Калькулятор водного потенциала

Рассчитайте осмотический и общий водный потенциалы по концентрации, температуре, ионизации и давлению.

Расчет водного потенциала
Введите условия раствора: молярную концентрацию, температуру в градусах Цельсия и давление в мегапаскалях.

О водном потенциале

Водный потенциал описывает потенциальную энергию воды относительно чистой воды в эталонных условиях. Он предсказывает направление движения: вода обычно перемещается из области с более высоким потенциалом в область с более низким. Физиологи растений, почвоведы и студенты используют эту величину для понимания осмоса, поглощения воды корнями, тургора клеток, увядания и транспорта в тканях растений. Чистой воде при атмосферном давлении присваивается нулевой потенциал, а растворенные вещества обычно делают его отрицательным. Калькулятор объединяет осмотический потенциал с потенциалом давления. Осмотический потенциал рассчитывается по соотношению Вант-Гоффа: минус i, умноженное на C, R и T. Коэффициент ионизации i — число растворенных частиц, образующихся из каждой формульной единицы. Он примерно равен 1 для недиссоциирующих веществ, например сахарозы, около 2 для идеального хлорида натрия и может быть нецелым в реальных растворах. C — молярная концентрация, R — газовая постоянная 0.008314 литра мегапаскаля на моль кельвин, T — абсолютная температура в кельвинах. Калькулятор автоматически переводит введенную температуру Цельсия в кельвины. Потенциал давления учитывает физическое давление на воду. Живая клетка в состоянии тургора обычно имеет положительный потенциал давления, а натяжение воды в ксилеме можно представить отрицательным значением. Сумма с осмотическим потенциалом дает общий водный потенциал упрощенной модели. Другие компоненты, в том числе гравитационный и матричный, могут быть важны для высоких растений, сухих почв или пористых материалов, но здесь не учитываются. Используйте согласованные единицы и оценивайте результат в контексте. Модель идеального раствора лучше подходит для разбавленных растворов; концентрированные растворы или сильные взаимодействия могут давать отклонения. Более отрицательный результат означает более сильную склонность притягивать воду из соседней области с менее отрицательным значением. Расчет полезен для учебы и предварительных оценок, но точная лабораторная работа требует измеренных осмотических свойств и учета всех значимых компонентов.

Примеры водного потенциала

Примеры используют идеальное уравнение Вант-Гоффа и округленные результаты.

УсловияВодный потенциалИнтерпретация
Сахароза 0.10 mol/L, 25 °C, i = 1, давление = 0 MPa-0.2479 MPaРазбавленный неионизирующийся раствор.
Вещество 0.20 mol/L, 20 °C, i = 2, давление = 0.5 MPa-0.4749 MPaПоложительное давление частично компенсирует осмотический потенциал.
Вещество 0.05 mol/L, 30 °C, i = 1, давление = 0.2 MPa0.0740 MPaДавление превышает модуль осмотического вклада.

Как рассчитать водный потенциал

  1. Введите молярную концентрацию растворенного вещества.
  2. Введите температуру раствора в градусах Цельсия.
  3. Укажите коэффициент ионизации и потенциал давления в мегапаскалях.
  4. Нажмите «Рассчитать водный потенциал» и сравните осмотический и общий потенциалы.

Вопросы о водном потенциале

Что означает отрицательный водный потенциал?

У воды меньше потенциальной энергии, чем у чистой воды в эталонном состоянии. При наличии пути вода стремится в эту область из области с более высоким значением.

Зачем переводить температуру в кельвины?

Уравнение Вант-Гоффа требует абсолютной температурной шкалы. Прибавление 273.15 к градусам Цельсия дает значение в кельвинах для газового соотношения.

Какой коэффициент ионизации использовать?

Для вещества, сохраняющего целые молекулы в идеальном растворе, используйте 1. Для диссоциирующего электролита берите эффективное число частиц на формульную единицу, учитывая возможную неидеальность.

Потенциал давления всегда положителен?

Нет. Тургорное давление клеток обычно положительно, но вода под натяжением может иметь отрицательный потенциал давления. Введите знак, соответствующий моделируемой физической системе.

Учитывается ли матричный потенциал?

Нет, калькулятор складывает только осмотический потенциал и потенциал давления. Для почв и пористых сред могут также потребоваться матричный и гравитационный компоненты.