm;L为渗透途径的长度，m或cm;I为水力坡度(或称水力梯度)， ;v为渗透流速，m/d或cm/s。

利用该实验可验证达西线性渗透定律:Q=KωI或v=KI。其主要内容为:流量(Q)(或v)与水力坡度(I)的一次方成正比。在实验时多次调整水力坡度(改变水头)，看其流量(Q)(或v)的变化是否与水力坡度一次方成正比关系。

实验时，可直接测定流量(Q)、过水断面面积(ω)和水力坡度(I)，从而可求出渗透系数(K)值

室内测定渗透系数，主要采用达西仪。其实验方法有两种:①达西仪由底部供水，出水口在上部(图B-2)。实验过程中，低水头固定，调节高水头;②达西仪是由顶部供水，水流经砂柱，由下端流出(图B-3)。实验过程中，高水头固定，调节低水头，即调节排水口的高低位置。由底部供水的优点是容易排出试样中的气泡，缺点是试样易被冲动。由顶部供水的优缺点与前一种正好相反。本实训以顶部供水的达西仪为例进行介绍。

4.实验仪器及用品

1)达西仪(图B-3)。

2)量筒(500mL)1个。

3)秒表。

图B-3 达西仪装置图(顶部进水)(编号说明见图B-2)

4)捣棒。

5)试样:①砾石(粒径5～10mm);②砂(粒径0.6～0.9mm);③砂砾混合(①与②混合)样。

5.实验步骤

(1)实验前的准备工作

1)测量:分别测量金属圆筒的内径(d)，根据 计算出过水断面面积(ω)和各测压管的间距或渗透途径(L)，将所得ω、L数据填入表B-2中。

2)装样:先在金属圆筒底部金属网上装2～3cm厚的小砂石(防止细粒试样被水冲走)，再将欲实验的试样分层装入金属圆筒中，每层3～6cm厚，捣实，使其尽量接近天然状态的结构，然后自上而下进行注水(排水管2和水源5连接)，使砂逐渐饱和，但水不能超出试样层面，待饱和后，停止注水。如此继续分层装入试样并饱和，直至试样高出上测压管孔3～4cm为止，在试样上再装厚3～4cm小砾石作缓冲层，防止冲动试样。

3)调试仪器:在每次试验前，先给试样注水，使试样全部饱水(此时溢水管7有水流出)待渗流稳定后，停止注水。然后检查3个测压管中水面与金属圆筒溢水面是否保持水平，如水平，说明管内无气泡，可做实验。如不水平，说明管内有气泡，需排出。排气泡的方法是用吸耳球对准水头偏高的测压管缓慢吸水，使管内气泡和水流一起排出。用该方法使3个测压管中水面水平，此时仪器方可进行实验。

以上工作也可由实验室教师在实验课前完成。

(2)正式进行实验

1)测定水头:把水源5与排水管2分开，将排水管2放在一定高度上，打开水源5使金属圆管内产生水头差，水在试验中从上往下渗透，并经排水口流出，此时溢水管7要有水溢出(保持常水头)。当3个测压管水头稳定后，测得各测压管的水头，并计算出相邻两测压管水头差，填入表B-2中。

2)测定流量:在进行上述步骤的同时，利用秒表和量筒测量时间(t)内排水管流出的水体积，及时计算流量(Q)。连续两次，使流量的相对误差小于5%(相对误差(δ)= ，Q₁、Q₂分别为两次实验流量值，取平均值填入表B-2中。

表B-2 达西渗流实验报告表

3)按由高到低或由低到高的顺序，依次调节排水管口的高度位置，改变Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个测压管的水头管读数。重复步骤1和2，做2～4次，即完成3～5次实验，取得3～5组实验数据。

实验过程中注意:①实验过程中要及时排除气泡，并保持常水头;②为准确绘制v-I曲线，要求测点分布均匀，即流量(水头差)的变化要控制适度。

(3)资料整理

依据以上实验数据，按达西公式计算出渗透系数值，并求出其平均值，填入表B-2中。

6.实验成果

1)提交实验报告(表B-2)。

2)抄录其他小组另外两种不同试样的实验数据(有时间时，可自己动手做)。在同一坐标系内，以v(渗透流速)为纵坐标，I(水力坡度)为横坐标，绘出3种试样的v-I曲线，验证达西定律。

复习思考题

1.当试样中水未流动时，3个测压管的水头与溢水口水面保持在同一高度，为什么?

2.为什么要在测压管水头稳定后再测定流量?

3.三种试样的v-I曲线是否符合达西定律?试分析其原因。

4.比较不同试样的渗透系数(K)值，分析影响K值的因素?

5.在实验过程中为什么要保持常水头?

6.将达西仪平放或斜放进行实验时，其实验结果是否相同?为什么?

