水勢計算器

依濃度、溫度、解離常數與壓力,計算溶質勢和總水勢。

計算水勢
以莫耳濃度、攝氏溫度及百萬帕壓力輸入溶液條件。

關於水勢

水勢描述水相對於參考條件下純水的位能,可預測水分移動方向:水通常從水勢較高處移向較低處。植物生理學家、土壤科學家及學生用它理解滲透、根部吸水、細胞膨壓、萎凋及植物組織中的運輸。大氣壓下純水的水勢定為零,溶解的溶質通常使數值變負。 本計算器結合溶質勢與壓力勢。溶質勢依范特霍夫關係式計算,等於負的i乘C乘R乘T。解離常數i代表每個化學式單位產生的溶解粒子數。蔗糖等不解離物質約為1,理想氯化鈉溶液約為2,真實溶液中可能不是整數。C是莫耳濃度,R為氣體常數,採用0.008314公升·百萬帕每莫耳·克耳文,T是以克耳文表示的絕對溫度。計算器會自動將輸入的攝氏溫度換成克耳文。 壓力勢反映施加在水上的物理壓力。充滿水的活細胞通常具有正壓力勢,木質部的張力則可用負壓力勢表示。在此簡化模型中,溶質勢加壓力勢即為總水勢。重力勢與基質勢等其他分量,在高大植物、乾燥土壤或多孔材料中可能很重要,但此處不包含。 請使用一致的單位,並依情境解讀結果。理想溶液計算最適合稀溶液;濃溶液或強烈交互作用的溶液可能偏離理想行為。相較於鄰近較不負的區域,結果越負,吸引水進入的趨勢越強。數值可供課程及初步估算使用,但嚴謹的實驗工作應採實測滲透性質,並納入所有相關水勢分量。

水勢計算範例

範例使用理想范特霍夫方程式,結果已四捨五入。

條件水勢解讀
0.10 mol/L蔗糖,25 °C,i = 1,壓力 = 0 MPa-0.2479 MPa不解離的稀溶液。
0.20 mol/L溶質,20 °C,i = 2,壓力 = 0.5 MPa-0.4749 MPa正壓力部分抵銷溶質勢。
0.05 mol/L溶質,30 °C,i = 1,壓力 = 0.2 MPa0.0740 MPa壓力的貢獻大於滲透貢獻的絕對值。

如何計算水勢

  1. 輸入已溶解溶質的莫耳濃度。
  2. 輸入溶液的攝氏溫度。
  3. 提供解離常數及以百萬帕表示的壓力勢。
  4. 選擇「計算水勢」,比較溶質勢與總水勢結果。

水勢常見問題

負水勢代表什麼?

負值表示水的位能低於參考狀態下的純水。有通路時,水傾向從水勢較高處移向此區域。

為什麼要把溫度換成克耳文?

范特霍夫方程式需要絕對溫標。將攝氏溫度加上273.15,即得氣體定律關係式使用的克耳文溫度。

應使用哪個解離常數?

在理想溶液中維持完整分子的溶質使用1。會解離的電解質應使用每個化學式單位產生的有效粒子數,並注意真實行為可能不理想。

壓力勢一定是正值嗎?

不一定。細胞膨壓通常為正,但受張力作用的水可能有負壓力勢。請輸入符合所模擬物理系統的正負號。

這包含基質勢嗎?

不包含,本計算器只加總溶質勢與壓力勢。土壤及多孔介質計算可能還需要基質勢與重力勢。