محاكي الانتشار والتناضح
المعادلات في هذه المحاكاة
| J | صافي تدفق الجسيمات عبر الغشاء | قانون فيك: من الجهة المزدحمة إلى الفارغة، وأسرع كلما كبر الفرق | |
|---|---|---|---|
| D | معامل الانتشار | مدى سرعة تجوال الجسيمات؛ تزداد هنا مع درجة الحرارة | |
| Δc | فرق التركيز c_L − c_R | عدد جسيمات المذاب على اليسار ناقص العدد على اليمين | |
| Δx | سمك الغشاء | ثابت |
بالقيم الحالية:
| Π | الضغط الأسموزي | قانون فانت هوف: الضغط الذي يوقف تدفق الماء إلى الداخل | |
|---|---|---|---|
| c | تركيز المذاب | يحدده منزلقا التركيز؛ ومع غشاء شبه منفذ ينتقل الماء نحو c الأعلى | |
| T | درجة الحرارة T (نسبية؛ 1 = درجة حرارة الغرفة) | الجسيمات الأدفأ تتحرك أسرع، فيحدث كل شيء أبكر |
بالقيم الحالية:
| Δh | الفرق بين مستويي الماء (الأيسر ناقص الأيمن) | يستمر الماء في العبور نحو الجهة الأكثر ملوحة حتى يدفع وزن الارتفاع الزائد إلى الخلف بقدر ما يسحب التناضح؛ عندها يتوقف المستويان عن الحركة | |
|---|---|---|---|
| ρ g | كثافة الماء مضروبة في الجاذبية | الضغط الذي يبذله عمود الماء لكل وحدة ارتفاع |
بالقيم الحالية:
كيف تستخدم محاكي الانتشار والتناضح
- جسيمات مذاب حمراء وجسيمات ماء زرقاء صغيرة تتحرك عشوائيًا على جانبي غشاء. ضع مذابًا في جانب أكثر من الآخر؛ ويتلون السائل حسب كمية المذاب فيه.
- مع غشاء نفّاذ يعبر كل شيء وينتهي الجانبان باللون نفسه والمستوى نفسه: الانتشار. ومع غشاء شبه نفّاذ لا يمر عبر المسام إلا الماء، فيتجمع في الجانب الأكثر ملوحة حتى يرتفع مستواه بما يكفي ليدفع في الاتجاه المعاكس: التناضح.
- تبين الأسهم فوق الغشاء صافي تدفق الماء (أزرق) والمذاب (أحمر)، وتتبع الرسوم الأعداد والمستويات والتدفق، وتعطي المعادلات قانون فيك والضغط الأسموزي.
الأسئلة الشائعة
ما الانتشار؟
صافي حركة الجسيمات من حيث تتركز إلى حيث لا تتركز، بدافع الحركة العشوائية وحدها: مع جسيمات أكثر في جانب، يعبر منها أكثر بالصدفة في ذلك الاتجاه. ويتوقف حين تتساوى التراكيز، رغم أن الجسيمات تظل تتحرك.
ما التناضح؟
صافي حركة الماء عبر غشاء يسمح بمرور الماء دون المذاب، من الجانب الأقل مذابًا إلى الأكثر. يكسب الجانب الأكثر ملوحة ماءً، فيرتفع مستواه؛ والارتفاع الزائد يضغط إلى الأسفل ويتوقف التدفق حين يساوي ذلك الضغط الضغط الأسموزي، Π = cRT. وهذا ما تبينه مستويات الحوض.
لماذا يهم هذا للخلايا؟
أغشية الخلايا شبه نفّاذة. الخلية في ماء نقي تمتص الماء وقد تنفجر؛ والخلية في ملح مركّز تفقد الماء وتنكمش. ولهذا يُحضَّر المحلول الملحي للحقن بنسبة 0.9% من الملح تحديدًا، ليطابق داخل خلايانا فلا يحدث أي من الأمرين.
تقول إن WebGL معطّل.
يحتاج العرض ثلاثي الأبعاد إلى WebGL، وهو موجود في كل المتصفحات الحالية. قد يكون معطّلًا إن كان تسريع العتاد مطفأً في إعدادات المتصفح، أو بسبب برنامج تشغيل رسومي قديم جدًا. فعّل تسريع العتاد أو جرّب متصفحًا آخر.
هل يُرفع أي شيء؟
لا. يرسم متصفحك نفسه المحاكاة بـ WebGL؛ لا يُرسل شيء إلى أي مكان، وتستمر في العمل دون اتصال بعد تحميل الصفحة.