小孔扩散效率的观察

下面我们介绍一个实验来证明小孔扩散的效率较高，从而说明叶片上气孔虽小，却能蒸腾大量的水分。小孔扩散效率较高是和小孔存在边缘效应有关。在任一蒸发面上，处于蒸发面中心的气体分子，由于分子间的相互碰撞和干扰，向大气中的扩散速度较慢；在蒸发面边缘的气体分子则因相互干扰少而扩散较快。因此水分通过小孔扩散的量和小孔的周缘长度成正比，而和小孔的面积不成比例。孔愈小，周长与面积的比值愈大，边缘效应愈显著。这正是小面积的气孔能够大量散失水分的重要原因。
      该实验需如下材料和用具：培养皿（直径7厘米）2个、座标纸、胶水、直尺、滴管一个、台天平一架、酒精或丙酮、铅笔。我们可以按如下步骤来做实验：
      1.将培养皿分别放在两张直径约9厘米的圆形座标纸正中间，沿培养皿边缘画一圆圈。然后在一张纸的中央，切割一个2.5×2.5厘米的方孔；在另一张纸的圆圈内切割25个0.5×0.5厘米的小方孔，使其均匀地分布在圆圈内。两张纸上方孔的总面积相等（6.25cm²），但孔的数量及每个孔的大小不同。
      2.将两张带孔的纸分别覆盖在两个培养皿上，圆圈对准培养皿边缘，纸边下折，用胶水贴在培养皿外壁上。注意一定要贴紧，不能有缝隙，然后在纸面上涂一层熔化的石腊。
      3.将此两培养皿置于台天平两边。用砝码调节使之平衡。然后向两培养皿中加入等量的酒精（或丙酮），使两边再达到平衡状态。
      4.半小时后，可以看出天平指针偏向大孔一边，说明小孔具有较高的边缘效应。虽然孔的总面积相等，但酒精通过小孔散失的量要比大孔快得多，即小孔扩散效率较高。