某滲透實驗裝置如圖砂

㈠ 達西定律相關信息

在土體孔隙中，地下水滲透時會遭遇滲透阻力，導致沿程能量消耗。為探究這一現象的規律，法國工程師達西在1856年經過深入的實驗研究，提出了著名的達西定律，描述了滲透能量損失與滲流速度之間的關聯。

圖1所示的達西滲透實驗裝置，包括一個直立圓筒①，其橫截面積為A，上端開口，兩側裝有間距為l的側壓管。圓筒底部上方設置了濾板②，填充了均勻的砂土。水從上端注入，多餘水流經溢水管③排出，保持筒內水位恆定。通過短水管④，水滲透過砂層，流入量杯⑤測量滲流量q。在Δt時間內，量杯中水體體積增量為△V，因此滲流量定義為q=△V /△t。同時，測量斷面1-1和2-2處的側壓管水頭值h1、h2，以及兩者之間的水頭損失Δh。

達西的研究結果顯示，滲流量q與圓筒橫截面積A成正比，與斷面間距l成反比，這可以用以下關系式表示：

q = k * A / i

其中，i = Δh / l，即水力梯度或水力坡降，k是滲透系數，定義為當水力梯度為1時的滲透速度，單位為cm/s。

式（1-1）和（1-2）概括了達西定律的核心內容，它構成了地下水滲透理論的基礎定律，對於理解和預測土壤中的水文過程至關重要。

㈡ 如圖為研究滲透作用的實驗裝置，請回答下列問題：（1）漏斗內溶液（S1）和漏斗外溶液（S2）為兩種不同濃

（1）一般兩側溶液的濃度並不相等，因為液面高的一側形成的靜水壓，會阻止溶劑由低濃度一側向高濃度一側擴散，故兩者濃度關系仍是S₁＞S₂．
（2）圖中半透膜模擬成熟植物細胞的原生質層，原生質層包括細胞膜、液泡膜和兩層膜之間的細胞質．
（3）②根據實驗所給材料「0.3g/mL的蔗糖溶液和與其等滲的KNO₃溶液」，以及實驗的第三步可以確定，向甲裝片滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，乙裝片應滴加等量等滲的硝酸鉀溶液．
③蔗糖分子不能透過原生質層，蔗糖溶液中的細胞質壁分離後不會自動復原；KNO₃能被細胞吸收，導致細胞液和外界溶液的濃度差被消除，從而發生質壁分離自動復原的現象．
故答案為：
（1）S₁＞S₂
（2）液泡膜
（3）②等量等滲的硝酸鉀溶液
③質壁分離 自動復原

㈢ 滲透系數的測定方法

滲透系數的測定方法主要分「實驗室測定」和「野外現場測定「兩大類。
1.實驗室測定法
目前在實驗室中測定滲透系數 k 的儀器種類和試驗方法很多，但從試驗原理上大體可分為」常水頭法「和變水頭法兩種。
常水頭試驗法就是在整個試驗過程中保持水頭為一常數，從而水頭差也為常數。 如圖：
試驗時，在透明塑料筒中裝填截面為A，長度為L的飽和試樣，打開水閥，使水自上而下流經試樣，並自出水口處排出。待水頭差△h和滲出流量Q穩定後，量測經過一定時間 t 內流經試樣的水量V，則
V = Q*t = ν*A*t
根據達西定律，v = k*i，則
V = k*（△h/L）*A*t
從而得出
k = q*L / A*△h=Q*L /( A*△h)
常水頭試驗適用於測定透水性大的沙性土的滲透參數。粘性土由於滲透系數很小，滲透水量很少，用這種試驗不易准確測定，須改用變水頭試驗。
變水頭試驗法就是試驗過程中水頭差一直隨時間而變化，其裝置如圖：水從一根直立的帶有刻度的玻璃管和U形管自下而上流經土樣。試驗時，將玻璃管充水至需要高度後，開動秒錶，測記起始水頭差△h1，經時間 t 後，再測記終了水頭差△h2，通過建立瞬時達西定律，即可推出滲透系數 k 的表達式。
設試驗過程中任意時刻 t 作用於兩段的水頭差為△h，經過時間dt後，管中水位下降dh，則dt時間內流入試樣的水量為
dVe = －a dh
式中 a 為玻璃管斷面積；右端的負號表示水量隨△h的減少而增加。
根據達西定律，dt時間內流出試樣的滲流量為：
dVo = k*i*A*dt = k*（△h/L）*A*dt
式中，A——試樣斷面積；L——試樣長度。
根據水流連續原理， 應有dVe = dVo，即得到
k = （a*L/A*t）㏑（△h1/△h2）
或用常用對數表示，則上式可寫為
k = 2.3*（a*L/A*t）lg（△h1/△h2）
2. 野外現場測定法
滲水試驗(infiltration test)一般採用試坑滲水試驗，是野外測定包氣帶鬆散層和岩層滲透系數的簡易方法。試坑滲水試驗常採用的是試坑法、單環法、和雙環法。 是試坑底嵌入兩個鐵環，增加一個內環，形成同心環，外環直徑可取0.5米, 內環直徑可取0.25米。試驗時往鐵環內注水，用馬利奧特瓶控制外環和內環的水柱都保持在同一高度上，（例如10厘米）。根據內環取的的資料按上述方法確定鬆散層、岩層的滲透系數值。由於內環中的水只產生垂直方向的滲入，排除了側向滲流帶的誤差，因此，比試坑法和單環法精確度高。內外環之間滲入的水，主要是側向散流及毛細管吸收，內環則是鬆散層和岩層在垂直方向的實際滲透。
當滲水試驗進行到滲入水量趨於穩定時，可按下式精確計算滲透系數（考慮了毛細壓力的附加影響）：K(滲透系數)= QL/ F(H+Z+L)。
式中：
Q-----穩定的滲入水量(立方厘米/分)；
F------試坑內環的滲水面積(平方厘米)；
Z-----試坑內環中的水厚度(厘米)；
H-----毛細管壓力（一般等於岩土毛細上升高度的一半）(厘米)；
L-----試驗結束時水的滲入深度（試驗後開挖確定）(厘米)。

