Veelgi keerulisem on olukord puudes, millel mahlavoolamist ei ole. Neis ei saa tühjenenud ksüleemitoru enam kunagi uuesti täita, vaid tuleb kasvatada uus toru, ja nii, et see kasvamise aegu oleks pidevalt veega täidetud. Selleks tuleb alustada väga tiheda kapillaaridevõrguga alast, milles vesi kapillaarsuse tõttu on kõrgele tõusnud, kuid takistuse tõttu ei saa seda juhtetoruna kasutada. Niisugused on näiteks rakkude seinad. Kasutades eelmise aasta kasvuringi torustiku seinu algmaterjalina saab neid paisutada ja laiendada, samal ajal hoides veega täidetuna. Niimoodi kasvab igal aastal uus ring juhtetorusid, olles kasvu käigus pidevalt tugeva alarõhu all, venitades veesammast laiemaks. Seetõttu ongi puude ksüleemitorude seinad hästi paksud, et vastu panna kõrgele välisrõhule sisemise alarõhu puhul.

Auramise praktilisi rakendusi

Vee ülespumpamine kaevust. Siin on probleem sarnane puude veevarustusega, ainult torustik on jäme ja vesi ei ole vaba keemistsentritest. Ülal asuva imeva pumbaga on võimalik tekitada alarõhk ja veesammas torus tõuseb, kuid ainult kuni selle kõrguseni mil rõhk torus langeb küllastava veeauru rõhuni antud temperatuuril (mõnikümmend mb). Siis hakkab vesi kiiresti aurama ja toru kõrgem osa täitub veeauruga, mitte vedela veega. Teoreetiliselt on seega imeva pumbaga võimalik veesammast tõsta kuni rõhuni 1030-20 = 980 mb = umbes 9.8 m. Praktiliselt töötavad imevad kaevupumbad umbes kuni 8 m sügavuseni. Sügavamatest kaevudest saab vett kätte ainult põhjapumbaga, mis asub kaevus sees. Seetõttu ongi kõigis puurkaevudes spetsiaalsed pumbad, mis lastakse mitmekümne meetri sügavusse kaevutorusse.

Elavhõbebaromeeter. See on sisuliselt samasugune toru nagu kevust vee võtmiseks, ainult siin imetakse elavhõbedat ülespoole. Sammas tõuseb, kuni rõhk samba kohal langeb elavhõbeda auru rõhuni (see on toatemperatuuril väga madal ja ei tule parandina arvsse, seeega rõhk langeb kuni nullini). Välisrõhust sõltuvalt on sellega võrdset rõhku avaldava elavhõbedasamba kõrgus erinev, mille järgi mõõdetaksegi atmosfäärirõhku ja antakse see ühikutes mmHg. Normaalrõhk on 760 mmHg.

Õhuniiskuse mõõtmine, hügromeeter. Selles mõõduriistas kasutatakse valkkehade (juuste, naha) omadust imada õhust vett ja seejuures paisuda. Välisõhu niiskus on tasakaalus valguga ühinenud veega ja valkkeha ruumala on seda suurem mida kõrgem on õhu niiskus. Juukse venimine kantakse kangsüsteemi abil üle osutile. Niisugused hügromeetrid näitavad õhu suhtelist niiskust protsentides küllastavast.

Kaste. Kastepunkt. Kaste tekib, kui õhu temperatuur langeb ja õhus sisalduv veeaur, mis kõrgemal temperatuuril veel ei olnud küllastav, muutub madalamal temperatuuril küllastavaks. Igale õhu absoluutsele veeauru sisaldusele (partsiaalrõhule) vastab kindel kaste tekkimise temperatuur, mida nimetatakse kastepunktiks. Kastepunkti kaudu saab õhu niiskust ka mõõta, näiteks jahutades peeglit kuni see tuhmub tekkivast kastest, mõõtes seejuures peegli temperatuuri. Veeauru patsiaalrõhk leitakse kui küllastav partsiaalrõhk kastepunkti temperatuuril.

