物理小实验制作方案

趣味物理小实验

（感谢陈礼明同学提供思路，下述仅为想象和理论，实际操作或未易知）

首先给小实验起个名字：奇怪的喷水现象

实验材料：一个广口杯子（参考横截面积约为25cm2，高度为10cm），两根上下为空的细玻璃管【或者塑料管，但玻璃管透明易于观察】（参考横截面积1cm2，长度5cm），2份半透膜【只允许水分子通过而不允许蔗糖溶液通过】（可用鸡蛋膜来替代），清水（或者蒸馏水），蔗糖溶液（参考浓度0.1mol/L）。

实验步骤：1.准备材料，将半透膜小心地贴在两根细玻璃管底（可用胶水固定）

2.在两根细玻璃管中分别小心加入4cm3的清水（①号）和蔗糖溶液（②号）

3.将广口杯子中加入水至高度为6cm，放入①号插至没入水中1cm的位置

【发现①中水面下降，广口杯子中水面上升，最后二者平齐】

4.取出①号，倒掉杯中部分水至6cm，放入②号插至没入水中1cm的位置

【发现②中水面迅速上升，喷出水来，而后水流变缓】

*注：因为清水和蔗糖溶液是无害的，那么细玻璃管手握即可了（毕竟没有这样小的夹子吧。。。镊子的话又太容易滑落了）【所以用粗一些的玻璃管不失为一种好选择】

参考样图：【我在纸上手绘就好啦~，这里画个草图吧】

灵感来源：上文提到是陈礼明给予的灵感。这是一次生物课讲半透膜时，陈礼明奇思妙想而得到的产物呢！陈礼明提供了大致的想法，这里将其具体化、理论化。

理论分析：通过查阅相关资料可知：高浓度溶液和低浓度溶液中存在渗透压，当对高浓度溶液提供的压力达到渗透压后可以阻止渗透作用。那么没有达到自然就不能阻止了，从而低浓度溶液中水大量渗入高浓度溶液，导致其喷出水来。这里可以通过适当计算证明：通过范特霍夫渗透定律：π=cRT（其中π为渗透压(kPa)，c为溶质的摩尔浓度（我觉得可能是浓度差(mol/L)），R为热力学常数(8.31J/(mol·k)，T为热力学温度(K)），计算水压和渗透压（此处略），证明了渗透会发生，从而细玻璃管②中液面不降反升。而再计算临界值，证明细玻璃管②中满溢时仍在渗透，从而出现“喷泉现象”。随着喷水过程，浓度差减小，知道渗透压约为水压，喷水变缓直到停止。对于①，都是清水自然不会有什么变化，就相当于往里面倒水了吧。

考虑优化：1.蔗糖溶液浓度可以适量提高（但是不宜过高，毕竟范特霍夫渗透定律只可以粗略适用于理想的稀溶液，可谓极其受限制了）

2.细玻璃管也许可以改为下粗上细，这样可能渗透现象会更明显一些。

3.可以考虑维持细玻璃管中的高浓度，这样可能需要一些奇奇怪怪的膜。。。而且不一定存在，这里就不做考虑了。（毕竟理想状态下，什么都是有可能的，但是要考虑实际啊！）

总结：只是一个人的yy罢了，是否能实现有待验证。