Figura. Tubo en U y ósmosis

La presión osmótica se visualiza a menudo a través de un tubo en U, donde dos disoluciones están separadas por una membrana semipermeable. Esta membrana permite el paso del solvente pero retiene el soluto, creando un escenario fascinante de equilibrio. La presión osmótica se define, en última instancia, como la diferencia de alturas observada en este tubo en U, originada por la diferencia en las concentraciones iniciales de soluto a ambos lados del sistema. Inicialmente, el sistema se divide en dos lados: el "lado 1", que a menudo representa nuestro punto de vista o el sistema de análisis, y el "lado 2", que simula los alrededores o el exterior. Aunque al principio no hay una diferencia de alturas física, la disparidad en las concentraciones de soluto impulsa el proceso.

Al final del proceso, el sistema busca alcanzar un equilibrio de concentraciones. Sin embargo, en lugar de que las concentraciones se igualen por el paso del soluto (que la membrana no permite), el solvente se mueve hacia el lado con mayor concentración de soluto. Este movimiento de solvente genera una diferencia de presiones, que se manifiesta como una observable diferencia de alturas en el tubo en U. Es crucial entender que, en el modelo, elegimos un sentido positivo para la fuerza generada hacia la derecha (por ejemplo, el lado impuro), y un sentido negativo para la fuerza generada hacia la izquierda (el lado puro o menos concentrado). Esto nos permite respetar las direcciones clásicas de un análisis vectorial linealizado, similar al de una máquina de Atwood con una polea, donde dos fuerzas opuestas interactúan.

De esta forma, si ambos lados de la membrana contienen soluto, aunque en diferentes concentraciones, habrá dos presiones osmóticas en oposición que, en conjunto, generarán una presión osmótica neta. El lado con mayor cantidad de partículas (mayor concentración efectiva de soluto) ejercerá una mayor "fuerza" osmótica, atrayendo el agua hacia sí y causando el ascenso del nivel en ese compartimento hasta que se alcance el equilibrio hidrostático. Esta comprensión de las fuerzas en oposición es fundamental para el análisis de sistemas osmóticos más complejos, donde la simple diferencia de concentración inicial ya no es suficiente para predecir el comportamiento final sin considerar las presiones resultantes.