Õhuniiskuse mõõtmine, psühromeeter. Aurav keha jahtub vee aurumissoojuse tõttu. Auramine on seda kiirem, mida kuivem on välisõhk. Seega, märg keha jahtub õhutemperatuurist seda rohkem allapoole, mida kuivem on õhk. Keha jahtudes aurumine väheneb (aurumine on määratud vee, mitte õhu temperatuuriga). Keha jahtudes hakkab ümbritsev õhk seda soojendama soojusjuhtivuse tõttu. Teatud temperatuuril tekib tasakaal, kus aurumisest tingitud soojuskadu võrdub õhust juurdetuleva soojusega. See, nn. märja termomeetri temperatuur, on õhutemperatuurist seda madalam, mida kuivem on õhk. Samal ajal sõltub see ka õhutemperatuurist endast. Kasutatakse tabeleid ja valemeid (psühromeetri valemid), mis seovad märja termomeetri temperatuuri õhu suhtelise niiskusega või ka veeauru partsiaalrõhuga erinevatel õhutemperatuuridel. Meteoroloogias kasutatakse õhuniiskuse mõõtmiseks Assmanni psühromeetreid, mis koosnevad kahest termomeetrist, millest üks on kaetud niisutatud batist-tahiga. Vedru- või elektriventilaatori abil kiirendatakse õhuvoolu üle temomeetrite elevhõbereservuaaride, et nii auramine kui ka soojusvahetus välisõhuga mõlemad kiireneksid.

Soome saun. Soome saunas võib õhu temperatuur olla kuni 120-130 °C, ometi on seal võimalik mõnusalt viibida. Seda võimaldab auravate kehade jahtumine vee aurumissoojuse tõttu. Kuumas ja kuivas õhus aurab vesi väga kiiresti ja seetõttu aurav keha jahtub. Kui juba kord higistate, siis ei tundugi 110°C temperatuur enam nii kuumana, sest nii kuumas kuivas õhus on märja termomeetri temperatuur kusagil 40-50°C vahel. Kui aga leili vista, siis õhk niiskub ja otsekohe tundub kuumana, kuigi õhu temperatuur ei pruugigi seejuures tõusta.

Külmutusmasinad. Vedelike aurumissoojuse tähtsamaid rakendusi on külmutusmasinais. Need masinad töötavad sel põhimõttel, et selles ruumiosas, mida soovitakse jahutada, lastakse mingil hästiauruval vedelikul auruda. Aurumine toimub mingis kinnises nõus, mis on varustatud ribidega õhuga hea soojusvahetuse kindlustamiseks. See on nn. jahutusradiaator või aurusti. Aurumise kiirendamiseks pumbatakse gaasilist substantsi kiiresti eemale ja hoitakse aururõhk madalal. Pumba (kompressori) abil surutakse aur kokku ühes teises nõus (kondensaatoris), kus ta kõrge rõhu tõttu veeldub ja veeldumisel eralduva kondensatsioonisoojuse tõttu ka kuumeneb. Ka see nõu on varustatud ribidega, et eralduvat soojust kiiresti õhule edasi anda ja tekkinud vedelik maha jahutada. Jahtunud vedelik lastakse peenikese düüsi kaudu voolata jällegi aurustisse, kus on madal rõhk ja vedelik keema läheb ning aurustub. Niisuguse tsükli tulemusena neeldub pidevalt aurumissoojust aurustis ja eraldub kondensatsioonisoojust kondensaatoris. Kui aurusti on ühes ja kondensaatorteises ruumiosas, siis pumbatakse soojust ühest ruumist teise. Nii töötabki soojuspump, aga ka iga tavaline kümkapp. Külmkapis on aurustiks tavaliselt karbikujuline õõnsate seintega alumiiniumist karp, kus temperatuur on kõige madalam ja saab jäätistki hoida. Kondensaator aga asub külmkapi tagaseinal ja kujutab endast pikka metalltoru, mis on ühendatud hulga peente vasktraatidega, et soojust vahetavat pinda suurendada. Kümkapp pumpab soojust kapi seest väljapoole. Kui kapi uks avada, siis tuba tervikuna soojeneb, sest kuigi aurumis- ja kondensatsioonisoojus teineteist tasakaalustavad, eraldub kompressorist ikkagi lisasoojust detailide hõõrdumise tõttu. Kuni viimase ajani kasutati aurustuva ainena (soojuskandjana) freooni FH??. Kahjuks on see kerge atmosfäärirõhul gaasiline aine, mis õhku sattudes tõuseb stratosfäärikihtidesse ja kahjustab Maad ultraviolettkiirte eest varjavat osoonikihti. Seetõttu ei ole freooni kasutamine külmageneraatorites enam lubatud, vaid see on asendatud millega????.

