Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

8 frågor/svar hittade

Blandat [17623]

Fråga:
Är det möjligt se osmos reaktionen?

Genom att använda sig av vatten, (färg ämne) och en potatis.

Skulle det då kunna vara möjligt att färgämnet transporteras med vattnet genom cellmembranen och färgar cellerna. Detta skulle då bevisa själva reaktionen.

Jag vet att det är svårt för "stora" molekyler och joner att passera cellmembranet.

Så frågan är då finns det något lätt tillgänglig färg ämne som kan transporteras genom cellmembranet?
/Gunnar M

Svar:
Gunnar! Egentligen en kemifråga, så jag kan kan inte säga vilket ämne man skulle kunna använda.

Problemet är att i de flesta tillämpningar av osmos så är det vattenmolekylerna som är tillräckligt små för att komma igenom den semipermeabla hinnan, se fråga 15599 .

Färgämnet består antagligen av ganska stora molekyler som inte kan ta sig in i potatisen. Se emellertid länk 1 för förslag till demonstrationsexperiment som då tyvärr är lite mindre åskådliga än din idé.
/Peter E

Nyckelord: osmos [8];

1 http://en.wikibooks.org/wiki/School_Science/Osmosis_demonstration

*

Blandat [17409]

Fråga:
Hej! Jag har fått 1 fråga av min lärare=> "Varför brukar man salta vattnet när man kokar potatis?" Jag tror att det har å göra med osmos. För när man saltar borde vattnet dras ut från potatiscellerna, men jag förstår inte varför det skulle vara bra. kan ni hjälpa mig? jag har sökt på nätet men hittar inget svar. :(
/Bella S, Borgar, Malmö

Svar:
Bella! Du har rätt i att om man saltar vattnet mycket så dras vatten ur potatisen genom osmos . Detta kan inte vara önskvärt. Man skall emellertid inte salta för mycket utan bara så mycket att det osmotiska trycket är samma för vattnet som för potatisen. Om man inte saltar vattnet alls, så kommer i stället vatten att gå in i potatisen, och det är inte heller önskvärt!
/Peter E

Nyckelord: osmos [8];

*

Blandat [17258]

Fråga:
Vad händer om man har ett glas med socker och vatten blandat och lägger i en potatisstav. Den flyter men vad händer med potatisen eftersom den blir mjuk efter ngr timmar. Kommer vattenmolekyler ut från potatisen för att jämna ut koncentrationen av sockret i glaset?
/Linda G

Svar:
Linda! Jag antar du redan kommit fram till att potatisen flyter för att man ökat vattnets densitet genom att lösa upp socker. Jag tycker din hypotes om s.k. osmos (se fråga 15599 ) låter rimlig. De stora sockermolekylerna kan inte komma in i potatiscellerna, men vattnet kan ta sig ut igenom membranet. Man får då en uttorkad rest som inte håller ihop som en obehandlad potatis. Man kan bekräfta hypotesen genom att väga potatisen före och efter badet. Med rent vatten bör vikten öka eftersom vatten går in. I sockerlösning bör potatisen minska i vikt eftersom vatten avlägsnas.

Länkarna nedan är om osmos i potatisar.
/Peter E

Nyckelord: osmos [8];

1 http://www.courseworkhelp.co.uk/GCSE/Science/06.htm
2 http://www.northallertoncoll.org.uk/science/Coursework%20help/osmopot.ppt

*

Kraft-Rörelse [16040]

Fråga:
Hej Peter. Angående fråga 16001:
När vattnet passerar ut genom klyvöppningnarna uppstår en brist som yttrar sig som ett undertryck, ett ”sug” i bladets xylem(d.v.s de kärl som transporterar vatten i trädet). En stor trädkrona med hundratusentals blad/barr utvecklar ett mycket stort undertryck, ca. -2 MPa eller -20 atmosfärer. Vatten rör sig från rötterna där trycket är högt till bladen där trycket är lågt. Trycket sjunker därvid också i rötterna och vatten kan i sin tur röra sig från marken till rötterna. Vattentransporten är alltså en fysikalisk process som drivs av tryckskillnader. Kapillärkrafter är inte verksamma och osmos är inte verksamt annat än i samband med reparation av xylemet (sker på våren).
/Tobias K, SLU, Umeå

Svar:
Tobias! Du refererar till fråga 16001 .

