Hoe permeabiliteit te verklaren?

Permeabiliteit van een materiaal is het gemak waarmee vloeistoffen of moleculen er doorheen kunnen migreren. Je kunt permeabiliteit uitleggen aan de hand van voorbeelden die laten zien wat het is, waarom het nuttig is om het te begrijpen en wat het kan veranderen. De permeabiliteitskenmerken van verschillende materialen zijn essentieel in veel wetenschappelijke en technische gebieden, dus u kunt zich richten op voorbeelden uit een specifiek gebied. Praktijkdemonstraties of experimenten zijn leuke manieren om permeabiliteit te helpen verklaren.

Celmembranen in de biologie, frisdrankflessen in de voedingsindustrie en gesteentelagen en grond in de geologie ze bieden allemaal voorbeelden van manieren waarop de permeabiliteitskenmerken van materialen essentieel en nuttig zijn in onze leeft. Veel toepassingen van permeabiliteitskenmerken zijn gekoppeld aan het gemak of de moeilijkheid waarmee water door een materiaal kan gaan; dit maakt water een bruikbare voorbeeldvloeistof om de doorlaatbaarheid van verschillende materialen te verklaren of aan te tonen.

U kunt verschillende veelvoorkomende voorbeelden gebruiken om te laten zien hoe we permeabiliteit of ondoordringbaarheid van verschillende materialen gebruiken als we water opvangen en gebruiken, het richten of afweren. Stel je voor dat je in een woestijngebied in de buurt van de oceaan woont, waar drinkbaar water een probleem kan zijn omdat zout zeewater de bodem doordringt en in de grondwatervoorraad terechtkomt. We kunnen doorlaatbaarheidskenmerken van filtermaterialen gebruiken om zout en onzuiverheden uit water te verwijderen door middel van omgekeerde osmose. De ondoordringbaarheid van kunststoffen is handig als we drinkwater kopen en mee naar huis nemen. Gedeeltelijke ondoordringbaarheid van onze eigen huidcelmembranen stelt ons lichaam in staat om water te houden waar we het nodig hebben.

Permeabiliteit heeft alles te maken met de interactie tussen een materiaal dat als een barrière fungeert en moleculen, vloeistof of gas, die ermee in contact komen. Doorlaatbaarheid is geen onveranderlijke eigenschap, zoals de temperatuur waarbij water bevriest of kookt; het hangt af van de materialen die op elkaar inwerken. Watermoleculen kunnen mogelijk niet door een materiaal komen waar een gas gemakkelijk doorheen kan diffunderen. U kunt voorbeelden kiezen om belangrijke kenmerken aan te tonen en uit te leggen waarom de materialen op elkaar inwerken zoals ze werken.

U kunt plastic en glazen flessen gebruiken om de permeabiliteit van verschillende barrièrematerialen die worden gebruikt om een ​​specifieke vloeistof te bevatten, te vergelijken. De kooldioxide die frisdranken hun bruisend gevoel geeft, kan na verloop van tijd uit plastic flessen diffunderen, waardoor de drank plat blijft. Glazen flessen laten geen diffusie toe. Verschillende barrièrematerialen vertonen verschillende permeabiliteiten voor dezelfde vloeistof.

Ballonnen zijn geweldig om te laten zien hoe een barrièremateriaal anders reageert op verschillende vloeistoffen. Ballonnen zijn enigszins doorlatend voor zowel helium als water, maar met verschillende snelheden. Vul een ballon met helium; het zal binnen een dag of twee leeglopen. Waterballonnen kunnen langer meegaan, zolang je ze niet gooit of erop gaat zitten. De doorlaatbaarheid van een barrièremateriaal hangt af van wat er doorheen probeert te gaan.

Factoren zoals veranderingen in temperatuur of druk, dikte van het barrièremateriaal en of de barrière poriën heeft, kunnen allemaal veranderen hoe gemakkelijk een vloeistof kan passeren. U kunt overstromingen gebruiken als een voorbeeld van hoe veranderde omstandigheden de doorlaatbaarheid kunnen veranderen. Als water een normaal doorlatende grond heeft verzadigd en er meer regen valt, is de grond tijdelijk ondoordringbaar; water zal zich op het oppervlak verzamelen en de afvoer zal toenemen. Als het te veel regent, haal dan de kajak tevoorschijn. Het is redelijk ondoordringbaar als je het hebt onderhouden.