静水圧と浸透圧の比較

圧力とは、物体に垂直な方向に働く単位面積あたりの力のことである。静水圧とは、流体内のある一点にかかる圧力のことです。浸透圧とは、半透膜を通して液体が移動しないようにするための圧力である。これらの概念は、流体力学、生物学、植物科学など多くの分野で重要な役割を担っています。これらの概念を明確に理解することは、これらの分野で活躍するために必要不可欠です。今回は、浸透圧と静水圧とは何か、その定義、静水圧と浸透圧の類似点、最後に浸透圧と静水圧の違いについて説明します。

静水圧とは何ですか？

静止流体の圧力は、圧力測定点の上にある液柱の重量に等しい。したがって、静的な（流動性のない）流体の圧力は、流体の密度、重力加速度、大気圧、圧力測定点からの流体の高さのみに依存することになります。また、圧力は、粒子同士の衝突によって発生する力とも定義できる。その意味で、圧力は気体の分子動力学の理論と気体方程式を用いて計算することができる。ハイドロダイナミック」は水を意味し、「スタティック」は一定を意味します。つまり、静水圧とは、流れていない水の圧力のことである。ただし、これは気体を含むあらゆる流体にも適用される。静水圧は測定点より上の流体柱の重さなので、P=hdgで表すことができる。ここで、Pは静水圧、hは測定点からの流体表面の高さ、dは流体密度、gは重力加速度である。測定点の全圧は、流体表面の静水圧と外圧（大気圧）の和となる。

浸透圧とは何ですか？

溶質濃度の異なる2つの溶液を半透膜で分離すると、濃度の低い側の溶媒は濃度の高い側へ移動する傾向がある。半透膜でできた風船に高濃度の溶液を入れ、低濃度の溶媒に浸している様子を想像してください。溶媒は膜の内側に移行します。すると、膜の内側の圧力が上昇する。この上昇する圧力は、システムの浸透圧として知られています。これは、細胞内への水分移動のための重要なメカニズムです。この仕組みがなければ、木さえも生きていけないのです。浸透圧の逆数を水ポテンシャルといい、溶媒が溶液中に留まろうとする傾向のことである。浸透圧が高いほど、水ポテンシャルは低くなります。