Меню

Что происходит с осмотическим давлением

Что такое осмотическое давление (напишите простыми словами)?

Представьте себе молекулы воды и молекулы сахара. Молекулы сахара по размерам больше, чем молекулы воды. Теперь представьте себе полупроницаемую мембрану с отверстиями, через которые молекула воды протискивается, а молекула сахара не пролезает. Так вот, теперь соединяем два сосуда между собой этой полупроницаемой мембраной. В один наливаем слабый раствор сахара в воде (или просто воду), а в другую ёмкость наливаем крепкий раствор сахара. Уровень жидкости в обоих сосудах одинаков. Молекулам воды в сосуде с крепким раствором сахара будут мешать пройти сквозь отверстия молекулы сахара, которые не проходят через эти дырки. А со стороны сосуда с малым содержанием сахара частички воды будут проникать в другой сосуд с меньшим количеством соударений. Следовательно больше воды будет проникать в крепкий раствор и разбавлять его. А объём жидкости в этом сосуде увеличится.

Величина давления, необходимая для предотвращения попадания воды в раствор через полупроницаемую мембрану, называется осмотическим давлением.

Осмотическое давление является функцией концентрации растворенного вещества, чем больше концентрация растворенного вещества, тем больше давление, необходимое для предотвращения диффузии воды внутрь.

Численно осмотическое давление эквивалентно растворенному (осмотическому) потенциалу, но знак противоположен.

Осмотическое давление положительное, а осмотическое — отрицательное.

Осмотическое давление зависит от:

Концентрация растворенного вещества: увеличение концентрации растворенного вещества увеличивает осмотическое давление.

Ионизация растворенного вещества: если растворенное вещество ионизируется, количество частиц увеличивается, что приводит к повышению осмотического давления.

Гидратация растворенного вещества: если молекулы растворенного вещества гидратированы, молекулы воды, связанные с растворенным веществом, не могут диффундировать, следовательно, осмотическое давление снижается.

Температура: Повышение температуры увеличивает осмотическое давление раствора.

Источник

Атмосферное и осмотическое давление связаны

Упрощённо в организме соляной насос работает так: если межклеточная жидкость избавляется от лишних ионов соли, и становится более пресной, то в клетку накачивается определённая порция жидкости, чтобы опреснить её и выровнять перепад мерности. Собственное внутреннее давление клетки при этом естественно несколько повышается. Она как бы надувается. И это происходит, пока не наступает равновесие всех сил. Если межклеточная жидкость насыщается ионами соли (становится более солёной), насос включается в обратную сторону, из клетки откачивается часть жидкости. Внутреннее давление клетки падает, и она как бы сдувается.

Важно понимать, что колебания давлений внутри клетки допустимы только в небольших пределах. Интересен такой научный опыт:

«Если эритроциты поместить в солевой раствор, имеющий одинаковое осмотическое давление (солёность, – авт.) с кровью, то они заметным изменениям не подвергаются. В растворе с высоким осмотическим давлением (пересоленном, – авт.) клетки сморщиваются, так как вода начинает выходить из них в окружающую среду. В растворе с низким осмотическим давлением (пресном, – авт.) эритроциты набухают и разрушаются. Это происходит потому, что вода из раствора с низким осмотическим давлением начинает поступать в эритроциты, оболочка клетки не выдерживает повышенного давления и лопается».

Читайте также:  Устройство манометра для измерения давления схема

Продолжим эксперимент самостоятельно. В предыдущем опыте при постоянном атмосферном давлении менялась солёность раствора. А теперь мы будем менять атмосферное давление при постоянном составе раствора. Снова поместим те же самые эритроциты в раствор, соответствующий обычной на сегодня солёности крови 0,89 %. С ними, конечно, ничего не происходит.

Но если мы засунем всё это в барокамеру и значительно понизим атмосферное давление, то клетки набухнут и полопаются.

Ведь их внутреннее давление станет гораздо выше внешнего. Другого механизма выравнивания давления, кроме соляного насоса, природа клеткам не дала. Избежать гибели клеток в условиях пониженного атмосферного давления довольно легко. Нужно просто подсолить раствор. Заработает соляной насос и откачает из клеточных оболочек часть жидкости. Клетки не разорвутся, и будут жить долго и счастливо, если только вовремя подсаливать межклеточные жидкости.

Этот эксперимент показывает, что если бы учёные не рассматривали атмосферное давление как постоянное, то сразу бы заметили, что от него напрямую зависит солёность крови. Сейчас считается, что постоянная солёность крови, это обязательное явление для всех организмов. Так оно и есть, но только пока атмосферное давление не изменилось в несколько раз.

Интересно, что в рамках водно-солевого баланса такая возможность биологами не рассматривается, хотя речь ведётся о сотнях миллионов лет эволюции. А если они допускают, что такая инертная среда, как вода мирового океана за это время меняла свою солёность в несколько раз, тогда логично допустить, что атмосферное давление менялось намного больше.

Должен признаться, что все описанные выше осмотические процессы гораздо сложнее. Не то знатоки биологии будут пенять: «Вот, дескать, отхлестал всех по щекам, а в суть вопроса даже не углубился». Действительно, и мембраны клеток пропускают некоторое количество ионов, и работают активные химические «насосы» типа «Na/K-АТФазы», которые принудительно переносят ионы металлов через оболочку клетки. Да и вода при проникновении через мембрану испытывает сопротивление из-за жировой прослойки между белковыми оболочками клетки. Обязательно надо учитывать, что внутреннее давление клетки (тургор) всегда больше, чем внешнее, для поддержания упругости. У животных это примерно 1 атмосфера. Но по сути всё это не столь значительно влияет на водно-солевой баланс, и опыт с эритроцитами тому пример. Все эти факторы лишь вносят свой вклад в состояние равновесия.

