Thế nước là gì?
Thế nước (\(\Psi\)) đo thế năng của nước trên một đơn vị thể tích so với nước nguyên chất ở điều kiện chuẩn. Đại lượng này cho biết hướng di chuyển của nước: nước luôn chảy từ vùng có thế nước cao hơn (ít âm hơn) sang vùng có thế nước thấp hơn (âm hơn). Trong sinh học thực vật, thế nước giải thích cách nước đi từ đất vào rễ, theo mạch gỗ lên trên rồi thoát ra ngoài qua lá. Thế nước được đo bằng bar hoặc megapascal (công cụ này sử dụng đơn vị bar).
Cách sử dụng máy tính
Nhập hằng số ion hóa (\(i\)) của chất tan, nồng độ mol \(C\) tính bằng mol/L, nhiệt độ theo độ Celsius và thế áp suất \(\Psi_p\) theo bar. Công cụ sẽ đổi nhiệt độ sang kelvin, tính thế chất tan theo công thức $$\Psi_s = -iCRT,$$ sau đó cộng thêm thế áp suất để cho ra thế nước tổng \(\Psi\).
Giải thích công thức
Các phương trình cơ bản là $$\Psi = \Psi_s + \Psi_p$$ và $$\Psi_s = -iCRT,$$ trong đó \(i\) là hằng số ion hóa (hằng số van 't Hoff), \(C\) là nồng độ mol (mol/L), \(R\) là hằng số áp suất \(0{,}0831\ \text{L}\cdot\text{bar/(mol}\cdot\text{K)}\), và \(T\) là nhiệt độ tính bằng kelvin (°C + 273). Thế chất tan luôn bằng 0 hoặc âm, vì việc hòa tan chất tan làm giảm thế nước. Thế áp suất thường mang giá trị dương bên trong tế bào thực vật trương nước và có thể âm trong mạch gỗ khi chịu lực căng.
Ví dụ minh họa
Giả sử có dung dịch saccarozơ (\(i = 1\)) ở nồng độ 0,15 mol/L và nhiệt độ 22 °C, không thêm áp suất (\(\Psi_p = 0\)). Đổi nhiệt độ: \(22 + 273 = 295\ \text{K}\). Khi đó $$\Psi_s = -(1)(0{,}15)(0{,}0831)(295) = -3{,}677\ \text{bar}.$$ Với \(\Psi_p = 0\), thế nước tổng $$\Psi = -3{,}677 + 0 = -3{,}677\ \text{bar}.$$
Câu hỏi thường gặp
Nên dùng giá trị \(i\) nào? Dùng \(i = 1\) cho các chất tan không phân li như saccarozơ hay glucozơ. Với NaCl dùng \(i \approx 2\) (phân li thành Na⁺ và Cl⁻), còn với CaCl₂ dùng \(i \approx 3\).
Tại sao thế chất tan lại âm? Việc thêm chất tan làm giảm năng lượng tự do của nước, nên \(\Psi_s\) kéo thế nước xuống dưới 0. Nước nguyên chất có \(\Psi = 0\).
Dùng giá trị \(R\) nào? Công cụ này dùng \(R = 0{,}0831\ \text{L}\cdot\text{bar/(mol}\cdot\text{K)}\) để kết quả ra theo đơn vị bar. Nhân giá trị bar với 0,1 để đổi sang megapascal (MPa).