3. 某小组同学对“低温是否会影响物质的跨膜运输”进行了实验探究，实验步骤如下：①组装渗透装置两套，分别

（1）本实验是通过测定抄水分子通过膜的扩散即渗透作用速率来进行探究的．
（2）根据实验目的“低温是否会影响物质的跨膜运输”，确定此实验的自变量是渗透系统所处的不同温度环境；为了直观地表示相对速率，用漏斗玻璃管中液面高度的变化作为因变量．
（3）该实验可能的结果与结论是：若1、2两组漏斗中的液面高度相等，则低温不影响物质的跨膜运输；若1、2两组漏斗中的液面高度不相等，则低温影响物质的跨膜运输．
（4）如果上述实验结果证明了“低温能影响物质跨膜运输的速率”，那么对于活细胞来讲产生这种情况的可能原因是：
①低温会影响细胞膜的流动性，从而影响其功能；
②低温会影响呼吸酶的活性，从而影响呼吸作用释放能量的过程．
故答案为：
（1）渗透
（2）渗透系统所处的不同温度环境 漏斗玻璃管中液面高度的变化
（3）若1、2两组漏斗中的液面高度相等，则低温不影响物质的跨膜运输；若1、2两组漏斗中的液面高度不相等，则低温影响物质的跨膜运输
（若1组漏斗中的液面高于2组，则低温抑制物质的跨膜运输；若1组漏斗中的液面低于2组，则低温促进物质的跨膜运输；）
（4）①细胞膜②呼吸酶的活性

4. 渗透作用的实验说明

把蚕豆种皮（或动物膀胱膜）紧缚在漏斗上，注入蔗糖溶液，然后把整个装置浸入盛有清水的回烧杯中答，漏斗内外液面相等。由于蚕豆种皮是接近半透膜(semipermeable membrane)(即让水分子通过而蔗糖分子不能透过的一种薄膜)，所以整个装置就成为一个渗透系统。在一个渗透系统中，水的移动方向决定于半透膜两边溶液的水势高低。水势高的溶液的水，流向水势低的溶液。实质上，半透膜两边的水分子是可以自由通过的，可是清水的水势高，蔗糖溶液的水势低，从清水到蔗糖溶液的水分子比从蔗糖溶液到清水的水分子多，所以在外观上，烧杯中清水的水流入漏斗内，漏斗内的玻璃管内液面上升，静水压也开始增高。随着水分逐渐进入玻璃管内，液面越上升，静水压也越大，压迫水分从玻璃管内向烧杯移动速度就越快，膜内外水分进出速度越来越接近。最后，液面不再上升，停留不动，实质上是水分进出的速度相等，呈动态平衡。

5. 渗透现象的实验怎么做

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6. 做变水头渗透实验通常用什么渗透装置

（1）水通抄半透膜低浓度高浓度溶液扩散称渗透．（2）由题意知低温否影响物质跨膜运输进行探究A组用水浴锅加热至37℃B组烧杯外加冰块降温则自变量渗透系统所处温度环境差异变量液面高度；（3）该实验能结与结论：①若1组漏斗液面高度比2组高则说明低温影响物质跨膜运输且运输速率减慢；②2组漏斗液面高度比1组高则说明低温影响物质跨膜运输且运输速度加快；③若1、2组漏斗液面高度相同则说明低温并影响物质跨膜运输．（4）低温影响物质跨膜运输原低温抑制酶性影响呼吸作用释放能量；或者低温影响细胞膜流性影响其功能．故答案：（1）渗透 （2）渗透系统所处同环境温度 漏斗内液面高度变化（3）①若1组漏斗液面高度比2组高则说明低温影响物质跨膜运输且运输速率减慢②若2组漏斗液面高度比1组高则说明低温影响物质跨膜运输且运输速率加快③若1、2组漏斗液面高度相同则说明温度高低并影响物质跨膜运输（4）①低温影响细胞膜流性影响其功能 ②低温影响酶性影响呼吸作用释放能量程

7. 急问——渗透实验的问题

在渗透系统中来，半透膜自两边的水分子是可以自由通过的，可是低浓度蔗糖溶液的水势高，高浓度蔗糖溶液的水势低，从低浓度蔗糖溶液到高浓度蔗糖溶液的水分子比从高浓度蔗糖溶液到低浓度蔗糖溶液的水分子多，所以在外观上，漏斗内的玻璃管内液面上升，同时玻璃管内静水压也开始增高。随着水分逐渐进入玻璃管内，液面越上升，静水压也越大，压迫水分子从玻璃管内向烧杯移动速度就越快，膜内外水分子进出速度越来越接近。最后，即使漏斗内的溶液浓度仍大于烧杯内的溶液浓度，玻璃管的液面也不再上升了，实质上是水分子进出的速度相等，呈动态平衡。

8. 某同学设计了如图l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，

怎么了呀，需要帮忙？

9. 胶体金渗透法是什么反应原理 ,实验步骤是怎样的

胶体金是由氯金酸(HAuCl4)在还原剂如白磷、抗坏血酸、枸橼酸钠、鞣酸等作用下，可聚合成一定大小的金颗粒，并由于静电作用成为一种稳定的胶体状态，形成带负电的疏水胶溶液，由于静电作用而成为稳定的胶体状态，故称胶体金。胶体金在弱碱环境下带负电荷，可与蛋白质分子的正电荷基团形成牢固的结合，由于这种结合是静电结合，所以不影响蛋白质的生物特性。 胶体金除了与蛋白质结合以外，还可以与许多其它生物大分子结合，如SPA、PHA、ConA等。 由于胶体金具备这个特性，所以常用来检测，所以成为了一种检测方法，用胶体金法命名。比如 吗啡检测试纸（胶体金法）的原理：本品采用胶体金免疫层析技术，将吗啡抗原包被在硝酸纤维薄膜上，在玻璃纤维上包被胶体金标记的特异性抗体。在检测时，如样本中没有吗啡或其代谢产物存在，胶体金标记的特异性抗体与膜区抗原结合形成两条红线（一条反应线T，一条质控线C），表明检测结果为阴性；如样本中存在吗啡或其代谢产物，而且浓度高于检测水平（300ng/ml）时，毒品分子就与胶体金标记的抗体竞争结合，从而阻止胶体金标记的抗体与膜区抗原结合，使其对应的红色反应线消失，仅出现一条红色的质控线，表明检测结果为阳性。