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阅读“RO反渗透膜原理”,回答第35题。 RO反渗透膜原理 反渗透,英文为Rev...

阅读“RO反渗透膜原理”,回答第35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(Reverse Osmosis 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)要将自来水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质阻隔,并使之无法通过反渗透膜,从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来,反渗透膜的孔径要达到___________以下。

2)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”)。

3)图乙中两侧液体静止达到液透平衡。如果左右两容器横截面积均为100cm2,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多大______?请写出计算过程和结果。(g=10N/kgρ盐水=1.03×103kg/m3

4RO反渗透是当前最先进的净水分离技术,请举出一个它在生产生活方面的应用_______________

 

0.0001(10-4 )微米(μm) 从纯水到盐水 盐水 10.3N 海水淡化、净水机、制药等 【解析】 (1)根据反渗透膜能截留直径大于0.0001微米的物质可知,反渗透膜的孔径要达到0.0001微米以下。 (2)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; (3)由于图乙中两侧液体静止达到液透平衡,且右侧液面比左侧液面高出h1=10cm;而在图甲中盛盐水一侧可利用液体的压强太小,所以需要在图甲中盐水液面施加竖直向下的压力,才能使得盐水向纯水流动;施加的压力:F=p1S=ρ盐水gh1S=1.03×103kg/m3×10N/kg×0.1m×10−2m2=10.3N; (4)RO反渗透是当前最先进的净水分离技术,它在生产生活方面的应用有:海水淡化、净水机、制药等。  
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阅读“流体阻力”,回答下面问题。

流体阻力

中国科技馆二层的50号展台,有一个有趣的“流体阻力”的实验:A、B、C是三个形状不同的物体;D、E是两个形状相同的物体,以不同的方式放置,如图31所示。用相同大小的力拉它们,让它们一起从起点向终点运动,哪个物体跑得更快呢?

小明通过实验,发现:A、B、C三个物体中,A物体运动的快;D、E两个物体中,D物体运动的快。为什么呢?小明在展台旁发现了这样一段文字“物体在流体中运动时会受到流体的阻力,物体在流体中受到阻力有摩擦阻力和由于前后压强不一致引起的压差阻力,而起决定作用的是压差阻力。”

请根据上述材料,回答下列问题:

1)在此实验中,DE两个物体在相同拉力作用下,D物体受到的压差阻力___E物体受到的压差阻力。(选填“大于”、“小于”或“等于”)

2)小明想起来,他看到公路自行车锦标赛时,选手戴的帽子也是类似的形状,选手戴帽子时,图中帽子的尖端应该朝__________。(选填“前”或“后”)

 

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实验桌上备有如下器材:如图所示的金属圆柱体A(其侧面带有间距均匀的刻线),已调零的弹簧测力计、三个相同的烧杯分别装有足量的盐水、水和酒精(已知:盐水酒精)。请你利用上述器材设计一个实验证明:“在物体排开液体体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。”要求:

1)写出实验步骤。

2)画出实验数据记录表。

 

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水平实验桌面上有微小压强计、刻度尺、烧杯和水。小阳利用这些器材,探究水内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离是否有关。小阳的主要实验步骤如下:

①将微小压强计的探头放入烧杯的水中,用刻度尺分别测量探头到烧杯底的距离L,探头到水面的距离H1,读出压强计U形管两侧的液面高度差h1,将相关数据记录 在表格中。

②向烧杯中倒入适量的水,调整探头所在的位置,使探头到烧杯底的距离仍为L,用刻度尺测量探头到到水面的距离H2,读出压强计U形管两侧的液面高度差h2,将相关数据记录在表格中。根据以上叙述,回答下列问题:

1)小阳的探究过程中存在的问题:__________________

2)请你针对小华探究过程中存在的问题,写出改正措施:_________________

 

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同学们使用图所示的微小压强计和水进行“研究液体内部压强特点”的实验。

1)小明用如图所示的微小压强计探究水的内部压强与探头的方位是否有关。在此实验中每次将探头放入水中同一深度,这种研究方法在物理学习中经常用到,以下研究过程采用了这种方法的是________。(选填选项前的字母,只有一个选项正确)

A.探究同一直线上二力合成时,用一个力的作用效果等效替代另外两个力的作用效果

B.探究压力作用效果跟受力面积的关系时,应控制压力大小相同

C.研究光现象时,用“光线来表示光的传播路径和方向

2)善于画画的小惠根据记忆画出实验情景如图所示。其中符合液体压强特点的是_______(填字母符号)。

 

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为探究液体的某些性质,小明设计了如图所示的玻璃装置.首先向水槽里灌满水,松开铁夹后,水流入ab两管,待稳定后,ab两管中水面高度ha______hb,(填“>”、“<”或“=”),其原因是______;随后拔去右端的软木塞,装置中的水立即向外涌出,此时ab两管中水面高度haˊ______hbˊ,(填“>”、“<”或“=”),其原因是______

 

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