Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei"

Krisztián Kovács
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 GazdálkodásimodulGazdaságtudományismeretekI.Közgazdaságtan KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSIMÉRNÖKIMScTERMÉSZETVÉDELMIMÉRNÖKIMSc Tudományos kutatásmódszertani, elemzési és közlési ismeretek modul Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc 1

Tudományos kutatásmódszertani, elemzési és közlési ismeretek modul

2 Vízpotenciál a talaj, növény, légkör rendszerben 90. Lecke 2

3 A víz kémiai potenciálja (µ ) 1 mólnyi mennyiségre jutó szabadenergia, vagyis egy rendszer energiakészletének munkavégzésre fordítható része. Egysége: [J/mol] A víz szabadenergiája, vagyis munkavégzı képessége. µ = µ + RT(lna ) + V P + m gh 0 µ 0 a víz kémiai potenciálja standard körülmények között V a víz parciális moláris térfogata (l/mol) P - relatív nyomás (abszolút nyomás - légköri nyomás) (Pa) a - kémiai aktivitás (dimenzió nélküli) m - 1 mól víz tömege (kg/mol) 2 g - gravitációs gyorsulás (m/s ) h - magasság a referencia ponthoz képest (m) 3

µ = µ + RT(lna ) + V P + m gh 0 µ 0 a víz kémiai potenciálja standard körülmények között V a víz parciális moláris térfogata (l/mol) P -

4 Vízpotenciál Ψ = µ µ V Egy vizes oldat és a tiszta víz kémiai potenciáljának különbsége, parciális moláris térfogatra (18x10-6 m 3 /mol) vonatkoztatva. Egysége: [J/m 3 ] vagy [Pa, vagy MPa]. A vízpotenciál akkor a legnagyobb, ha csak vízmolekulák vannak a rendszerben, vagyis tiszta víz esetén. A tiszta víz kémiai potenciálja (µ 0 )= 0 (1 bar nyomáson, 25 C-on, megegyezés szerint). Ebbıl adódik, hogy egy sejtben -ahol oldott anyagok mindig jelen vannak- a vízpotenciál kisebb, mint a tiszta vízé, vagyis negatív érték. 0 4

A vízpotenciál akkor a legnagyobb, ha csak vízmolekulák vannak a rendszerben, vagyis tiszta víz esetén.

5 A vízpotenciál összetevıi A sejt vízpotenciálját három faktor határozza meg: konc. nyomás gravitáció Ψ = Ψ π + Ψ p + Ψ g + Ψ m Ozmotikus potenciál Nyomás potenciál Gravitációs potenciál Mátrix potenciál 5

6 Ψ π ozmotikus potenciál Az oldott anyagok hatása a vízpotenciálra. Az oldott anyag csökkenti a víz szabadenergiáját (munkavégzı képességét), mert csökkenti a szabad vízmolekulák számát. Ez entrópia hatás, mert az oldott anyagok jelenléte megbontja a vízmolekulák között kialakult rendezett szerkezetet, így csökkenti a rendszer rendezettségi fokát (=entrópia). Híg oldatok esetén: Ψ π = RTc s (van t Hoff egyenlet) ahol R = 8,32 J mol -1 K -1, T abszolút h mérséklet [K], c s molaritás [mol L -1 ] Az ozmotikus potenciál az oldott anyag természetétıl független. A negatív eljel azt mutatja, hogy az oldott anyag csökkenti a vízpotenciált a tiszta vízhez képest. 6

Ez entrópia hatás, mert az oldott anyagok jelenléte megbontja a vízmolekulák között kialakult rendezett szerkezetet, így csökkenti a rendszer rendezettségi fokát

