Χαρακτηριστικά και παραδείγματα ομοιογενών συστημάτων

Το ανομοιογενές σύστημα είναι αυτή που παρά την φαινομενική ομοιογένειά της, οι ιδιότητές της μπορεί να διαφέρουν σε ορισμένες θέσεις του χώρου. Η σύνθεση του αέρα, για παράδειγμα, ακόμα και αν είναι ένα ομοιογενές μείγμα αερίων, αλλάζει ανάλογα με το ύψος.

Αλλά τι είναι ένα σύστημα; Ένα σύστημα γενικά ορίζεται ως ένα σύνολο αλληλένδετων στοιχείων που λειτουργούν στο σύνολό τους. Μπορεί επίσης να προστεθεί ότι τα στοιχεία του παρεμβαίνουν από κοινού για να εκπληρώσουν μια συγκεκριμένη λειτουργία. Αυτή είναι η περίπτωση των πεπτικών, κυκλοφορικών, νευρικών, ενδοκρινών, νεφρικών και αναπνευστικών συστημάτων.

Ωστόσο, ένα σύστημα μπορεί να είναι κάτι τόσο απλό όσο ένα ποτήρι με νερό (πάνω εικόνα). Σημειώστε ότι η προσθήκη μιας σταγόνας μελάνης θραύεται στα χρώματα και εξαπλώνεται σε όλο τον όγκο του νερού. Αυτό είναι επίσης ένα παράδειγμα ενός ανομοιογενούς συστήματος.

Όταν το σύστημα αποτελείται από ένα συγκεκριμένο χώρο χωρίς συγκεκριμένα όρια ως φυσικό αντικείμενο, τότε μιλάμε για ένα υλικό σύστημα. Το Matter παρουσιάζει ένα σύνολο ιδιοτήτων όπως η μάζα, ο όγκος, η χημική σύνθεση, η πυκνότητα, το χρώμα κλπ..

Ευρετήριο

• 1 Ιδιότητες και καταστάσεις ενός συστήματος
  • 1.1 Οι εκτεταμένες ιδιότητες
  • 1.2 Εντατικές ιδιότητες  
  • 1.3 Καταστάσεις της ύλης
• 2 Χαρακτηριστικά των ομοιογενών, ετερογενών και ανομοιογενών συστημάτων
  • 2.1 Ομοιόμορφο σύστημα
  • 2.2 - ετερογενές σύστημα
  • 2.3 - Ανόμοιο σύστημα
• 3 Παραδείγματα ανομοιογενών συστημάτων
  • 3.1 Μια σταγόνα μελάνης ή βαφής στο νερό
  • 3.2 Οι κυματισμοί του νερού
  • 3.3 Έμπνευση
  • 3.4 Λήξη
• 4 Αναφορές

Ιδιότητες και καταστάσεις ενός συστήματος

Οι φυσικές ιδιότητες της ύλης χωρίζονται σε εκτεταμένες ιδιότητες και εντατικές ιδιότητες.

Οι εκτεταμένες ιδιότητες

Εξαρτάται από το μέγεθος του εξεταζόμενου δείγματος, για παράδειγμα τη μάζα και τον όγκο του.

Οι εντατικές ιδιότητες  

Είναι αυτά που δεν ποικίλλουν ανάλογα με το μέγεθος του δείγματος που εξετάζεται. Μεταξύ αυτών των ιδιοτήτων είναι η θερμοκρασία, η πυκνότητα και η συγκέντρωση.

Κράτη της ύλης

Από την άλλη πλευρά, ένα σύστημα εξαρτάται επίσης από τη φάση ή την κατάσταση στην οποία το θέμα σχετίζεται με τις εν λόγω ιδιότητες. Έτσι, η ύλη παρουσιάζει τρεις φυσικές καταστάσεις: στερεά, αέρια και υγρά.

Ένα υλικό μπορεί να παρουσιάσει μία ή περισσότερες φυσικές καταστάσεις. αυτή είναι η περίπτωση του υγρού ύδατος σε ισορροπία με τον πάγο, ένα αιωρούμενο στερεό.

Χαρακτηριστικά ομοιογενών, ετερογενών και ανομοιογενών συστημάτων

Ομογενές σύστημα

Το ομοιογενές σύστημα χαρακτηρίζεται από την ίδια χημική σύνθεση και τις ίδιες εντατικές ιδιότητες σε όλη του την έκταση. Παρουσιάζει μία μόνο φάση που μπορεί να είναι σε στερεή κατάσταση, σε υγρή κατάσταση ή σε αέρια κατάσταση.

Τα παραδείγματα του ομοιογενούς συστήματος είναι: καθαρό νερό, αλκοόλη, χάλυβας και ζάχαρη που διαλύονται στο νερό. Αυτό το μίγμα αποτελεί αυτό που ονομάζεται αληθινό διάλυμα, το οποίο χαρακτηρίζεται από το ότι η διαλυτή ουσία έχει διάμετρο μικρότερη από 10 χιλιοστομ., Είναι σταθερή στη βαρύτητα και υπερφυγοκέντρηση.