Jag hade sett artikeln Hur suger träd upp vatten? som du refererar till. Man för ett märkligt resonemang i stycket Osmos får saven att stiga och rensar rören:

"Genom osmos följer vatten med in i xylemet och en vattenpelare stiger i xylemet som sveper med sig eventuella ”luftproppar” på vägen. ”Luftpropparna” måste avlägsnas eftersom de förhindrar vattentransport genom undertryck. Utsätter man luft för undertryck kan man i bästa fall skapa vakuum (0 MPa) men inte undertryck. En vattenpelare kan däremot sättas under undertryck eftersom vattenmolekylerna hålls samman sinsemellan och med cellväggarnas cellulosa med mycket starka krafter. Kraften är s.k. vätebindning mellan negativt laddade syregrupper och positivt laddade vätegrupper på molekylerna. Motsvarande bindningar finns inte mellan molekyler i gasfas. Om luft sugs in i en vattenpelare under undertryck förloras undertrycket; för att återskapa undertrycket måste luften avlägsnas vilket alltså kan ske m.h.a. osmos hos vissa arter."

Det är flera märkligheter i detta stycke.

* Man säger faktiskt att vattenpelaren byggs upp genom osmos. Är det inte så då att detta övertryck bevaras även i fortsättningen?

* Man säger också, helt korrekt, att vakuum bara möjliggör ett undertryck på 1 atmosfär.

* Ja, vätebryggorna håller ihop vattenmolekylerna men de kan inte lyfta en vattenpelare. Det är som en katt som lyfter sig själv i svansen!

* Vätebryggorna ger en kraft mot cellväggarna, men detta är ju kapillärkraften som påstås vara försumbar!

Det enda jag kan säga med absolut säkerhet är att det är fysikaliskt omöjligt att skapa ett undertryck på 20 atmosfärer om man bara har atmosfärstryck. Undertrycket är max 1 atmosfär, eftersom vakuum är vakuum och du kommer helt enkelt inte längre än trycket 0. Om du kan bygga upp ett övertryck i rötterna på 20 atmosfärer, så är allt OK, och det var i princip det jag föreslog.

Man kan om man vill vända på problemet: om du har en vattenpelare med en höjd på 100 m så utövar den ett statiskt tryck längst ner på 10 atmosfärer. Detta kommer du aldrig ifrån!

Du säger i din fråga att "Vattentransporten är alltså en fysikalisk process som drivs av tryckskillnader. Kapillärkrafter är inte verksamma och osmos är inte verksamt annat än i samband med reparation av xylemet (sker på våren)."

Jag håller med om allt detta utom att övertrycket från osmos bara finns på våren. Det måste finnas hela tiden för att bevara den hydrostatiska balansen, se Xylem#Main_function_.E2.80.93_upwards_water_transport .

Nationalencyklopedin säger i sin artikel om osmos: "Ett flertal fysiologiska processer är förbundna med osmos, t.ex. återförandet av vatten till kroppen i njurar och malpighiska rör och upprätthållandet av vätsketrycket (turgor) i växter." Se fråga 15599 för mer om det senare.

Jag tror en del av problemet är en kulturskillnad: fysiker och biologer har olika sätt att beskriva fenomen. En fysiker kan inte acceptera en förklaring som strider mot elementära etablerade fysikaliska lagar. Författaren till artiken ovan är tydligen lite mindre nogräknad vad gäller detta !

Det enda vi egentligen behöver komma överens om att det är ett övertryck nere i roten som kan hålla upp en 100 m vattenpelare. Hur detta övertryck skapas kan man emellertid diskutera. Det borde gå att dels mäta övertrycket i roten och dels koncentrationen av lösta joner/molekyler så att man kan beräkna det osmotiska trycket.

Under länk 1 finns faktiskt den enligt mitt tycke korrekta förklaringen: "This experiment shows us how osmosis works. If we think about our trees again; the water inside the roots has a higher concentration of sugar as the water on the outside. Through the process of osmosis the tree draws water from the soil, where the concentration is lower, to the inside of the roots, where the concentration is higher, and that is how the tree pumps the water from the soil to the leaves at the top."

För att förvirra diskussionen ännu mer påstås det i artiken under länk 2 att det är kapillärkraften som transporterar upp vattnet! Se även fråga 16172 och Water ascent in tall trees: does evolution of land plants rely on a highly metastable state? .

Tillägg 28/7/10:

Artikeln The Water Circuit of the Plants - Do Plants have Hearts? av Wolfgang Kundt och Eva Gruber, visar att diskussionen om vattentransport i höga träd inte är död. Artikeln är inte helt lätt att förstå, men det är klart att ett övertryck i rötterna orsakat av osmos är en viktig del av förklaringen och att "gummibandsteorin" inte håller. Man inför även - utan experimentella bevis - en sorts mekanisk pump. Denna - med en frekvens på 0.5-15 Hz - motsvarar hjärtat hos t.ex. däggdjur. Med tanke på bristen av experimentella bevis för denna pump, måste jag säga att jag är tveksam.

Artikeln är publicerad i ett öppet arkiv (arXiv.org) som används mycket för vissa naturvetenskapliga ämnen, men artikeln har inte utsatts för normal "peer review". Även detta bör ringa en varningsklocka.