Читайте также:  Высокое давление утром когда принимать таблетки

Как это работает в жизни

Николай Викторович Левашов писал, что организм человека – это жёсткая колония клеток. Практически каждая клеточка нашего организма подобна тем подопытным эритроцитам.

Она окружена межклеточной жидкостью и в полной мере испытывает на себе атмосферное давление. Именно атмосферное, а не артериальное, поскольку последнее сильно падает при проталкивании жидкости через капилляры. Конечно, тело человека в целом, это более прочная конструкция, чем отдельная клетка. Имеется каркас из костей и прочные покровные ткани. Поэтому мы способны к большим, но сравнительно кратковременным перепадам давления.

При нырянии на глубину более 100 м ныряльщики испытывают давление воды более 10 атмосфер. И, напротив, в одном из отчётов НАСА был описан эксперимент с пониженным давлением, проведённый над обезьянами (условно человеком). Животное помещали в барокамеру и понижали давление до вакуума. Оказалось, что наши организмы обладают прочностью, позволяющей при этом ещё 15-20 секунд совершать осмысленные действия. После этого наступает потеря сознания, а через 40-50 секунд из-за кессонной болезни разрушается мозг.

Однако, наш запас прочности не спасает при длительном воздействии пониженного давления. Начинают нарушаться обменные процессы. Давление межклеточной жидкости, обычно близкое к атмосферному, становится ниже нормального, а в самих клетках оно по-прежнему высокое. Организм начинает регулировать осмотическое давление (подсаливать кровь), противодействуя перекосу.

Теперь для того, чтобы клетки не испытывали разрушающего внутреннего давления, требуется (как в нашем опыте с барокамерой) увеличить солёность межклеточной жидкости. И поддерживать этот новый уровень необходимо постоянно. Нужно больше соли, чем содержал наш прежний рацион питания. Наш организм за этим строго следит, отслеживая сигналы внутренних датчиков. Мозг подаёт сигнал: «Хочу солёного». И если не пойдёшь ему навстречу, он достанет эту соль из всех тканей, откуда только возможно. Проживёшь недолго и несчастливо.

Крайне интересно, что осмотическое давление лишь на 60% создаётся ионами соли, остальные участники этого процесса – глюкоза, белки и т.д. То есть сладкое ивкусное. Вот разгадка нашей вкусовой основы. Человек любит сладкое ещё и потому, что эти вещества дополняют механизм противовеса пониженному атмосферному давлению, помогают солёному насосу работать. Они нам также необходимы, как и соль. И опять же, все животные, которые страдают от недостатка соли, также очень любят сладкое. К счастью сладкое в природе более распространено. Это фрукты, ягоды, корни и конечно мёд. Также сахара выделяются в процессе переваривания крахмала, который содержится в злаках.

Читайте также:  Глазное давление повышенное сколько миллиметров

Выводы

Организмы животных, как и человека, на нашей планете приспособлены к жизни в условиях большего атмосферного давления, чем мы имеем сегодня (760 мм. рт. ст.). Насколько оно было больше, подсчитать сложно, но по оценкам, не менее, чем в 1,5 раза. Однако, если взять за основу тот факт, что осмотическое давление плазмы крови составляет в среднем 768,2 кПа (7,6 атм.), то вполне вероятно, что изначально наша атмосфера была плотнее в 8 раз (около 8 атм.). Как это ни дико звучит, но такое возможно. Ведь известно, что давление в пузырьках воздуха, которые содержит янтарь, составляет по разным данным от 8 до 10 атмосфер. Это как раз отражает состояние атмосферы на момент застывания смолы, из которой янтарь образовался. В такие совпадения трудно поверить.

Приблизительно понятно, и когда именно произошло падение плотности атмосферы. Прослеживается это отсчётом назад индустриальных достижений человечества по добыче соли. Последние 100 лет ведётся централизованная промышленная разработка нескольких крупных месторождений. Выручило нас применение тяжёлой карьерной техники. 300…400 лет назад прирост добычи соли дала реализация технологии выпаривания морской воды, либо рассола из подземных скважин.

А всё, что было ранее, например ручной сбор в открытых солончаках или пережигание растений, можно назвать низкоэффективным началом рождения технологии добычи соли. За последние 500…600 лет эта технология развивалась гораздо быстрее, чем уже устоявшиеся кузнечная, гончарная и другие, что говорит о её недавнем рождении.

В эти сроки хорошо укладываются соляные бунты начала 17 века, когда соль стала равнозначной выживанию. До этого века, такого не наблюдалось. По прошествии времени, с развитием технологии, спрос удовлетворялся, острота соляного вопроса уменьшалась, и далее мы уже не видим таких массовых волнений на предмет соли. То есть, по моему мнению, существенное падение плотности атмосферы могло происходить в 15…17 веках.

Алексей Артемьев, Ижевск

Другие статьи автора на сайте крамола.инфо

Другие статьи на сайте крамола.инфо по этой теме:

Источник

Adblock
detector