2018论能量增加

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　　摘要：通过实验，观察到渗透现象和反渗透现象将水提高的事实(增加了水的重力势能)，理论上说明100%的截留率，得出能量可以增加的结论。
　　关键词：渗透 反渗透 RO膜 溶液分层 能量增加 永动机
　　序言
　　曾今有很多人想过要把水抽到高处，然后用水的势能做功，想要做成永动机，但是都失败了。并由于其他无数想做成永动机的方案都以失败告终，以至于世界在一百多年前公认能量守恒的正确，但是却得不到严格的理论证明。
　　设想只要把水抽上去，并且不需要能量维持，即可完成永动机。根据渗透现象和反渗透现象做成的装置1能够实现这一设想。本实验的结果支持能量增加论。
　　1、浓度大，渗透压大
　　 如果用一种半透膜(如动物的膀胱，植物的表皮层，人造羊皮纸等)将蔗糖溶液和水分子隔开，如果这种半透膜仅允许水分子通过，而糖分子不能通过，因此糖分子扩散就受到了限制。由于在单位体积内，纯水比蔗糖溶液中的水分子数目多一些，所以在单位时间内，进入蔗糖溶液中的水分子数目比离开的多，结果使蔗糖溶液的液面升高。这种溶剂分子通过半透膜自动扩散的过程称为渗透。如果我们在蔗糖溶液的液面上施加压力，使两边的液面重新相平，这时水分子从两边穿过的速度完全相等，即达到渗透平衡。这时溶液液面上所施加的压力大小与该溶液的渗透压相等。(也就是说，压力增加的一侧，单位时间内穿过膜的水分子数目会增加。)
　　如果外加在溶液上的压力超过渗透压，则反而会使溶液中的水向纯水的方向流动，使水的体积增加，这个过程叫反渗透。反渗透广泛应用于海水淡化，工业废水或污水处理和溶液的浓缩等方面。
以上简单而言就是：渗透压大于外压P时，水就会向浓度大的一侧流，即渗透。渗透压小于外压P时，水就会向浓度小的一侧流，即反渗透。膜两侧的一定的浓度差与一定的液面高度差以压力的形式相平衡。(说明一下，密度和浓度是两个不同的概念，分层后的上下液密度变化很小，为了简化讨论认为其密度不变，但浓度变化很大。) 范托夫(Vant Hoff)综合渗透实验结果，指出了稀溶液的渗透压与温度、浓度的关系 V=nRT ③ 或 =cRT ④　　从④式中可以看出，在一定的温度下，稀溶液的渗透压于溶液的浓度成正比，也就是说，与溶液中所含溶质的数目成正比，而与溶质的本性无关。实验证明，即使像蛋白质这样大的分子，其溶液的渗透压也是与小分子一样，由它们的质点数目所决定。必须注意，渗透压只是当溶液与溶剂被半透膜隔开时才会产生。另外，如果半透膜外不是纯水，而是一种较稀的溶液，则稀、浓溶液之间同样也能产生渗透压。 引号部分引用书本(略有改动)《无机及分析化学》(引用页码P7~P11)
　　本文的实验1、2至少也能证明渗透压与浓度正相关，即浓度大，渗透压大。
　　2、溶液静置分层
　　将溶液(如蔗糖溶液、味精溶液、淀粉溶液、牛奶溶液、鸡蛋清溶液等等)静置较长时间，会出现明显的分层现象。
　　一方面，物质分子总是不停的做无规则的热运动，有趋于混合均匀的趋势。但另一方面，由于溶剂(水)与溶质(蔗糖或其他)的密度不同，且各物质分子相互间作用力太弱，在重力作用下，密度大的物质会缓慢的沉到下部。总的效应是：绝大多数溶液静置较长时间会发生分层，下层液浓度比中上层浓度大。
　　分层以后的液体，上液的浓度接近水，下液的浓度趋于饱和。
　　3、装置
SHAPE \* MERGEFORMAT　　在装置1中,初始状态：A、B、C液面相平。
　　现象：当静置一段时间后，A中溶液出现分层现象，下部浓度高，渗透压大，上部浓度低，渗透压小。A液面上升，B、C液面下降。(渗透的液体速率很小，从a管处的膜流出的液体慢，而且从a管出来又是一个截面突然放大的过程，流速大大的减小，其产生的流动变得小于蔗糖等溶质的沉积速度。)
　　最终，液面高度不再变化，A和B之间出现液面高度差H1，A和C之间出现液面高度差H2，而B与C之间出现液面高度差(=H1H2)。　　先假定RO膜对蔗糖或淀粉或蛋白质分子的截留率为100%，即这些物质分子完全不能透过RO膜，后面再说明。
　　分析：最终的平衡为动态平衡，即单位时间内从A穿过半透膜进入a管的水分子数N1与从a管穿出半透膜的水分子数N2相等。并且单位时间内从A穿过半透膜进入b管的水分子数N3与从b管穿出半透膜的水分子数N4相等。但N1与N3并不相等(N1N3，因为下部浓度高，渗透压大，上部浓度低，渗透压小。压力增大，单位时间内穿过膜的水分子数目会增加)。