Υδροστατική πίεση έναντι ωσμωτικής πίεσης
Πίεση ορίζεται ως η δύναμη ανά μονάδα επιφάνειας που εφαρμόζεται σε κατεύθυνση κάθετη στο αντικείμενο. Η υδροστατική πίεση είναι η πίεση που υφίσταται ένα σημείο μέσα στο υγρό. Η ωσμωτική πίεση είναι η πίεση που απαιτείται για να σταματήσει η μεταφορά υγρού μιας ημιπερατής μεμβράνης. Αυτές οι έννοιες παίζουν ζωτικό ρόλο σε τομείς όπως η υδροστατική, η βιολογία, οι φυτοεπιστήμες και πολλά άλλα πεδία. Είναι ζωτικής σημασίας να έχουμε σαφή κατανόηση αυτών των εννοιών προκειμένου να διαπρέψουμε σε τέτοιους τομείς. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τι είναι η οσμωτική πίεση και η υδροστατική πίεση, οι ορισμοί αυτών των δύο, οι ομοιότητες μεταξύ της υδροστατικής και της οσμωτικής πίεσης και τέλος η διαφορά μεταξύ της οσμωτικής πίεσης και της υδροστατικής πίεσης.
Τι είναι η υδροστατική πίεση;
Η πίεση ενός στατικού ρευστού είναι ίση με το βάρος της στήλης ρευστού πάνω από το σημείο μέτρησης της πίεσης. Επομένως, η πίεση ενός στατικού (μη ρέοντος) ρευστού εξαρτάται μόνο από την πυκνότητα του ρευστού, τη βαρυτική επιτάχυνση, την ατμοσφαιρική πίεση και το ύψος του υγρού πάνω από το σημείο μέτρησης της πίεσης. Η πίεση μπορεί επίσης να οριστεί ως η δύναμη που ασκείται από τις συγκρούσεις σωματιδίων. Με αυτή την έννοια, η πίεση μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τη μοριακή κινητική θεωρία των αερίων και την εξίσωση αερίων. Ο όρος «hydro» σημαίνει νερό και ο όρος «στατικός» σημαίνει μη μεταβαλλόμενο. Αυτό σημαίνει ότι η υδροστατική πίεση είναι η πίεση του νερού που δεν ρέει. Ωστόσο, αυτό ισχύει επίσης για οποιοδήποτε ρευστό συμπεριλαμβανομένων των αερίων. Δεδομένου ότι η υδροστατική πίεση είναι το βάρος της στήλης ρευστού πάνω από το σημείο μέτρησης, μπορεί να διαμορφωθεί χρησιμοποιώντας P=hdg, όπου P είναι η υδροστατική πίεση, h είναι το ύψος της επιφάνειας του ρευστού από το σημείο μέτρησης, d είναι η πυκνότητα του ρευστού, και g είναι η βαρυτική επιτάχυνση. Η συνολική πίεση στο σημείο μέτρησης είναι η ένωση της υδροστατικής πίεσης και της εξωτερικής πίεσης (δηλαδή της ατμοσφαιρικής πίεσης) στην επιφάνεια του ρευστού.
Τι είναι η ωσμωτική πίεση;
Όταν δύο διαλύματα με διαφορετικές συγκεντρώσεις διαλυμένης ουσίας διαιρούνται από μια ημιπερατή μεμβράνη, ο διαλύτης στην πλευρά χαμηλής συγκέντρωσης τείνει να μετακινηθεί προς την πλευρά υψηλής συγκέντρωσης. Φανταστείτε ένα μπαλόνι κατασκευασμένο από ημιπερατή μεμβράνη γεμάτη με διάλυμα υψηλής συγκέντρωσης βυθισμένο μέσα στον διαλύτη χαμηλής συγκέντρωσης. Ο διαλύτης θα μεταφερθεί στο εσωτερικό της μεμβράνης. Αυτό θα προκαλέσει την αύξηση της πίεσης στο εσωτερικό της μεμβράνης. Αυτή η αυξημένη πίεση είναι γνωστή ως ωσμωτική πίεση του συστήματος. Αυτός είναι ένας ζωτικός μηχανισμός για τη μεταφορά νερού στο εσωτερικό των κυττάρων. Χωρίς αυτόν τον μηχανισμό, ακόμη και τα δέντρα δεν μπορούν να επιβιώσουν. Το αντίστροφο της οσμωτικής πίεσης είναι γνωστό ως δυναμικό νερού, το οποίο είναι η τάση του διαλύτη να παραμένει στο διάλυμα. Όσο υψηλότερη είναι η οσμωτική πίεση, τόσο μικρότερο θα είναι το δυναμικό του νερού.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ υδροστατικής πίεσης και ωσμωτικής πίεσης;
• Υδροστατική πίεση παρατηρείται σε οποιοδήποτε υγρό, το οποίο δεν κινείται. Η ωσμωτική πίεση υπάρχει μόνο σε συγκεκριμένα συστήματα όπου το διάλυμα και ο διαλύτης διαχωρίζονται από μια ημιπερατή μεμβράνη.
• Η ωσμωτική πίεση δεν μπορεί να συμβεί μόνο με ένα καθαρό υγρό. Για την οσμωτική πίεση απαιτούνται δύο διαφορετικά συμπυκνωμένα διαλύματα. Η υδροστατική πίεση μπορεί να συμβεί μόνο με ένα υγρό.