Lahused, osmoos ja osmoodne rõhk

Lahused on molekulid segud. Lahuse kui segu moodustumise mäaravad lahusti ja lahustunud aine molekulide vahelised tõmbejõud. Kui need on tugevamad kui lahustuva aine molekulide eneste vahel, siis niisugune aine lahustub hästi, vastupidisel juhul, kui tõmbejõud lahustuva aine ja lahusti molekulide vahel on väikesed, lahustub aine halvasti. Väga hea lahustuvusega võivad kaasneda ruumala muutused, näiteks on alkoholi vesilahuse ruumala on väiksem kui komponentide ruumalad eraldi. See näitab, et lahuses on alkoholi ja vee molekulid üksteisele lähemal kui alkoholi molekulid puhtas piirituses. Lahustumisega võivad kaasneda ka energeetilised efektid. Seesama alkoholilahus soojenb vee ja piirituse segunemisel. Alkoholi molekulid satuvad vee molekulide tõmbesfääri ja lähenevad vee molekulidele, süsteemi potentsiaalne enrgia väheneb, kineetiline (termiline) vastavalt suureneb. Naatriumkloriidi lahustumisel vees lahus aga jahtub tugevasti. Keedusoola NaCl kristallide ja jää segu on kasutatud jäätise valmistamisel, sest see jahtub kuni –10°C. Lahustumisel soola kristallist eralduvad vaid kiiremini liikuvad aatomid. Vesilahuses on Na⁺ ja Cl^- ioonid üksteisest polaarsete vee molekulide poolt moodustatud kestaga raldatud ja süsteemi potentsiaalne enrgia on kõrgem kui NaCl kristallis. Samal ajal on aga tõmbejõud Na ja Cl ioonide ja polaarsete vee molekulide vahel küllat tugev, et põhjustada soola head lahustumist. Kui lahus on küllalt lahja, nii et lahustunud aine molekulid üksteist eriti sageli ei kohta ja nedevahelised jõud olulist rolli seega ei mängi, võib lahustunud ainet kujutleda kui gaasi, unustades seda ümbritsevad vee molekulid. Missugune võiks olla “küllat madal” kontsentratsioon? Teame, et õhk käitub küllat lähedaselt ideaalsele gaasile. Õhu kontsentratsioon on 1 mool 22.4 liitris ehk 44.6 millimooli liitris (44.6 mM). Tuhandekordsel ruumala vähendamisel, seega kontsentratsioonil 44.6 M õhu molekulid sattusid pidevasse kokkupuutesse. See oleks äärmus, mille puhul lahust kindlasti gaasina vaadelda ei saa. Praktiliselt ongi nii, et millimolaarsetes kontsentratsioonides oleme õigustatud lahustunud molekule vaatlema ideaalse gaasina, kuid molaarsele lähenedes tekivad juba üsna suured kõrvalekalded. Vastavalt saab ideaalse gaasi võrrandit kasutada rakkude osmoodse rõhu hindamiseks, kui kontsentratsioonid ei ole väga kõrged.

Rakkude ja organellide membraanid koosnevad lipiidide kaksikkihist, mis on veele läbimatu ja ka elektrit (ioone) mittejuhtiv (hügrofoobne, mittemärgav). Vesi läbib membraane selles olevate valk-kehade kaudu, mille sisestruktuur võib olla hügroskoopne (märgav). Mõned valgud on isegi spetsiaalselt mõeldud vee juhtimiseks (akvaporiinid), mõned aga juhivad ioone selektiivselt ja kontrollitult (ioonkanalid). Üldkokkuvõttes vesi siiski läbib rakumembraane küllatki vabalt, kuid paljud ioonid (H⁺, K⁺, Na⁺, dissotsieerunud happejäagid) ja suuremad neutraalsed molekulid (monosahhariidid, disahhariidid) membraani ei läbi. Seega, vee rõhud kahel pool membraani võrdsustuvad, sest juhtival membraanil ei saa tekkida rõhkude erinevust, lahustunud molekulide (solventide) osarõhud aga ei võrdsustu. Tulemusena jääb membraanile mõjuma rõhk, mis on määratud solventide kontsentratsioonide vahega, olles suurem sealpool, kus konsentratsioon on suurem. Lähtudes gaaside seadusest arvutame näiteks, kui suur oleks ühemolaarse lahuse osmoodne rõhk?