7 Ψp nyomáspotenciál vagy falpotenciál A sejtfal jelenlétébıl adódó komponens. Ha zárt térben lévı vízre nyomást gyakorolunk, akkor a vízben hidrosztatikai nyomás alakul ki. Ez akkor is jelentkezik, ha zárt térben nagy mennyiségő vízmolekula halmozódik fel. Ez történik a vakuólumban is, ahol a jelenlévı víznek hidrosztatikai nyomása van, ami a sejtfalra nehezedik. Ez a sejt belsejébıl a sejtfalra nehezedı hidrosztatikai nyomás a turgor. A turgor nyomás a sejtbıl kifelé irányuló vízmozgást indítana el, de jelen van a sejtfal, ami ellenerıvel hat a vakuolum víztartalmára. Ez a nyomás a turgorral megegyezı nagyságú és ellentétes irányú (+ elıjelő) nyomáspotenciál. Csak félig áteresztı membránokkal határolt zárt térben lép fel! 7

Ez történik a vakuólumban is, ahol a jelenlévı víznek hidrosztatikai nyomása van, ami a sejtfalra nehezedik. Ez a sejt belsejébıl a sejtfalra nehezedı hidrosztatikai nyomás a turgor.

8 Ψg gravitációs potenciál Ψ g = ρ gh h - a víz magassága a referencia állapotú víz felett ρ - a víz sőrősége g - a gravitációs gyorsulás Ha h = 10 m, akkor ez +0,1 MPa változást jelent a vízpotenciálban. SejtszintenΨ g elhanyagolható, csak magas fák esetén van létjogosultsága, ekkor Ψ = Ψ π + Ψ p 8

10 m, akkor ez +0,1 MPa változást jelent a vízpotenciálban.

9 Ψm mátrix potenciál A növényekben a mátrix potenciál (kötıerık mőködése) elhanyagolható, ezért nem is számolunk vele. Nagyon száraz magvakban és termıtalajban, azonban fontos komponens. A talaj vízpotenciálját teljes mértékben a mátrix potenciállal azonosítjuk= Ψm= talaj vízpotenciál A talaj vízpotenciál meghatározása pf készülékekben történik. Értéke 0-tól -1,5 MPa-ig változik. Ezt a legnegatívabb értéket csak mesterséges szárítással lehet elıidézni, vagyis a természetes talajok ennél mindig magasabb vízpotenciállal rendelkeznek. 9

A talaj vízpotenciálját teljes mértékben a mátrix potenciállal azonosítjuk= Ψm= talaj vízpotenciál A talaj vízpotenciál meghatározása

10 A vízpotenciál gradiens kialakulása A talaj növény légkör rendszerben un. vízpotenciál gradiens áll fenn. Elsısorban ez szabályozza a vízmozgások irányát, a vízszállítás és vízleadás folyamatait. A legnagyobb vízpotenciál különbség a növényi lombozat és azzal érintkezı légtér között van, ezért a hajtás vizet ad le a légtérbe, amely jelentıs szívóerıt fejt ki. A vízleadás következtében a hajtás vízpotenciálja átmenetileg süllyed, amely a talaj irányából a gyökereken keresztül igyekszik a hiányt pótolni. A viszonylag nedves közegő talaj és száraz levegı között a növényzettıl függetlenül is vízpotenciál-gradiens alakul ki, amit a növények vízfelvételre tudnak használni. A gyökerek csak akkor képesek vízfelvételre, ha vízpotenciáljuk negatívabb a talajénál. Ez lomb nélküli állapotban (tavasz) tisztán ozmotikus szabályozással is elérhetı. 10

A vízleadás következtében a hajtás vízpotenciálja átmenetileg süllyed, amely a talaj irányából a gyökereken keresztül igyekszik a hiányt pótolni.

11 A vízpotenciál-gradiens határozza meg a vízmozgás irányát bármely nedves közeg és a légkör között! Talaj: 0- -1,5 MPa Növény: Mpa Légkör: MPa 11

12 Kérdések a leckéhez Kémiai potenciál Vízpotenciál értelmezése Vízpotenciál gradiens 12

13 KÖSZÖNÖM FIGYELMÜKET! 13

Hasonló dokumentumok

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei GazdálkodásimodulGazdaságtudományismeretekI.Közgazdaságtan KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSIMÉRNÖKIMScTERMÉSZETVÉDELMIMÉRNÖKIMSc Tudományos kutatásmódszertani, elemzési és közlési ismeretek modul Adatgyőjtés, mérési