물 잠재력

다양한 요인이 총 물 잠재력에 영향을 미칠 수 있으며, 이러한 잠재력의 합은 전체 물 잠재력과 물 흐름의 방향을 결정합니다.

Ψ = Ψ 0 + Ψ π + Ψ p + Ψ s + Ψ v + Ψ m {\ displaystyle \ Psi = \ Psi _ {0} + \ Psi _ {\ pi} + \ Psi _ {p} + \ Psi _ {s} + \ Psi _ {v} + \ Psi _ {m}}

여기서 :

이러한 모든 요소는 단위 부피당 잠재적 에너지로 정량화되며 이러한 용어의 다른 하위 집합이 특정 응용 분야에 사용될 수 있습니다 ( 예 : 식물 또는 토양). 응용 분야에 따라 다른 조건도 참조로 정의됩니다. 예를 들어 토양에서 참조 조건은 일반적으로 토양 표면의 순수한 물로 정의됩니다.

압력 전위 편집

압력 전위 기계적 압력을 기반으로하며 식물 세포 내 총 물 잠재력의 중요한 구성 요소입니다. 물이 세포에 들어가면 압력 전위가 증가합니다. 물이 세포벽과 세포막을 통과 할 때 세포 내부에 존재하는 총 물의 양이 증가하여 세포벽의 구조적 강성과 반대되는 외부 압력을가합니다. 이 압력을 생성함으로써 식물은 팽팽함을 유지하여 식물의 강성을 유지할 수 있습니다. 터 거가 없으면 식물은 구조를 잃고 시들게됩니다.

식물 세포의 압력 잠재력은 일반적으로 양수입니다. plasmolysed 세포에서 압력 잠재력은 거의 0입니다. 음압 전위는 식물 목부 용기와 같은 개방 시스템을 통해 물을 끌어 당길 때 발생합니다. 음압 전위 (흔히 장력이라고 함)를 견디는 것은 목부의 중요한 적응입니다. 이 장력은 압력 폭탄을 사용하여 경험적으로 측정 할 수 있습니다.

삼투 전위 (용질 전위) 편집

순수는 일반적으로 삼투 전위가있는 것으로 정의됩니다 (Ψ π {\ displaystyle \ Psi _ {\ pi}})는 0이며이 경우 용질 잠재력은 절대 양수가 될 수 없습니다. 용질 농도 (몰 농도)와 용질 전위의 관계는 van “t Hoff 방정식 :

Ψ π = − M i RT {\ displaystyle \ Psi _ {\ pi} =-MiRT}

여기서 M {\ displaystyle M}은 용질 몰 농도의 농도이고, i {\ displaystyle i}는 van “t Hoff factor, 용해 된 공식 단위의 양에 대한 용액의 입자 양의 비율, R {\ displaystyle R }은 이상 기체 상수이고 T {\ displaystyle T}는 절대 온도입니다.

예를 들어 용질이 물에 용해되면 물 분자가 삼투압을 통해 확산 될 가능성이 적습니다. 용질이 아닙니다. 용액은 순수한 물보다 더 낮고 따라서 더 많은 음수 전위를 가질 것입니다. 더욱이, 더 많은 용질 분자가 존재할수록 용질 잠재력은 더 음수입니다.

삼투압 잠재력은 많은 생물체에 중요한 영향을 미칩니다. 살아있는 세포가 더 농축 된 용액으로 둘러싸여있는 경우 세포는 주변 환경의 더 부정적인 물 잠재력 (Ψ w {\ displaystyle \ Psi _ {w}})으로 물을 잃는 경향이 있습니다. 이것은 바닷물에 사는 해양 생물과 염분 환경에서 자라는 halophytic 식물의 경우가 될 수 있습니다. 식물 세포의 경우 세포 밖으로 물의 흐름이 결국 원형질막이 세포벽에서 멀어 지도록하여 플라즈마 분해를 일으킬 수 있습니다. 그러나 대부분의 식물은 세포 내부의 용질을 증가시켜 물의 흐름을 세포로 유도하고 터거를 유지하는 능력이 있습니다.

