Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning 8 frågor/svar hittade Blandat [17623] 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? Svar: 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. Nyckelord: osmos [8]; 1 http://en.wikibooks.org/wiki/School_Science/Osmosis_demonstration Blandat [17409] Svar: Nyckelord: osmos [8]; Blandat [17258] Svar: Länkarna nedan är om osmos i potatisar. Nyckelord: osmos [8]; 1 http://www.courseworkhelp.co.uk/GCSE/Science/06.htm Kraft-Rörelse [16040] Svar: 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! Nyckelord: osmos [8]; vetenskaplig metod [18]; *fysiologi [13]; Kraft-Rörelse [16001] Ursprunglig fråga: Svar: 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 . Nyckelord: osmos [8]; 1 https://www.ffri.hr/GE2/Library/74_susman1.doc Kraft-Rörelse [15599] Ursprunglig fråga: Svar: 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: 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. Nyckelord: osmos [8]; 1 http://sv.wikipedia.org/wiki/Osmos Kraft-Rörelse [10672] Svar: 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. Nyckelord: kapillärkraft [12]; osmos [8]; 1 http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/118760238/PDFSTART Ljud-Ljus-Vågor [4679] Svar: Nyckelord: osmos [8]; Frågelådan innehåller 7624 frågor med svar. ** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
|
Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar.