# 水为什么会穿过半透膜

By DUSK

Topic: Physics & Chemistry

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## Guide

### 1. 两个隔间，一张膜

透明水槽被一张半透膜分成左右两室。半透膜上有极小的孔：水分子能钻过去，溶在水里的溶质（橙色大颗粒）却过不去。右边的放大窗画的是膜孔附近的分子。

示意图：分子和膜孔被极度放大，不按真实比例。可在这里选择溶质预设。

### 2. 分子从不停下

每个水分子都在乱撞，方向完全随机。撞进膜孔的水分子可能穿过去，从左到右、从右到左都有；穿过的瞬间它会闪亮一下。溶质颗粒撞到膜只会弹回来。

分子运动和液面变化都已加速。

### 3. 进来的比出去的多

右侧溶质多，从右侧穿膜离开的水分子就少一些。于是从左往右的水比从右往左的多，这个差叫“净流动”。看左边水槽：右侧液面开始升高。

蓝色箭头表示水的净流向，长度为归一化值。

### 4. 液面差会往回推

右侧液面越高，膜右侧受到的水压就越大，这个由液柱重量产生的压力叫静水压。它把水往左推，抵消一部分净流动，所以液面上升越来越慢。

灰色箭头表示液面差带来的压力，长度为归一化值。

### 5. 动态平衡

当静水压正好抵消溶质带来的差别，液面就不再变化。分子并没有停下：水仍在双向穿过膜，只是来回一样多。溶质始终留在原来的一侧。

平衡时两侧溶质浓度仍不相同，是压力差让净流动变为零。

### 6. 一句话记住

水分子一直双向乱跑，但溶质多的一侧进来的水更多，直到液面差产生的压力把这个差距抵消。

回到第一步换一个溶质预设：两侧溶质差越大，平衡时液面差越大；两侧一样时没有净流动。