“Thẩm thấu” và “thẩm thấu ngược” là những công nghệ được ứng dụng rất rộng rãi trong ngành công nghiệp. Vậy thẩm thấu là gì? Thẩm thấu ngược là gì? Để tìm hiểu rõ hơn về công nghệ này, mời bạn theo dõi bài viết dưới đây!
Contents
Thẩm thấu là gì?
Thẩm thấu là gì? Thẩm thấu tiếng Anh là “osmotic”, đây là quá trình dung môi di chuyển qua màng. Hay nói cách khác, thẩm thấu là hiện tượng khuếch tán của các phân tử nước qua màng; từ những nơi có nồng độ phân tử nước tự do cao tới những nơi có nồng độ phân tử nước tự do thấp.
Quá trình thẩm thấu phụ thuộc rất nhiều vào nồng độ phân tử nước tự do và các loại chất tan có trong dung dịch.
Thẩm thấu ngược là gì?
Thẩm thấu ngược là gì? Thẩm thấu ngược là RO (reverse osmosis) – loại màng được dùng để tạo nên những nguồn nước tinh khiết, giúp loại bỏ đi tạp chất, nitrat, khoáng và muối tồn tại trong nước.
Thẩm thấu ngược là được xem là một trong những công nghệ lọc lại hiệu quả cao nhất hiện nay, do đó chúng thường được ứng dụng để:
- Chiết lọc các dung dịch quan trọng trong ngành thực phẩm
- Tham gia vào quá trình sản xuất whey protein và cân bằng lại nồng độ sữa
- Tạo ra nhiều nguồn nước ngọt chất lượng cao từ nước lợ
- Tham gia vào quá trình rửa xe, giúp hạn chế tạo nên các vết đốm trên bề mặt
XEM THÊM: Khuếch tán là gì? Nguyên nhân của hiện tượng khuếch tán ánh sáng
Nguyên lý thẩm thấu ngược & thẩm thấu tự nhiên
Nguyên lý thẩm thấu
Trong quá trình thẩm thấu tự nhiên, nước sẽ di chuyển từ dung dịch có nồng độ thấp sang dung dịch có nồng độ cao qua 1 màng bán thấm. Để hiểu hơn về hiện tượng này, mời bạn tham khảo hình ảnh dưới đây:
Ở hình trên, người ta sử dụng một bình thông nhau có màng bán thấm chắn ở giữa và đổ nước vào 2 bên. Sau đó, họ bỏ muối vào 1 bên để làm chênh lệch nồng độ 2 bên.
Qua một thời gian quan sát, ta thấy nước có xu hướng dịch chuyển từ bên có nồng độ muối thấp sang bên có nồng độ muối cao. Đây được gọi là quá trình thẩm thấu tự nhiên theo Sinh học 10.
Nguyên lý thẩm thấu ngược
Là một cơ chế hoạt động ngược lại với cơ chế lọc thẩm thấu tự nhiên, quá trình lọc thẩm thấu ngược sẽ giúp cho nước ở dung dịch có nồng độ cao hơn di chuyển về bên dung dịch có nồng độ thấp hơn; giúp thu được tối đa lượng nước tinh khiết vốn có.
Các dạng bài tập về thẩm thấu thường gặp
Bài tập 1: Trong một mô thực vật, áp suất thẩm thấu của một tế bào Ptb = 2.86 (atm), sức trương nước T = 0.9 (atm). Sau đó, chia mô thực vật đó ra làm 2 và thả vào dung dịch chứa NaCl và CaCl2 trong 20 phút ở nhiệt độ 20 độ C, biết rằng dung dịch chứa NaCl có 0.03 mol/l, dung dịch chứa CaCl2 chứa 0.01 mol/l. Hỏi:
- Mô thực vật bên trên có bị thay đổi về thể tích hoặc khối lượng hay không? Giải thích.