-Ετερογενές σύστημα

Το ετερογενές σύστημα παρουσιάζει διαφορετικές τιμές για ορισμένες από τις εντατικές ιδιότητες σε διαφορετικές θέσεις του υπό εξέταση συστήματος. Οι θέσεις διαχωρίζονται από επιφάνειες ασυνέχειας, οι οποίες μπορεί να είναι μεμβρανώδεις δομές ή επιφάνειες των σωματιδίων.

Η ακαθάριστη διασπορά σωματιδίων αργίλου στο νερό είναι ένα παράδειγμα ενός ετερογενούς συστήματος. Τα σωματίδια δεν διαλύονται στο νερό και παραμένουν σε εναιώρηση ενώ διατηρείται η ανάδευση του συστήματος.

Όταν σταματήσει η ανάδευση, τα σωματίδια αργίλου κατακάθονται κάτω από τη δράση της βαρύτητας.

Ομοίως, το αίμα είναι ένα παράδειγμα ενός ετερογενούς συστήματος. Αποτελείται από το πλάσμα και μια κυτταρική ομάδα, μεταξύ των οποίων τα ερυθροκύτταρα, που διαχωρίζονται από το πλάσμα με τις μεμβράνες πλάσματος τους και λειτουργούν ως επιφάνειες ασυνέχειας.

Το πλάσμα και το εσωτερικό των ερυθροκυττάρων έχουν διαφορές στη συγκέντρωση ορισμένων στοιχείων όπως το νάτριο, το κάλιο, το χλώριο, τα διττανθρακικά, κλπ..

-Ανομοιογενές σύστημα

Χαρακτηρίζεται από την ύπαρξη διαφορών μεταξύ ορισμένων εντατικών ιδιοτήτων σε διάφορα μέρη του συστήματος, αλλά αυτά τα τμήματα δεν διαχωρίζονται από καλά καθορισμένες επιφάνειες ασυνέχειας..

Επιφάνειες ασυνεχειών

Αυτές οι επιφάνειες ασυνέχειας μπορούν να είναι, για παράδειγμα, οι μεμβράνες πλάσματος που διαχωρίζουν το κυτταρικό εσωτερικό από το περιβάλλον του ή τους ιστούς που καλύπτουν ένα όργανο.

Λέγεται ότι σε μια ανομοιογενή σύστημα ασυνέχεια οι επιφάνειες δεν είναι ορατές ούτε χρησιμοποιούν υπερηχογράφημα. Τα σημεία του ανομοιογενούς συστήματος διαχωρίζονται κυρίως από αέρα και υδατικά διαλύματα σε βιολογικά συστήματα.

Μεταξύ δύο σημείων του ανομοιογενούς συστήματος μπορεί να υπάρχει, για παράδειγμα, μια διαφορά συγκέντρωσης κάποιου στοιχείου ή ένωσης. Μια διαφορά στη θερμοκρασία μπορεί επίσης να συμβεί μεταξύ των σημείων.

Διάχυση ενέργειας ή ύλης

Υπό τις παραπάνω συνθήκες, μια παθητική ροή (η οποία δεν απαιτεί ενεργειακή δαπάνη) ύλης ή ενέργειας (θερμότητα) συμβαίνει μεταξύ των δύο σημείων του συστήματος. Ως εκ τούτου, η θερμότητα θα μεταναστεύσει σε ψυχρότερες περιοχές και θα επηρεάσει περισσότερο αραιωμένες περιοχές. Έτσι, οι διαφορές στη συγκέντρωση και στη μείωση της θερμοκρασίας οφείλονται σε αυτή τη διάχυση.

Η διάχυση γίνεται με τον απλό μηχανισμό διάχυσης. Στην περίπτωση αυτή, εξαρτάται ουσιαστικά από την ύπαρξη κλίσης συγκέντρωσης μεταξύ δύο σημείων, από την απόσταση που τα χωρίζει και από την ευκολία να περάσει η μέση μεταξύ των σημείων.

Για να διατηρηθεί η διαφορά συγκέντρωσης μεταξύ των σημείων του συστήματος απαιτεί μια παροχή ενέργειας ή ύλης, δεδομένου ότι οι συγκεντρώσεις θα είναι ίσες σε όλα τα σημεία. Επομένως, το ανομοιογενές σύστημα θα γίνει ένα ομοιογενές σύστημα.

Ασταθής κατάσταση

Ένα χαρακτηριστικό που ξεχωρίζει από το ανομοιογενές σύστημα είναι η αστάθεια του, ο λόγος για τον οποίο σε πολλές περιπτώσεις απαιτεί παροχή ενέργειας για τη συντήρησή του.

