关键概念
生物学
渗透作用
细胞
化学
浓度
水分运输
介绍
你有没有想过植物是如何从土壤中“喝”水的？植物吸收水分的过程非常复杂。一个叫做渗透作用的过程帮助水分从土壤移动到植物根部，然后再进入植物细胞。在这个活动中，你将亲眼看到如何通过渗透作用使水移动！
背景
地下的大部分水不是纯净水。它通常含有溶解的矿物盐。动物和植物需要这些盐（包括钙、镁、钾和你可能熟悉的作为食盐的钠）来生长、发育和保持健康。不同的水源携带不同数量的这些盐。大自然希望平衡一个不平衡的系统。因此，如果你将水与两种不同的盐浓度混合，盐不会保持分离，而是均匀地扩散到整个溶液中，直到整个溶液的盐浓度相同。
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如果你用半透膜分隔两种盐溶液，你会发现类似的反应。半透膜是一种屏障，它只允许某些粒子通过，同时阻止其他粒子通过。这种类型的膜通常允许水通过，但不允许溶解在水中的盐通过。在这种情况下，由于只有水可以通过这种膜，水将开始从盐浓度较低的区域（水较多盐较少）移动到盐浓度较高的区域（水较少盐较多）。只有当膜两侧的盐和水浓度相同时，水的移动才会停止。
水分穿过半透膜移动的过程称为渗透作用。植物利用这一过程来吸收水分。它们在与土壤接触的根细胞中创造高盐浓度的环境。细胞壁充当半透膜，只允许水通过。由于根细胞外的水盐浓度较低，水开始由于渗透作用而移动到根细胞中。进入植物的水充满细胞，并可以输送到植物的其余部分。然而，渗透作用是双向的。如果你将植物放入盐浓度高于其细胞内部浓度的水中，水将从植物中流出以平衡浓度差异。结果，植物会萎缩并最终死亡。在这个活动中，你将用自己的眼睛看到使用马铃薯和不同盐水溶液的这种效果。
材料
蒸馏水
带毫升 (mL) 刻度的量杯
食用盐
带克刻度的体重秤
三个塑料杯或玻璃杯
勺子
至少三个马铃薯
苹果去核器。（或者，您可以让成年人帮助您使用砧板和刀。）
刀（以及一位成年人帮助您使用）
尺子
纸
笔或铅笔
计时器
纸巾
方格纸（可选）
其他蔬菜或水果（可选）
准备工作
准备三种不同的盐水溶液。为三个杯子创建标签：“0 克”、“2 克”和“4 克”。
向每个杯子中加入 100 毫升蒸馏水。
称出 2 克食用盐，加入标有“2 克”的杯子中。然后称出 4 克食用盐，加入标有“4 克”的杯子中。用勺子混合溶液，直到所有盐都溶解。
绘制一个表格，您可以在其中输入每种盐浓度（0 克、2 克和 4 克）的每个马铃薯条的起始尺寸（长度和直径或宽度）和结束尺寸。
准备至少三个马铃薯芯。小心地将去核器完全推入马铃薯中，并小心地取出芯，以使马铃薯块保持完整。（或者，您可以让成年人帮助将马铃薯切成尺寸相同的条状。）马铃薯块应至少半英寸厚和两英寸长。（理想情况下，您将能够准备九个匹配的芯或条，以便您可以测试每种溶液中的三个块，以彻底比较结果。）
用刀小心地去除马铃薯芯上的任何马铃薯皮，并用水快速冲洗芯。
使用尺子确保每个马铃薯块的大小相同（最好精确到毫米）。根据需要小心地用刀修剪任何块。
以毫米为单位测量每个马铃薯条的尺寸（长度和直径或宽度），并将信息写入表格。
可选地，您也可以称量每个马铃薯块并记录其重量。
步骤
将一个马铃薯条（如果您制作了九个块，则为三个）放入每个杯子中。在您这样做时，用手指感觉马铃薯条并尝试稍微弯曲它们。它们感觉如何？它们容易弯曲吗？