- Hãy xác định về sự thay đổi của sức trương nước T trong thế bào sau khi thả vào các dung dịch nói trên
Gợi ý
- Sức hút nước của tế bào nhỏ hơn áp suất thẩm thấu trong dung dịch, do đó nước sẽ dần thẩm thấu từ thế bào vào trong dung dịch → Tế bào bị mất nước, giảm khối lượng và thể tích.
- Vì tế bào bị mất nước nên sức hút của chúng sẽ bị giảm dần cho tới khi đạt được trạng thái cân bằng giữa dung dịch và tế bào. Sau khi cân bằng, sức hút nước sẽ được tính theo công thức sau: P(dd) = P(tb) – T
→ T = P(tb) – P(dd) = 06950 (atm)
Bài tập 2: Giả sử, đường kính của quả 1 trứng cóc là 30μm và của 1 cầu khuẩn là 2μm. Hãy tính diện tích bề mặt, thể tích của quả trứng cóc và cầu khuẩn. Đồng thời so sánh tỉ lệ diện tích và thể tích (S/V) của quả trứng cóc và cầu khuẩn, từ đó rút ra kết luận.
Gợi ý
Theo đề bài ta có đường kính trứng cóc = 30μm → R(tc) = 15 (μm)
→ Diện tích bề mặt của trứng cóc S(tc) = 4πR^2 = 2826 (μm^2)
→ Thể tích trứng cóc = 4/3 * (πR^3) = 14130 (μm^3)
⇒ Tỉ lệ S/V của trứng cóc là: 0.2 (1)
Tương tự, ta có:
→ Diện tích bề mặt của cầu khuẩn S(ck) = 4πR^2 = 12.56 (μm^2)
→ Thể tích cầu khuẩn = 4/3 * (πR^3) = 4.1867 (μm^3)
⇒ Tỉ lệ S/V của cầu khuẩn là: 2.9 (2)
Từ (1) và (2), ta có tỉ lệ SV của cầu khuẩn so với trứng cóc là: 15 lần.
Vậy, tỉ lệ S/V của cầu khuẩn lớn hơn trứng cóc → Tốc độ trao đổi chất và sinh trưởng của cầu khuẩn cũng mạnh hơn trứng cóc.
Bài tập 3: Cho một cầu khuẩn có đường kính 2μm và tế bào trứng có đường kính lớn gấp 10 lần đường kính của cầu khuẩn. Hãy tính diện tích bề mặt (S) và thể tích tế bào (V) của 2 cầu khuẩn và tế bào trứng trên. Ngoài ra, hãy so sánh tỉ số diện tích bề mặt và thể tích tế bào (S/V) của cầu khuẩn so với tế bào trứng động vật và rút ra kết luận.
Gợi ý
Áp dụng công thức tính diện tích bề mặt tế bào S = 4πR^2, ta có:
- Diện tích bề mặt cầu khuẩn = 12.56 (μm^2)
- Diện tích bề mặt tế bào trứng = 1256.6 (μm^2)
Bên cạnh đó, áp dụng công thức tính thể tích tế bào V = 4/3 * (πR^3), ta có:
- Thể tích cầu khuẩn = 4.188 (μm^3)
- Thể tích tế bào trứng = 4188 (μm^3)
→ Tỉ lệ S/V của cầu khuẩn = 3 (1)
→ Tỉ lệ S/V của tế bào trứng = 3/10 (2)
⇒ Từ (1) và (2), ta có tỉ lệ giữa tế bào cầu khuẩn và tế bào trứng là: 3/(3/10) = 10
Trên đây là toàn bộ thông tin liên quan đến thẩm thấu và thẩm thấu ngược mà thợ Sửa Xe muốn chia sẻ tới bạn. Hy vọng qua bài viết này, bạn đã biết thẩm thấu là gì, thẩm thấu ngược là gì, tác dụng, nguyên lý và các dạng bài tập phổ biến của chúng.
Ngoài ra, để biết thêm nhiều thông tin hay ho khác liên quan đến chủ đề này, mời bạn tham khảo các bài viết khác của chúng tôi tại mayruaxegiadinh.com.vn nhé!