Tack till Bengt för att du gav mig länken till artikeln!
/Peter E

Nyckelord: osmos [8]; vetenskaplig metod [18]; *fysiologi [12];

1 http://www.learnerscience.com/documents/blog.php?title=natural-water-pumps-(osmosis%2C-trees)&entry_id=1205247237
2 http://forestry.about.com/od/treephysiology/p/tree_water.htm

*

Kraft-Rörelse [16001]

Fråga:
Angående hur träd kan suga upp vatten så högt som 80m.
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Angående hur träd kan suga upp vatten så högt som 80m. Det beror inte på osmos utan på att bladens klyvöppningar släpper ut stora mängder vatten i förhållande till hur mycket koldioxid det tar upp (finns otroligt lite CO2 i luften). Detta skapar ett undertryck i trädet som är så pass starkt att det kan transportera upp vatten över 100m. Kapillärkraften är näst intill försumbar.
/Tobias K, SLU, Umeå

Svar:
Tobias! Egentligen inte en fråga, men en intressant diskussion. Jag antar att du refererar till svaret på fråga 10672 .

Du ger ingen referens till ditt påstående och din förklaring att ett statiskt undertryck skapat av vattnets avdunstning är huvudförklaringen är inte tillräcklig vad gäller höga träd! Att kapillärkraften i detta sammanhang är försumbar är vi överens om. Det finns flera artiklar om problemet, men de är antingen obegripliga eller felaktiga. En av de bättre jag hittat är länk 1, som även beskriver demonstrationsexperiment som är relativt lätta att utföra. Förklaringen i länk 2 duger bara för träd under 10m.

Atmosfärstrycket är 1.013*105 Pa. Detta motsvarar trycket av en vattenpelare av höjden x. Vi har att

1.013*105 = x*r*g = x*1000[kg/m3]* 9.81[m/s2]

dvs

x = 1.013*105/(1000*9.81) = 10.3m

Detta betyder att även om man pumpar fullständigt vakuum ovanför en vattenpelare så kan den aldrig bli högre än 10m. Om vi dessutom tar hänsyn till att vattnet längst upp kommer att koka och ge upphov till ett ångtryck, blir den längsta möjliga sammanhängande vattenpelaren t.o.m. lite under 10m.

De som sett en klassisk kvicksilverbarometer med vilken man mäter lufttrycket genom att mäta höjden på en kvicksilverpelare känner igen problemet. Enda skillnaden är att normallängden på grund av kvicksilvrets höga densitet är 760mm i stället för vattenpelarens 10m.

Med hjälp av osmos-kalkylatorn i Osmotic Pressure Calculation kan man lätt konstatera att även helt rimliga koncentrationsskillnader ger upphov till tryck på flera atmosfärer. En lösning av vatten med 50g glukos (C6H12O8, molekylvikt 212) med volymen 1 liter ger t.ex. ett osmotiskt tryck på nästan 6 atmosfärer vilket motsvarar en vattenpelare på 60m. Det är alltså ingen svårighet att förklara transport av vatten i ett 100m högt träd.

Låt oss först se hur man skulle kunna pumpa vatten från en brunn som är 15m djup. Antingen delar man upp transporten i två etapper som vardera är mindre än 10m eller också placerar man pumpen nere i brunnen. I det senare fallet skapar pumpen ett övertryck som i princip kan pumpa vattnet hur långt som helst.

Hur har då naturen löst problemet för höga träd? Jag vill påstå att man inte riktigt vet detta, eftersom de förklaringar jag hittat strider mot fysikaliska lagar. Jag tror att detta är hur det går till:

I cellerna i roten finns det något löst ämne (kan vara salter eller socker) som skapar ett osmotiskt tryck mot det omgivande vattnet. Vattenmolekyler kommer då att vandra utifrån och in i roten för att jämna ut koncentrationen på båda sidor om det halvgenomsläppliga membranet - observera att det lösta ämnet i roten kan inte komma ut genom membranet. Volymen vatten i roten ökar då (se nedanstående figur), och om roten/transportröret utformas på rätt sätt (som en termometer tjock nedtill och smalare upptill) kan man få en mycket hög vattenpelare. Höjden på vattenpelaren motsvarar skillnaden i osmotiskt tryck innanför och utanför roten.

Än så länge har vi ett statiskt system - vi har en hög vattenpelare men ingen transport av vatten. Det är här undertrycket som skapas av avdunstningen kommer in. Avdunstningen skapar ett undertryck som är tillräckligt för att suga upp vattnet den sista biten. Avdunstningen skulle alltså skapa en uppåtgående vattenström. Eftersom de i roten lösta molekylerna transporteras bort, så måste de hela tiden förnyas i roten. Detta kostar en del energi, men det är det pris växten måste betala för vattentransporten som naturligtvis kräver energi.