将您的计时器设置为 30 分钟。让马铃薯条在不同的溶液中静置整个时间。您认为每个杯子中的条带会发生什么？
30 分钟后，检查溶液内部的马铃薯条。您看到任何变化吗？
从“0 克”杯子中取出马铃薯条，放在纸巾上。在这样做时，再次感觉马铃薯块并尝试稍微弯曲它们。它们感觉如何？它们比以前更容易还是更难弯曲？
使用尺子测量每个马铃薯条的精确长度和直径或宽度（以毫米为单位），并将结果写入表格。您注意到马铃薯条的尺寸有什么变化吗？ 可选地，您可以称量这些块并记录其重量。
接下来，从“2 克”杯子中取出马铃薯条，并将它们放在纸巾上；当您这样做时，感觉它们。测量它们的长度和直径或宽度。将您的结果写入表格。可选地，您可以称量这些块并记录其重量。这些马铃薯条发生了什么变化？
对“4 克”杯子中的马铃薯条重复相同的步骤。将您的结果写入表格。与其他的相比，您对这些的结果是相似还是不同？
条带的感觉如何根据它们所在的溶液而变化？您认为这是为什么？
比较表格中的结果。每个杯子中马铃薯条的长度和直径或宽度是如何变化的？如果您测量了重量，重量又如何变化？您能解释您的结果吗？
额外问题： 如果您在浸泡前后称量了每个条带的重量，请比较重量。每种溶液中马铃薯条的质量如何变化？
额外问题： 将马铃薯条在溶液中放置更长时间。如果您让它们在盐水中浸泡一小时或过夜，它们看起来会怎么样？
额外问题： 如果您有方格纸，请制作一个图表，水平轴为盐浓度，垂直轴为浸泡后马铃薯条的长度或直径。绘制两条线来制作您的图表。对于第一条线，连接您找到的每个数据点。对于第二条线，绘制一条水平线，从垂直轴上显示马铃薯条原始长度的点开始。根据您的图表，您能找到马铃薯条长度根本不应变化的盐浓度吗？
额外问题：这项活动如何适用于其他蔬菜或水果？ 尝试一下找出答案！
观察和结果
您的马铃薯条是否缩小和膨胀了？一开始，所有的马铃薯条应该具有相同的长度并且应该感觉相同。然而，当您将它们放入不同的溶液中时，这种情况开始改变。虽然“0 克”杯子中的马铃薯条可能会变大，但其他马铃薯条在盐水中放置 30 分钟后可能会变短。（如果您在 30 分钟后没有看到任何显着变化，请将马铃薯条在盐水溶液中放置更长时间。）
马铃薯条的缩小和膨胀是由于渗透作用。马铃薯由细胞组成，其细胞壁充当半透膜。“0 克”溶液比马铃薯细胞（盐较多水较少）含有更少的盐和更多的水。为了平衡这些浓度差异，杯子中的水会移动到马铃薯细胞中。进入马铃薯细胞的水会推挤细胞壁，使细胞变大。结果，整个马铃薯条变大。在高浓度盐溶液中情况则相反。如果杯子中的盐浓度高于马铃薯细胞内部，水会从马铃薯中流出到杯子中。这导致马铃薯细胞收缩，这解释了为什么马铃薯条的长度和直径变小。由于马铃薯细胞的收缩，马铃薯条也变得不那么坚硬。如果您弯曲马铃薯条，您应该会注意到，与不含盐的水中的马铃薯条相比，那些在含盐量最高的溶液中的马铃薯条更容易弯曲。
如果您制作了图表，您可能已经注意到，存在一个盐浓度，在该浓度下，马铃薯条既不膨胀也不收缩。这应该是您的数据曲线和起始长度线相交的地方。此时，马铃薯细胞内部和杯子内部的盐浓度相同。由于浓度已经平衡，因此没有水移动。
清理
将盐水溶液倒入水槽中。将马铃薯条扔进堆肥中，并清理您的工作空间。您可以用其他未使用的马铃薯块烹饪。
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