Экзаменационный (типовой) материал ОГЭ / Физика / 18 задание (25) / 02

Роль осмоса в жизнедеятельности животных и растений

 Задумывались ли вы, почему вода поднимается по стволам деревьев от корней к листьям? Ведь многие деревья очень высоки. Так, например, эвкалиптовые деревья могут достигать в высоту 50–60 м, то есть для того, чтобы подняться к самой верхушке, вода должна находиться под давлением 5–6 атмосфер. Оказывается, это становится возможным благодаря физическому явлению, которое называется «осмос».
         Осмос (в переводе с греческого «толчок, давление») – это явление проникновения или просачивания растворителя, например, воды, в раствор некоторого вещества через разделяющую их полупроницаемую перегородку, способную пропускать только молекулы растворителя, но непроницаемую для молекул растворённого вещества в растворе. К таким полупроницаемым перегородкам относятся, в том числе, различные оболочки и ткани растительного или животного происхождения.
         Предположим, что мы налили в U-образный сосуд, разделённый на две одинаковые по объёму части жёсткой полупроницаемой перегородкой, одинаковые объёмы чистой воды и раствора соли (см. рисунок 1). Эта перегородка обладает свойством пропускать только молекулы воды, но непроницаема для молекул соли. Поэтому молекулы воды начнут диффундировать из левой в правую часть сосуда, содержащую раствор соли, стремясь, таким образом, выровнять концентрации воды в обоих объёмах. Это явление и называется осмосом.

        Диффузия воды в правую часть сосуда приведёт к тому, что раствор будет подниматься вверх по правой трубке (см. рисунок 2). Одновременно с этим уровень воды в левой трубке будет опускаться. Таким образом, в результате осмоса между раствором соли и чистой водой возникнет разность давлений. Процесс просачивания воды в правую часть сосуда прекратится тогда, когда гидростатическое давление, определяемое разностью h высот жидкости в трубках, уравновесит предельное давление, которое называют осмотическим. Отметим, что осмос происходит также в тех случаях, когда полупроницаемая перегородка разделяет два раствора различной концентрации.
        Осмотическое давление клеток многих растений составляет от 5∙10⁵ Па до 20∙10⁵ Па, что соответствует давлению от 5 до 20 атмосфер! Именно благодаря этому вода из почвы может поступать на большую высоту по стволам деревьев.
         Явление осмоса и осмотическое давление играют огромную роль в биологических системах. В человеческом организме разность осмотических давлений крови и лимфы, имеющая значение для перехода воды между ними, невелика и составляет всего 0,03–0,04 атмосферы. Тем не менее, падение осмотического давления в клетках, например, при обезвоживании организма приводит к их сжиманию и даже коллапсу. И наоборот, обессоливание организма, когда вне клеток становится больше чистой воды, приводит к набуханию и разрыву клеток.

Исследователь поместил герметично закрытый пузырь, изготовленный из упругой, проницаемой только для молекул воды плёнки и заполненный 1 %-ным водным раствором соли, в аквариум с 10 %-ным водным раствором соли. Что будет наблюдать исследователь? Ответ поясните.