Se den vidare diskussionen i fråga 16040 .



/Peter E

Nyckelord: osmos [8];

1 https://www.ffri.hr/GE2/Library/74_susman1.doc
2 http://www.illvet.se/Crosslink.jsp?d=184&a=1218&id=9630_8

*

Kraft-Rörelse [15599]

Fråga:
Hur kan spröda blommor växa genom asfalt?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hejsan! Jag håller på och tar reda på hur det kommer sig att spröda blommor kan växa genom asfalt? jag hittar ingen bra fakta om detta fenomen och vänder mig därför till er, har ni ngn förklaring? och gärna tips om var jag kan lära mig mer om detta?
/Jessica F, Jensen Gymnasium Södra, Stockholm

Svar:
Hej Jessica! Blommorna är inte så spröda som de ser ut! Cellväggarna kan bli riktigt styva genom något som kallas osmotiskt tryck. Jag hittar inget direkt om blommor och asfalt, men lite kan jag säga.

Det krävs för det första en liten springa i asfalten så att en tunn rot eller stjälk kan ta sig igenom. Sedan växer plantan, och stjälken kan bygga upp ett stort tryck genom osmos. Detta tryck kan lätt bli 10 atmosfärer, dvs motsvara trycket av en 100 meters vattenpelare.

Vad orsakar detta osmotiska tryck? Låt oss citera svenska Wikipedia:

Osmos är ett fysikaliskt och kemiskt fenomen som uppstår i ett semipermeabelt membran med vätskelösning på bägge sidor. Om membranet är genomträngligt för vätskan men inte för de salter som finns i vätskan (semipermeabelt), så kommer vätskan att strömma genom membranet till dess att osmotisk jämvikt uppstått. Osmos är en transport av lösningsämnen som drivs av en önskan att utjämna koncentrationer mellan upplösta ämnen. Om koncentrationerna skiljer sig åt kan vätskor och lösta ämnen tränga igenom tunna hinnor av oorganiskt eller organiskt material.

Transporten av vätskan orsakar ett övertryck som bland annat ger cellerna och därmed stjälken stadga, se nedanstående figur. Om den högra halvan i figuren är ett slutet område, t.ex. en cell, så kan vätskenivån inte höjas utan det byggs upp ett statiskt övertryck.

Se vidare Osmosis och nedanstående länkar.



/Peter E

Nyckelord: osmos [8];

1 http://sv.wikipedia.org/wiki/Osmos
2 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/kinetic/diffus.html#c4

*

Kraft-Rörelse [10672]

Fråga:
Hur högt kan kapillärkraften få vätska att stiga i kapillärer? Är det bara kapillärkraften som får vattnet att stiga upp till det högsta barret i en tall på exvis 50 m, eller finns det nå´n annan kraft inblandad?
/Saga A, Prodel, Karlskoga

Svar:
Det här är en intressant fråga. Försöker vi suga upp vatten i ett rör, kan vi nå högst 10 m. Det beror på att det i själva verket är lufttrycket som trycker upp vattnet, och lufttrycket svarar just mot en vattenpelare på 10 m. Kapillärkraften skulle högst hjälpa till med någon meter. Det finns faktiskt träd som är över 100 m, hur funkar det?

Svaret är ett fenomen som kallas osmos. Det innebär att vatten strävar mot områden där koncentrationen av lösta ämnen är hög. Hur stark denna strävan är kan anges med ett tryck. En sockerlösning på 10% har ett osmotiskt tryck på 0.7 MPa, vilket svarar mot en vattenpelare på 70 m. Genom processer som avdunstning och fotosyntes uppehålles en sockerkoncentration som ökar med med höjden.

Andra effekter som hjälper till att lyfta vattnet är kapillärkraften och undertryck skapat av avdunstning från bladen. Men den viktigaste effekten är alltså osmos.

Se länk 1 för en grundlig men inte lättillgänglig genomgång av problemet.
/KS/lpe

Nyckelord: kapillärkraft [10]; osmos [8];

1 http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/118760238/PDFSTART

*

Ljud-Ljus-Vågor [4679]

Fråga:
Vad är det som gör att blommorna sträcker/vänder sig efter solen?
/Mia J, Vacksatnäsgymnasium, Södertälje

Svar:
Fenomenet kallas fototropism efter det grekisk verbet tropein, som betyder vända. Mekanismen är vi inte kapabla att reda ut helt. Det tycks vara så, att vissa fotoreceptorer stimulerar produktion av auxin (ett tillväxthormon), så att det osmotiska trycket (ett slags vätsketryck) i cellerna påverkas, så att växten böjer sig.
/KS

Nyckelord: osmos [8];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7203 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-11-19 11:33:22.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.