Ühemolaarses lahuses on sovendi kontsentratsioon üks mool liitris. Vaadeldes solventi gaasina see tähendab, et ühe mooli ruumala on üks liiter. Normaalrõhul oleks ühe mooli ruumala 22.4 liitrit. Rõhku tuleb suurendada 22.4 korda, et ruumala väheneks ühe liitrini. Seega, ühemolaarne lahus avaldaks 22.4 kordset normaalrõhku. See arvutus on õige normaaltemperatuuril (0°C = 273K). Toatemperatuuril (293K) on see rõhk kõrgem suhtes 293/273=1.073 korda seega on see 24.04 kordne normaalrõhk. Ülaltoodud arutlus ühemolaarse lahuse kohta annab mõnevõrra ülehinnatud rõhu, sest nii kontsentreeritud lahust ei saa enam vaadelda ideaalse gaasina. Madalamate kontsentratsioonide jaoks aga tuleb hinnagut lihtsalt kontsentratsiooniga proportsionaalselt vähendada ja tulemus on seda täpsem, mida madalam on kontsentratsioon. Näiteks kui ühes liitris lahuses on 34 g suhkrut on lahus 100 millimolaarne ja selle osmoodne rõhk oleks toatemperatuuril 2.4 kordne atmosfäärirõhk.

Osmoodne rõhk on rakkudes väga tähtis. Loomsetes rakkudes, millel puudub tugev raku sein, on osmoodse rõhu regulatsioon esmajärgulise tähtsusega. Juba mõneatmosfääriline ülerõhk raku sisemuses, mis vastab 50-100 millimolaarsele solvendi kontsentratsioonile, võib põhjustada vee tungimise rakku ja seega rakkude venimise. Paistetus näiteks on osmoregulatsiooni häirituse tulemus. Raku ruumala piirava seina puudumisel nimelt jätkub vee rakku sisenemine seni kuni solvendi kontsentratsioonid rakus ja väljaspool seda võrdsustuvad. Loomsetes kudeds reguleeritakse osmoodset rõhku solvendi kontsentratsiooni abil rakkudevahelises koevedelikus. Solvendi kontsentratsioonid kahel pool rakumembraani võrdsustatakse või hoitakse nede vahel ainult väike erinevus, nii et vee tungimine rakkudesse oleks kontrolli all.

Taimsete rakkude erinevuseks on nende tugev rakusein, mis koosneb tselluloosist ja pektiinsetest ühenditest. Ka on taimedes rakkudevahelise ruumi vedelikus solvendi kontsentratsioon üsna madal. Rakusein ei luba rakul suuremaks venida, vaatamata sellele, et osmoodne rõhk raku sees on suurem kui väljaspool. Rakk pingestub rõhu all nii nagu õhku täispuhutud paberikott. Sellist taimerakkude siserõhku nimetatakse turgoriks ja see hoiab lehti ja sageli ka varsi kokku kukkumast. Veekao või osmoodse rõhu languse tõttu turgori kaotanud taimede lehed langevad kokku, “närtsivad”. Turgorrõhk võib ulatuda 10-20 atmosfäärini, mis vastab kuni ühemolaarsele solvendi kontsentratsioonile. Soolastes muldades kasvavates taimedes võib see veel kuni kaks korda suurem olla. Peamine ‘osmootikum’, molekulid, mis aitavad osmoodset rõhku luua, on kaaliumi ioonid ja orgaaniliste hapete jäägid (näit. õunhape). Väga kõrgetel solvendi kontsentratsioonidel hakkab kaasa töötama ka valkudega seonduv vesi, mis põhjustab näit kuivade herneste pundumist vees. Seda rõhku mõnikord mõtteliselt eraldatakse ja nimetatakse rõhu maatrikskomponendiks.

Aururõhk kapillaaris ja lahuse kohal

Küllastav aururõhk vedeliku pinna kohal on tasakaaluline seisund veest väljuvate ja difusiooni tõttu sinna tadgasilangevate molekulide voogude vahel. Kui väljumise kiirus sõltub ainult temperatuurist, siis tagasidiffusiooni kiirus sõltub ka pinna kujust. Nõgus veepind ümbritseb ruumi kogu alumisest poolsfääris ja see suurendab tagasidiffusiooni tõenäosust. Efekt on siiski väike kuni pinna kõverusraadius on palju suurem molekuli vaba tee pikkusest, kui suureneb kiiresti pinna kõverusraadiuse vähenedes. Väga väike kõverusraadius peab aga olema vee pinnal kõrgete puude lehtedes olevates kapillaarides, mis hoiavad veesammast kuni mitmekümne meetri kõrgusel. Seega on oodata, et veeauru küllastav rõhk puulehtede rakkude vahelises ruumis on madalam kui küllastav aururõhk tasapinnalise vee kohal. Kapillaaride kohal oleva aururõhu arvutamiseks saab rakendada lihtsat energeetilist tingimust: aururõhk on just niipalju madalam kuipalju kaaluks niisama kõrge tasapinna kohal küllastav veeauru sammas: