Toolyard

Симулятор диффузии и осмоса

Уравнения этой модели

J = −D × Δc ÷ Δx
Jсуммарный поток частиц через мембранузакон Фика: из переполненной стороны в пустую, тем быстрее, чем больше разница
Dкоэффициент диффузиикак быстро блуждают частицы; здесь растёт с температурой
Δcразница концентраций c_L − c_Rчисло частиц растворённого вещества слева минус справа
Δxтолщина мембраныфиксирована

При текущих значениях:

Π = c R T
Πосмотическое давлениезакон Вант-Гоффа: давление, которое остановило бы поступление воды
cконцентрация растворённого веществазадаётся двумя ползунками концентрации; с полупроницаемой мембраной вода движется к большей c
TТемпература T (относительная; 1 = комнатная)более тёплые частицы движутся быстрее, поэтому всё происходит раньше

При текущих значениях:

Π_L − Π_R = ρ g Δh
Δhразница уровней воды (слева минус справа)вода продолжает переходить к более солёной стороне, пока вес лишней высоты не давит обратно так же сильно, как тянет осмос; тогда уровни перестают двигаться
ρ gплотность воды на ускорение свободного падениядавление, которое столб воды создаёт на единицу высоты

При текущих значениях:

Как пользоваться симулятором диффузии и осмоса

  1. Красные частицы растворённого вещества и маленькие синие частицы воды хаотично толкаются по обе стороны мембраны. Задайте больше вещества с одной стороны, чем с другой; жидкость окрашена по количеству вещества в ней.
  2. С проницаемой мембраной проходит всё, и обе стороны в итоге одного цвета и одного уровня: это диффузия. С полупроницаемой мембраной через поры проходит только вода, и она скапливается на более солёной стороне, пока этот уровень не поднимется достаточно, чтобы давить обратно: это осмос.
  3. Стрелки над мембраной показывают суммарный поток воды (синий) и вещества (красный), графики следят за числом частиц, уровнями и потоком, а уравнения дают закон Фика и осмотическое давление.

Частые вопросы

Что такое диффузия?

Суммарное движение частиц оттуда, где они сконцентрированы, туда, где их нет, вызванное лишь хаотическим движением: если с одной стороны частиц больше, больше их случайно переходит в эту сторону. Она прекращается, когда концентрации равны, хотя частицы продолжают двигаться.

Что такое осмос?

Суммарное движение воды через мембрану, которая пропускает воду, но не растворённое вещество, — со стороны с меньшим количеством вещества на сторону с большим. Более солёная сторона получает воду, и её уровень поднимается; лишняя высота давит вниз, и поток прекращается, когда это давление равно осмотическому, Π = cRT. Именно это показывают уровни в ёмкости.

Почему это важно для клеток?

Мембраны клеток полупроницаемы. Клетка в чистой воде набирает воду и может лопнуть; клетка в крепком солевом растворе теряет воду и сморщивается. Физраствор для инъекций делают 0,9%-м именно для того, чтобы он совпадал с содержимым наших клеток и не происходило ни того ни другого.

Пишет, что WebGL выключен.

Для 3D-вида нужен WebGL, который есть во всех современных браузерах. Он может быть выключен, если в настройках браузера отключено аппаратное ускорение или графический драйвер очень старый. Включите аппаратное ускорение или попробуйте другой браузер.

Загружается ли что-нибудь?

Нет. Симуляцию рисует ваш собственный браузер с помощью WebGL; ничего никуда не отправляется, и после загрузки страницы она работает и офлайн.

Встроить этот инструмент на свой сайт

Ещё симуляции по биологии

Ещё научные симуляции

Симулятор движения тела, брошенного под угломСимулятор маятникаСимулятор опыта с двумя щелямиСимулятор электрического поляСимулятор орбитСимулятор пружинного маятникаСимулятор рассеяния РезерфордаСобытие в коллайдереСимулятор радиоактивного распадаСимулятор атома Бора3D-просмотр молекулСимулятор идеального газаСимулятор линз и зеркалСимулятор стоячих волнСимулятор эффекта ДоплераСимулятор столкновений и импульсаСимулятор RC- и RL-цепейСимулятор заряженной частицы в магнитном полеСимулятор излучения абсолютно чёрного телаСимулятор специальной теории относительностиСимулятор преломления и полного внутреннего отраженияСимулятор последовательных и параллельных цепейСимулятор течения жидкости и закона БернуллиСимулятор электромагнитной индукцииСимулятор кривой титрованияСимулятор скорости реакции и теории столкновенийСимулятор химического равновесия (Ле Шателье)Симулятор гальванического элемента и электролизаСимулятор кривой нагревания и фазовых переходов3D-просмотр атомных орбиталейСимулятор буферовСимулятор хроматографииСимулятор спектрофотометра и закона Бугера — Ламберта — Бера3D-просмотр кристаллических решётокСимулятор времён года и продолжительности дняСимулятор тектоники плит и землетрясенийСимулятор фаз Луны, приливов и затменийСимулятор парникового эффектаСимулятор эволюции звёзд и диаграммы Герцшпрунга — РасселаСимулятор доски ГальтонаСимулятор рядов Фурье

Похожие калькуляторы и инструменты

Руководства