Παραδείγματα ανομοιογενών συστημάτων

Μια σταγόνα μελάνης ή χρωστικής στο νερό

Με την προσθήκη μιας σταγόνας χρωστικής στην επιφάνεια του νερού, αρχικά η συγκέντρωση της βαφής θα είναι υψηλότερη στην επιφάνεια του νερού.

Συνεπώς, υπάρχει μια διαφορά στη συγκέντρωση της βαφής μεταξύ της επιφάνειας του ποτηριού νερού και των υποκείμενων σημείων. Επιπλέον, δεν υπάρχει επιφάνεια ασυνέχειας. Έτσι, τελικά, αυτό είναι ένα ανομοιογενές σύστημα.

Στη συνέχεια, λόγω της ύπαρξης κλίσης συγκέντρωσης, η βαφή θα διαχέεται προς το ημίτονο του υγρού μέχρις ότου η συγκέντρωση της βαφής σε όλο το νερό του γυαλιού εξισωθεί, αναπαράγοντας το ομοιογενές σύστημα.

Οι κυματισμοί του νερού

Με τη ρίψη μιας πέτρας στην επιφάνεια του νερού μιας λίμνης, εμφανίζεται μια διαταραχή που διαδίδεται με τη μορφή ομόκεντρων κυμάτων από τη θέση πρόσκρουσης της πέτρας.

Η πέτρα που προσκρούει σε πολλά σωματίδια νερού τους μεταδίδει ενέργεια. Επομένως, υπάρχει μια ενεργειακή διαφορά μεταξύ των σωματιδίων που αρχικά έρχονται σε επαφή με την πέτρα και τα υπόλοιπα μόρια νερού στην επιφάνεια.

Ελλείψει επιφάνειας ασυνέχειας στην περίπτωση αυτή, το παρατηρούμενο σύστημα είναι ανομοιογενές. Η ενέργεια που παράγεται από την πρόσκρουση της πέτρας πολλαπλασιάζεται στην επιφάνεια του νερού υπό μορφή κύματος, φθάνοντας στο υπόλοιπο των μορίων του νερού στην επιφάνεια.

Έμπνευση

Η φάση της εισπνοής της αναπνοής, παρουσιάζεται εν συντομία με τον ακόλουθο τρόπο: όταν οι εισπνευστικοί μύες συστέλλονται, ειδικά το διάφραγμα, εμφανίζεται μια επέκταση του θωρακικού κλωβού. Αυτό έχει σαν συνέπεια την τάση να αυξηθεί ο όγκος του κυψελιδίου.

Η κυψελιδική διάταση προκαλεί μείωση της πίεσης του αέρα στο εσωτερικό της κοιλότητας, καθιστώντας την κάτω από την ατμοσφαιρική πίεση του αέρα. Αυτό παράγει μια ροή αέρα από την ατμόσφαιρα στις κυψελίδες, μέσω των αεραγωγών.

Στη συνέχεια, στην αρχή της έμπνευσης υπάρχει μια διαφορά πίεσης μεταξύ των ρουθουνιών και των κυψελίδων, εκτός από την ανυπαρξία επιφανειών ασυνέχειας μεταξύ των προαναφερθέντων ανατομικών δομών. Επομένως, το παρόν σύστημα είναι ανομοιογενές.

Λήξη

Στη φάση εκπνοής, συμβαίνει το αντίθετο φαινόμενο. Η ενδοαλλεολική πίεση γίνεται μεγαλύτερη από την ατμοσφαιρική πίεση και ο αέρας ρέει μέσω των διόδων του αέρα, από τις κυψελίδες στην ατμόσφαιρα, μέχρι να εξισωθούν οι τελικές εκπνευστικές πιέσεις.

Στη συνέχεια, στην αρχή της λήξης υπάρχει η ύπαρξη διαφοράς πίεσης μεταξύ δύο σημείων, των πνευμονικών κυψελίδων και των ρουθουνιών. Επιπλέον, δεν υπάρχουν επιφάνειες ασυνέχειας μεταξύ των δύο ανατομικών δομών που υποδεικνύονται, επομένως αυτό είναι ένα ανομοιογενές σύστημα.

Αναφορές

1. Wikipedia. (2018). Υλικό συστήματος. Λαμβάνεται από: en.wikipedia.org
2. Martín V. Josa G. (29 Φεβρουαρίου 2012). Εθνικό Πανεπιστήμιο της Κόρδοβα. Ανακτήθηκε από: 2.famaf.unc.edu.ar
3. Μαθήματα χημείας. (2008). Φυσικοχημικά. Λαμβάνεται από: clasesdquimica.wordpress.com
4. Jiménez Vargas, J. and Macarulla, J. Μ. Physiological Physicochemistry. 1984. Έκτη Έκδοση. Επεξεργασία Interamericana.
5. Ganong, W. F. Ανασκόπηση της Ιατρικής Φυσιολογίας. 2003 Είκοσι Πρώτη Έκδοση. Εταιρείες McGraw-Hill, inc.