㈣ 如圖為研究滲透作用的實驗裝置，實驗所用半透膜為玻璃紙，請回答下列問題：（1）漏斗內溶液（S1）和漏斗

（1）一般兩側溶液的濃度並不相等，因為液面高的一側形成的靜水壓，會阻止溶劑由低濃度一側向高濃度一側擴散，故兩者濃度關系仍是S1＞S2．
（2）圖中半透膜模擬成熟植物細胞的原生質層，從功能上，半透膜只是利用孔徑大小控制物質進出；原生質層是選擇透過性膜，靠能量和載體控制物質出入，具有生物活性，可以完成逆濃度梯度的主動運輸，原生質層由細胞膜和液泡膜以及這兩層膜之間的細胞質構成．
（3）①蔗糖分子不能通過半透膜，而KNO₃能夠通過半透膜，滲透平衡時裝置X能出現液面差，裝置Y不能出現液面差．故滲透平衡時，X漏斗內的液面高於燒杯里的液面，Y漏斗內的液面等於燒杯里的液面．
②觀察洋蔥鱗片葉表皮細胞發生質壁分離和復原現象，選潔凈的載玻片分別編號，在載玻片中央分別滴加蒸餾水，製作臨時裝片後觀察洋蔥表皮細胞的初始狀態．用低倍顯微鏡觀察到整個細胞呈現紫色，原因是紫色物質存在於占據了細胞大部分空間的液泡中．
③蔗糖分子不能透過原生質層，蔗糖溶液中的細胞質壁分離後不會自動復原，KNO3能被細胞吸收，導致細胞液和外界溶液的濃度差被消除，從而發生質壁分離自動復原的現象．
（4）上述實驗中最能體現兩種膜功能差異的實驗現象是KNO₃溶液中的植物細胞質壁分離後會自動復原．
故答案為：
（1）S₁＞S₂
（2）原生質層細胞膜和液泡膜以及這兩層膜之間的細胞質
（3）①高於等於
②蒸餾水中央液泡
③發生質壁分離質壁分離後會自動復原
（4）KNO₃溶液中的植物細胞質壁分離後會自動復原

㈤ 如圖為研究滲透作用的實驗裝置，漏斗內溶液（S1）和漏斗外溶液（S2），漏斗內外起始液面一致．滲透平衡時

A、制若S₁、S₂分別是不同濃度的蔗糖溶液，滲透平衡時的液面差為△h，S₁濃度大於S₂的濃度，A正確；
B、若S₁、S₂分別是不同濃度的蔗糖溶液，滲透平衡時的液面差為△h，S₁濃度大於S₂的濃度，B錯誤；
C、半透膜允許K⁺、NO₃^-通過，滲透平衡時，液面差為0，S₁濃度等於S₂的濃度，C錯誤；
D、半透膜允許K⁺、NO₃^-通過，滲透平衡時，液面差為0，S₁濃度等於S₂的濃度，D錯誤．
故選：A．

㈥ 如圖為研究滲透作用的實驗裝置，請回答下列問題：（1）漏斗內溶液（S1）和漏斗外溶液（S2）為兩種不同濃

（1）圖中由於漏斗內的溶液濃度高，因此燒杯中的水分子或通過滲透作用進入漏斗，使漏斗內液面升高，滲透平衡時△h會產生壓力與漏斗內因溶液濃度差產生的壓力的大小相等，滲透平衡時，兩種溶液的濃度是S₁濃度^_＞S₂濃度．
（2）半透膜相當於植物細胞的原生質層，包括的細胞膜、液泡膜及兩者之間的細胞質．
故答案為：
（1）S_1^＞S_2
（2）原生質層

㈦ 某同學設計了如圖Ⅰ所示的滲透作用實驗裝置，實驗開始時長頸漏斗內外液面平齊，記為零液面．實驗開始後，

A、OA段液面不段上升的直接原因是相同時間內從漏斗進入燒杯中的水少專於從燒杯進入漏斗內的水屬的量，A錯誤；
B、AB段液面不再上升的直接原因是相同時間內從漏斗進入燒杯中的水與從燒杯進入漏斗內的水的量相同，B錯誤；
C、OA段液面不段上升的直接原因是相同時間內從燒杯進入漏斗內的水的量多於於從漏斗進入燒杯中的水，C錯誤；
D、AB段液面不再上升的直接原因是相同時間內從漏斗進入燒杯中的水與從燒杯進入漏斗內的水的量相同，D正確．
故選：D

㈧ 如圖表示的是滲透作用的實驗裝置，當漏斗內蔗糖溶液的液面不再上升時，下列敘述正確的是（）A．裝置

A、當漏斗內復蔗糖溶液的液制面不再上升時，說明滲透作用達到動態平衡，此時水分子進和出的量相等，並沒有停止，A錯誤；
B、當漏斗內蔗糖溶液的液面不再上升時，說明滲透作用達到動態平衡，此時水分子仍然存在擴散作用，只是水分子進和出的量相等，B正確；
C、當漏斗內蔗糖溶液的液面不再上升時，漏斗的液面較高，存在靜水壓，所以此時長頸漏斗內溶液的濃度仍然大於燒杯內的濃度，C錯誤；
D、此時長頸漏斗內溶液的濃度仍然大於燒杯內的濃度，D錯誤．
故選：B．