Inhomogene systemegenskaber og eksempler

4078
Alexander Pearson

Det inhomogent system Det er en, at på trods af sin tilsyneladende homogenitet kan dens egenskaber variere visse steder i rummet. Sammensætningen af ​​luft ændres for eksempel, selvom det er en homogen blanding af gasser, alt efter højden.

Men hvad er et system? Et system defineres generelt som et sæt indbyrdes forbundne elementer, der fungerer som en helhed. Det kan også tilføjes, at dets elementer griber sammen for at udføre en bestemt funktion. Dette er tilfældet med fordøjelses-, kredsløbs-, nervesystemet, endokrine, nyre- og åndedrætssystemet..

Kilde: Pixabay

Dog kan et system være noget så simpelt som et glas vand (øverste billede). Bemærk, at når du tilføjer en dråbe blæk, bryder den ned i sine farver og spredes gennem vandets volumen. Dette er også et eksempel på et inhomogent system.

Når systemet består af et specifikt rum uden nøjagtige grænser såsom et fysisk objekt, kaldes det derefter et materielt system. Materie har et sæt egenskaber såsom masse, volumen, kemisk sammensætning, tæthed, farve osv..

Artikelindeks

  • 1 Egenskaber og tilstande for et system
    • 1.1 Omfattende egenskaber
    • 1.2 De intensive egenskaber  
    • 1.3 Sager
  • 2 Karakteristika for homogene, heterogene og inhomogene systemer
    • 2.1 Homogent system
    • 2.2-heterogent system
    • 2.3-Inhomogent system
  • 3 Eksempler på inhomogene systemer
    • 3.1 En dråbe blæk eller farvestof i vand
    • 3.2 Vand krusninger
    • 3.3 Inspiration
    • 3.4 Udløb
  • 4 Referencer

Egenskaber og tilstande for et system

Stoffets fysiske egenskaber er opdelt i omfattende egenskaber og intensive egenskaber.

Omfattende egenskaber

De afhænger af størrelsen af ​​den betragtede prøve, for eksempel dens masse og dens volumen.

De intensive egenskaber  

Det er dem, der ikke varierer med størrelsen på den betragtede prøve. Disse egenskaber inkluderer temperatur, tæthed og koncentration..

Status for materialet

På den anden side afhænger et system også af den fase eller tilstand, i hvilken stof er relateret til disse egenskaber. Således har materie tre fysiske tilstande: fast, gasformigt og flydende..

Et materiale kan have en eller flere fysiske tilstande; sådan er tilfældet med flydende vand i ligevægt med is, et faststof i suspension.

Karakteristika for homogene, heterogene og inhomogene systemer

Homogent system

Det homogene system er karakteriseret ved at have den samme kemiske sammensætning og de samme intensive egenskaber overalt. Den har en enkelt fase, der kan være i fast tilstand, flydende tilstand eller gasform.

Eksempler på det homogene system er: rent vand, alkohol, stål og sukker opløst i vand. Denne blanding udgør det, der kaldes en ægte opløsning, kendetegnet ved at have det opløste stof en diameter på mindre end 10 millimikraer, der er stabil over for tyngdekraften og ultracentrifugering..

-Heterogent system

Det heterogene system præsenterer forskellige værdier for nogle af de intensive egenskaber på forskellige steder i det aktuelle system. Stederne er adskilt af overflader med diskontinuitet, som kan være membranstrukturer eller overflader af partiklerne..

Den grove spredning af lerpartikler i vand er et eksempel på et heterogent system. Partiklerne opløses ikke i vandet og forbliver i suspension, så længe systemet omrøres..

Når omrøringen ophører, sætter lerpartiklerne sig under tyngdekraften..

Ligeledes er blod et eksempel på et heterogent system. Den består af plasma og en gruppe celler, blandt hvilke erythrocytter er adskilt fra plasma af deres plasmamembraner, der fungerer som diskontinuitetsoverflader..

Plasma og det indre af erytrocytter har forskelle i koncentrationen af ​​visse grundstoffer såsom natrium, kalium, klor, bicarbonat osv..

