主な違い – 静水圧 vs 浸透圧
圧力とは、単位面積に垂直にかかる力のことです。
流体に関係する圧力の分類として、静水圧と浸透圧があります。
静水圧と浸透圧の主な違いは、静水圧はあらゆる種類の均質な流体で見られるのに対し、浸透圧は純粋な溶液では見られないということです。
静水圧とは
静水圧とは、非流動性の液体のどの点においても、重力の力によってかかる圧力のことです。
水の入った瓶を考えてみましょう。
水の表面での圧力は大気圧です。
つまり、大気によって水にかかる圧力です。
しかし、その瓶の中の水の真ん中にある点を考えてみると、その点の圧力は表面の圧力とは異なっています。
それは、その点より上の水にも、重力によって圧力がかかっているからです。
上の図は、水の入った瓶です。
その上に3つの点が記されています。
水面上の点での圧力は大気圧です。
この大気圧をπとすると、真ん中の点は水面からhの深さにある。
液体によってかかる圧力は次のように与えられる。
P = hdg
ここで
P は加えられた圧力
h は液状体の深さまたは高さ
d は液体の密度
gは重力
したがって、上の図の中点にかかる圧力は、次のように与えられる。
Ptotal = π + hdg
瓶の底にかかる圧力は
Ptotal = π + 2 hdg となります。
したがって、同じ液体でも、異なる点での静水圧は異なります。
しかし、同じ液体の同じ高さの点での静水圧は同じです。
上の図では、a,b,cは同じ水位にあります。
したがって、各点にかかる圧力は同じになる。
この静水圧により、同じ液体でも点によって水の流れる速度が異なります。
この現象を下図に示します。
図3: 水位が異なると水の速度が異なる。
上の図で、A,B,Cは同じ水が入った瓶の中の異なる高さに位置する穴です。
これはC地点に高い圧力がかかっているためであり、A地点には大気圧しかかかっていないため、最も流速が小さくなっている。
浸透圧とは
浸透圧とは、ある溶液が浸透しないようにするために必要な圧力のことです。
この浸透圧が発生するための基本的な条件は、半透膜で仕切られた少なくとも2種類の溶液が存在することである。
半透膜とは、溶質分子のみを透過させる非常に薄い膜のことである。
したがって、溶質分子は、両方の溶液で溶質の濃度が同じになるまで通過する。
溶媒は常に高濃度から低濃度へ移動する。
この動きを止めるために必要な力が浸透圧である。
浸透圧も数学的に省略することができる。
浸透圧を与える方程式はVan’t Hoff方程式と呼ばれます。
Π = nRT / V
ここで
Πは浸透圧
nは溶質のモル数
Rは普遍気体定数
Tは絶対温度
V は溶液の体積
ただし、n/Vは溶液のモル比に等しい。
Π = nRT / V
= MRT
= 1.00 mol/L x 0.0821 L atm /(mol. K) x 298 K
= 24.466 atm
静水圧と浸透圧の違い
定義
静水圧: 静水圧は、非流動性液体の任意の点における重力による圧力です。
浸透圧。
浸透圧とは、溶液が浸透しないようにするために必要な圧力のこと。
溶質の移動
静水圧：流動性のない溶液では静水圧は観測されない。
浸透圧。
浸透圧は、溶質の移動が起こる溶液で観測される。
溶液の純度
静水圧：静水圧は純粋な溶液と均質な溶液の両方で発生する。
浸透圧。
浸透圧は純水溶液には存在しない。
半透過膜
静水圧：静水圧では、半透膜は関与しない。
浸透圧：浸透圧には、半透膜が関与している。
圧力が異なる場合
静水圧：同じ液体でも水位が異なると静水圧は異なる。
浸透圧。
浸透圧は、液体中どこでも同じであるため、系全体を考えて計算する。
結論
静水圧と浸透圧は、液体中の圧力を指す2種類の圧力です。
静水圧と浸透圧の主な違いは、静水圧はあらゆる種類の均質な流体で見られるのに対し、浸透圧は純粋な溶液では見られないということです。
