浸透と拡散
浸透とは、水の拡散、すなわち、より希薄な溶液の領域からより濃厚な溶液の領域への水の自然な移動のことで、多くの場合、選択的に透過性のある膜を介して行われ、2つの濃度のバランスを取ろうとするものです。 拡散のプロセスは、ブラウン運動(自然の運動エネルギーによる粒子の移動)によって起こります。 浸透と拡散は自然に起こる現象であり、ほとんどの生物や非生物のシステムで何らかの形で発生している。 多くの動物やミクロの生物は、浸透と拡散を逆転させるための特殊な制御方法を身につけている。
細胞が細胞膜を介して物質を拡散で移動させる場合、エネルギーを必要としないため受動的輸送と呼ばれます。 しかし、拡散の流れに逆らって分子を移動させる必要のあるシステムでは、能動輸送を行う必要があり、エネルギーが必要となります。 消化された食物に限らず、さまざまな場面で必要となります。 もし能動輸送ができなかったら、食べた物の半分しか血流に拡散できないという結果を考えてみてください。
システムの片側に大きな圧力をかけて、選択的に透過する膜を通るこの動きを止めることで、浸透のプロセスを止めることが可能です。 これは浸透圧と呼ばれ、π=mKosmの式で表されます。
逆浸透とは、水の浸透圧に打ち勝って塩分を含んだ水を精製することで、精製された水だけを入れる管の中に分子を押し込むことです。 これは、小さな水分子だけが膜を通過し、大きな溶存イオンは通過できないように膜を選択することで可能となる。 この工程は、水を沸点まで加熱して水蒸気を別の容器に凝縮させる蒸留でも実現可能だ。
容器の温度が25℃の場合、292.5gの塩化ナトリウムが溶け込んだ2Lの塩水を浄化するには、どのくらいの圧力が必要でしょうか
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