이 효과는 삼투압 발전소에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있습니다.

토양 용액은 삼투 가능성도 경험합니다. 삼투 가능성은 토양 용액에 무기 및 유기 용질이 모두 존재하기 때문에 가능합니다. 물 분자가 용질 이온 또는 분자 주위에 점점 더 뭉쳐 짐에 따라 물의 이동 자유와 그에 따른 위치 에너지가 낮아집니다. 용질의 농도가 증가함에 따라 토양 용액의 삼투 가능성이 감소합니다. 물은 낮은 에너지 수준으로 이동하는 경향이 있으므로 물은 더 높은 용질 농도 영역으로 이동하기를 원할 것입니다. 그러나 액체 물은 높은 삼투압 영역과 낮은 삼투압 영역 사이에 반투과성 막이 존재하는 경우 삼투압의 이러한 차이에 반응하여 움직입니다. 반투막은 용질이 막을 통해 이동하는 것을 방지하면서 막을 통해 물을 허용하기 때문에 필요합니다. 막이 존재하지 않는 경우 물이 아닌 용질의 이동은 대부분 농도를 균등하게합니다.

토양 영역은 일반적으로 반투과성 막으로 분할되지 않기 때문에 삼투 전위는 일반적으로 무시할 수있는 영향을 미칩니다. 토양에서 물의 대량 이동. 반면에 삼투 가능성은 식물의 수분 흡수율에 큰 영향을 미칩니다.토양에 용해성 염분이 높으면 식물 뿌리 세포보다 토양 용액에서 삼투 가능성이 낮을 수 있습니다. 이러한 경우 토양 용액은 식물의 수분 흡수 속도를 심각하게 제한합니다. 염분이있는 토양에서는 토양 수의 삼투압이 너무 낮아 어린 묘목의 세포가 붕괴되기 시작할 수 있습니다 (플라 스몰 리즈).

매트릭스 전위 (모체 전위) 편집

물 고체 입자 (예 : 토양 내의 점토 또는 모래 입자)와 접촉하면 물과 고체 사이의 분자간 접착력이 크고 중요 할 수 있습니다. 물 분자 사이의 인력과 결합하여 물 분자와 고체 입자 사이의 힘은 고체 매트릭스 내에서 표면 장력 및 반월판 형성을 촉진합니다. 그런 다음 이러한 반월판을 깨기 위해 힘이 필요합니다. 매트릭스 전위의 크기는 고체 입자 사이의 거리 (반월판의 폭 (모세관 작용 및 모세관 끝에서 다른 Pa))와 고체 매트릭스의 화학적 조성 (반월판, 이온 인력으로 인한 거시적 움직임)에 따라 달라집니다.

대부분의 경우 매트릭스 전위의 절대 값은 위에서 논의한 다른 물 전위 구성 요소에 비해 상대적으로 클 수 있습니다. 매트릭스 전위는 입자 표면 근처의 물의 에너지 상태를 현저하게 감소시킵니다. 매트릭스 전위로 인한 물 이동은 느릴 수 있지만 식물 뿌리에 물을 공급하고 엔지니어링 응용 분야에서 여전히 매우 중요합니다. 토양 매트릭스에 끌린 물은 순수한 물보다 낮은 에너지 상태를 갖기 때문에 매트릭스 전위는 항상 음입니다. 매트릭스 전위는 지하 수면 위의 불포화 토양에서만 발생합니다. 매트릭스 전위가 0에 가까워지면 거의 모든 토양 기공이 물로 완전히 채워집니다. 즉, 완전히 포화되고 최대 보유 용량이됩니다. 매트릭스 잠재력은 토양에 따라 상당히 다를 수 있습니다. 물이 유사한 다공성의 덜 습한 토양 영역으로 배수되는 경우 매트릭스 전위는 일반적으로 -10 ~ -30 kPa 범위입니다.