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八下 第九章 压强
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使用次数:164
更新时间:2021-04-02
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1.

请阅读《 RO 反渗透膜原理》并回答问题

RO 反渗透膜原理

反渗透,英文为 Reverse Osmosis ,它所描绘的是一个自然界中水分自然渗透过程的反向过程。早在 1950 年美国科学家 DR.S.Sourirajan 无意中发现海鸥在海上飞行时从海面啜起一大口海水,隔了几秒后吐出一小口的海水。他由此而产生疑问:陆地上由肺呼吸的动物是绝对无法饮用高盐份的海水,那为什么海鸥就可以饮用海水呢?这位科学家把海鸥带回了实验室,经过解剖发现在海鸥嗉囊位置有一层薄膜,该薄膜构造非常精密。

海鸥正是利用了这层薄膜把海水过滤为可饮用的淡水,而含有杂质及高浓缩盐份的海水则被从口中吐出 . 这就是以后逆渗透法( ReverseOsmosis 简称 R.O )的基本理论架构。

对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜,一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想半透膜 . 当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和浓溶液(例如盐水)分别置于半透膜的两侧时,稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动,这一现象称为渗透。当渗透达到平衡时,浓溶液一侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一个压差,此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质,即与浓溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关 . 若在浓溶液一侧施加大于渗透压的压力时,溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反,开始从浓溶液向稀溶液一侧流动,这一过程称为反渗透。反渗透是渗透的一种反向迁移运动,是一种在压力驱动下,借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法,它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩,其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中。反渗透膜的孔径非常小,因此能够有效地去除水中比反渗透膜孔径大的溶解盐类、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等 . 利用反渗透原理进行水提纯系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。反渗透膜能截留直径大于 0.0001 微米的物质,是最精细的一种膜分离产品,其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于 100 的有机物,同时允许水分子通过,以获得高质量的纯净水。

请根据上述材料,回答下列问题:

(1) 图甲中容器两侧液面在自然状态下液体的流动方向是 ________ (选填 “从纯水到盐水”或“从盐水到纯水”)。

(2) 图乙中两侧液体静止达到液透平衡,若左右两容器横截面积均为 ,要实现反渗透,需要在图甲中 ______ 液面(选填 “纯水”或“盐水”)施加竖直向下的压力至少是 _____ 。(

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题型:综合题
知识点:压强
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【答案】

从纯水到盐水 盐水 10.3N

【详解】

(1) 由题意可知,稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动,这一现象称为渗透,所以图甲中容器两侧液面在自然状态下液体的流动方向是从纯水到盐水。

(2) 图乙中右侧液面比左侧液面高出 10cm ,此时两侧液体静止达到液透平衡,盐水向纯水的渗透压与纯水向盐水的渗透压相等,则说明图甲中如果要实现反渗透,需要在盐水一侧施加一个至少 10cm 高的盐水压强,该压强为

p = ρ 盐水 gh =1.03×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×0.1m=1.03×10 3 Pa

则至少要在盐水一侧液面施加的压力为

F = pS =1.03×10 3 Pa×100×10 -4 m 2 =10.3N

=
考点梳理:
根据可圈可点权威老师分析,试题“ 请阅读《RO反渗透膜原理》并回答问题RO反渗透膜原理反渗透,英文为ReverseOsmosis,它所描绘的是一个自然界中水分自然渗透过程的反向过程。早在1950年美国科学家DR.S.Souriraja ”主要考查你对 压力的定义 等考点的理解。关于这些考点的“资料梳理”如下:
◎ 压力的定义的定义
定义、单位:
垂直作用在物体表面上的力叫压力。用F来表示,单位是牛(N)。

◎ 压力的定义的知识扩展
压力:垂直作用在物体表面上的力叫压力。两个物体相互接触而且有挤压作用时会产生压力。
◎ 压力的定义的知识导图
压强知识梳理:
◎ 压力的定义的特性
压力产生的条件:
只有相互接触且又发生挤压的物体之间才有压力。如图所示,静止在水平地面上、紧挨墙角的小球,由于墙与小球之间无挤压作用,因而它们之间不存在压力。

方向:

     压力的方向与受力物体的表面即支撑面互相垂直且指向受压物体。例如按图钉(图),其方向可以与墙面垂直,与天花板垂直,也可以与水平桌面垂直,无论这个面如何放置,压力的方向总是要与接触面垂直的.这是压力和其他力的一个区别。

大小:压力并不都是由重力产生的,因此压力的大小并不一定与重力大小相等,有时甚至无关。

作用点:在受压物体的接触面上。例在图中画出沿斜面向下滚动的小球对斜面压力的示意图(压力是指垂直压在物体表面上的力)。
◎ 压力的定义的知识对比
压力与重力的区别和联系:
重力 压力
定义 由于地球的吸引而使物体受到的力 垂直作用在物体表面上的力
产生原因 由于地球的吸引而产生 由于物体对物体的挤压而产生
方向 总是竖直向下 垂直于受压面且指向被压物体
作用点 物体的重心 在受压物体的表面
施力物体 地球 对受力物体产生挤压作用的物体
联系 在通常情况下,静止在水平地面上的物体,其重力等于物体对地面的压力
注意点 压力不一定是由于物体受到重力而产生的。物体由于受到重力的作用,可以产生压力,但压力的大小不一定等于物体的重力

◎ 压力的定义的教学目标
1、理解压力的概念。
2、明白压力的方向垂直于受压表面并指向受力物体。
◎ 压力的定义的考试要求
能力要求:理解
课时要求:30
考试频率:常考
分值比重:2
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