Mange forskjellige faktorer kan påvirke det totale vannpotensialet, og summen av disse potensialene bestemmer det totale vannpotensialet og vannstrømningsretningen:
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}}
hvor:
Alle disse faktorene blir kvantifisert som potensielle energier per volumsenhet, og forskjellige delmengder av disse begrepene kan brukes til bestemte applikasjoner ( f.eks planter eller jordsmonn). Ulike forhold defineres også som referanse, avhengig av applikasjonen: for eksempel i jord er referansetilstanden vanligvis definert som rent vann ved jordoverflaten.
TrykkpotensialRediger
Trykkpotensial er basert på mekanisk trykk, og er en viktig komponent av det totale vannpotensialet i planteceller. Trykkpotensial øker når vann kommer inn i en celle. Når vann passerer gjennom celleveggen og cellemembranen, øker det den totale mengden vann som er tilstede i cellen, noe som utøver et utadrettet trykk som er imot av den strukturelle stivheten til celleveggen. Ved å skape dette trykket kan anlegget opprettholde turgor, noe som gjør at anlegget kan holde sin stivhet. Uten turgor vil planter miste struktur og vissne.
Trykkpotensialet i en plantecelle er vanligvis positivt. I plasmolyserte celler er trykkpotensialet nesten null. Potensial for undertrykk oppstår når vann trekkes gjennom et åpent system, for eksempel et plantexylemkar. Å motstå potensial for undertrykk (ofte kalt spenning) er en viktig tilpasning av xylem. Denne spenningen kan måles empirisk ved hjelp av trykkbomben.
Osmotisk potensial (oppløst potensial) Rediger
Rent vann defineres vanligvis som et osmotisk potensial (Ψ π {\ displaystyle \ Psi _ {\ pi}}) på null, og i dette tilfellet kan løsningsmiddelpotensialet aldri være positivt. Forholdet mellom konsentrasjon av oppløst stoff (i molaritet) og oppløst potensial er gitt av van «t Hoff-ligningen:
Ψ π = – M i RT {\ displaystyle \ Psi _ {\ pi} = – MiRT}
der M {\ displaystyle M} er konsentrasjonen i molaritet av det oppløste stoffet, i {\ displaystyle i} er van-t Hoff-faktoren, forholdet mellom mengden av partikler i oppløsning og mengden oppløste formelenheter, R {\ displaystyle R } er den ideelle gasskonstanten, og T {\ displaystyle T} er den absolutte temperaturen.
Vannet diffunderer over den osmotiske membranen til der vannpotensialet er lavere
For eksempel, når et oppløst stoff er oppløst i vann, er det mindre sannsynlig at vannmolekyler diffunderer bort via osmose enn når det er er ingen løsemiddel. En løsning vil ha et lavere og dermed mer negativt vannpotensial enn det for rent vann. Videre, jo mer oppløste molekyler som er tilstede, desto mer negativ er oppløsningspotensialet.
Osmotisk potensiale har viktige implikasjoner for mange levende organismer. Hvis en levende celle er omgitt av en mer konsentrert løsning, vil cellen ha en tendens til å miste vann til det mer negative vannpotensialet (Ψ w {\ displaystyle \ Psi _ {w}}) i omgivelsene. Dette kan være tilfelle for marine organismer som lever i sjøvann og halofytiske planter som vokser i saltvannsmiljøer. I tilfelle av en plantecelle kan strømmen av vann ut av cellen føre til at plasmamembranen trekker seg bort fra celleveggen, noe som fører til plasmolyse. De fleste planter har imidlertid muligheten til å øke løsningen inne i cellen for å drive vannstrømmen inn i cellen og opprettholde turgor.
Denne effekten kan brukes til å drive et osmotisk kraftverk.
En jordløsning opplever også et osmotisk potensiale. Det osmotiske potensialet er mulig på grunn av tilstedeværelsen av både uorganiske og organiske oppløste stoffer i jordløsningen. Når vannmolekyler i økende grad klumper seg sammen med løste ioner eller molekyler, senkes bevegelsesfriheten og dermed den potensielle energien til vannet. Når konsentrasjonen av oppløste stoffer økes, reduseres det osmotiske potensialet i jordløsningen. Siden vann har en tendens til å bevege seg mot lavere energinivå, vil vann ønske å reise mot sonen med høyere konsentrasjoner av løsemiddel. Selv om flytende vann bare vil bevege seg som svar på slike forskjeller i osmotisk potensial hvis det eksisterer en semipermeabel membran mellom sonene med høyt og lavt osmotisk potensial. En semipermeabel membran er nødvendig fordi den tillater vann gjennom membranen mens den forhindrer at løste stoffer beveger seg gjennom membranen. Hvis ingen membran er tilstede, utligner bevegelse av det oppløste stoffet i stedet for vannet i stor grad konsentrasjonene.
Siden regioner i jord vanligvis ikke er delt av en semipermeabel membran, har det osmotiske potensialet typisk en ubetydelig innflytelse på massebevegelsen av vann i jorda. På den annen side har osmotisk potensiale en ekstrem innflytelse på vannopptakshastigheten av planter.Hvis jordsmonnene inneholder mye oppløselige salter, er det sannsynlig at det osmotiske potensialet vil være lavere i jordløsningen enn i plantens rotceller. I slike tilfeller vil jordløsningen sterkt begrense vannopptaket av planter. I salt jord kan det osmotiske potensialet i jordvann være så lavt at cellene i unge frøplanter begynner å kollapse (plasmolyze).
Matrisepotensial (Matrisk potensial) Rediger
Når vann er i kontakt med faste partikler (f.eks. leire eller sandpartikler i jord), kan limmolekylære krefter mellom vannet og det faste stoffet være stort og viktig. Kreftene mellom vannmolekylene og de faste partiklene i kombinasjon med tiltrekning blant vannmolekyler fremmer overflatespenning og dannelse av menisker i den faste matrisen. Det kreves krefter for å bryte disse meniskene. Størrelsen på matrikspotensialet avhenger av avstandene mellom faste partikler – bredden på meniskene (også kapillærvirkning og forskjellige Pa i endene av kapillæren) – og den kjemiske sammensetningen av den faste matrisen (menisk, makroskopisk bevegelse på grunn av ionisk tiltrekning).
I mange tilfeller kan den absolutte verdien av matrikspotensialet være relativt stor i forhold til de andre komponentene i vannpotensialet som er diskutert ovenfor. Matrisepotensial reduserer energitilstanden til vann nær partikkeloverflater markant. Selv om vannbevegelse på grunn av matrikspotensialet kan være tregt, er det fortsatt ekstremt viktig å levere vann til planterøtter og i tekniske applikasjoner. Matrikspotensialet er alltid negativt fordi vannet som tiltrekkes av jordmatrisen har en energitilstand lavere enn ren vann. Matrikspotensial forekommer bare i umettet jord over vannet. Hvis matrisepotensialet nærmer seg verdien null, er nesten alle jordporene fullstendig fylt med vann, dvs. fullstendig mettet og med maksimal retensiv kapasitet. Matrisepotensialet kan variere betydelig mellom jord. I tilfelle vann drenerer inn i mindre fuktige jordsoner med lignende porøsitet, er matrikspotensialet generelt i området −10 til −30 kPa.