-Inhomogent system

Det er kendetegnet ved at have forskelle mellem nogle af de intensive egenskaber i forskellige dele af systemet, men disse dele er ikke adskilt af veldefinerede diskontinuitetsflader.

Diskontinuitetsoverflader

Disse diskontinuitetsoverflader kan for eksempel være plasmamembranerne, der adskiller celleindretningen fra dets omgivelser eller vævene, der leder et organ..

Det siges, at diskontinuitetsoverfladerne i et inhomogent system ikke er synlige, selv ved hjælp af ultramikroskopi. Punkterne i det inhomogene system er grundlæggende adskilt af luft og vandige opløsninger i biologiske systemer.

Mellem to punkter i det inhomogene system kan der for eksempel være en forskel i koncentrationen af ​​et eller andet element eller en forbindelse. En temperaturforskel kan også forekomme mellem punkterne.

Diffusion af energi eller stof

Under ovennævnte omstændigheder opstår der en passiv strøm (som ikke kræver energiforbrug) af stof eller energi (varme) mellem systemets to punkter. Derfor vandrer vandet til koldere områder og betyder noget til mere fortyndede områder. Forskellene i koncentration og temperatur falder således takket være denne diffusion..

Diffusion sker ved den enkle diffusionsmekanisme. I dette tilfælde afhænger det grundlæggende af eksistensen af ​​en koncentrationsgradient mellem to punkter, afstanden, der adskiller dem, og den lette at krydse mediet mellem punkterne..

For at opretholde forskellen i koncentration mellem systemets punkter kræves en tilførsel af energi eller stof, da koncentrationerne vil blive udlignet på alle punkter. Derfor ville det inhomogene system blive et homogent system.

Ustabilitet

Et kendetegn ved det inhomogene system er dets ustabilitet, hvorfor det i mange tilfælde kræver strømforsyning til vedligeholdelse..

Eksempler på inhomogene systemer

En dråbe blæk eller madfarvning i vand

Ved at tilføje en dråbe farvestof på overfladen af ​​vandet, vil koncentrationen af ​​farvestoffet i første omgang være højere på overfladen af ​​vandet.

Derfor er der en forskel i farvestoffets koncentration mellem overfladen af ​​vandglaset og de underliggende pletter. Der er heller ikke nogen diskontinuitetsoverflade. Så til sidst er dette et inhomogent system.

Efterfølgende, på grund af eksistensen af ​​en koncentrationsgradient, vil farvestoffet diffundere ind i væsken, indtil koncentrationen af ​​farvestoffet i alt vand i glasset er ens, hvilket gengiver det homogene system.

Vand krusninger

Kilde: Pixabay

Når en sten kastes på vandoverfladen i en dam, frembringes en forstyrrelse, der formerer sig i form af koncentriske bølger fra stens slagsted.

Stenen, når den rammer et antal vandpartikler, overfører energi til dem. Derfor er der en energisk forskel mellem partiklerne, der oprindeligt er i kontakt med stenen og resten af ​​vandmolekylerne på overfladen..

Da der ikke er nogen overflade af diskontinuitet i dette tilfælde, er det observerede system inhomogent. Den energi, der produceres ved stens indflydelse, spreder sig på vandets overflade i bølgeform og når resten af ​​vandmolekylerne på overfladen..

Inspiration

Inspirationsfasen af ​​åndedrættet sker kort på følgende måde: når de inspiratoriske muskler trækker sig sammen, især mellemgulvet, er der en udvidelse af ribbenburet. Dette resulterer i en tendens til at øge alveolens volumen..

Alveolær udspænding producerer et fald i det intraalveolære lufttryk, hvilket gør det mindre end atmosfærisk lufttryk. Dette producerer en strøm af luft fra atmosfæren til alveolerne gennem luftkanalerne..

Derefter er der i begyndelsen af ​​inspiration en trykforskel mellem næseborene og alveolerne ud over den manglende eksistens af diskontinuitetsoverflader mellem de nævnte anatomiske strukturer. Derfor er det nuværende system inhomogent.

Udløb

I udløbsfasen opstår det modsatte fænomen. Intraalveolært tryk bliver højere end atmosfærisk tryk, og luft strømmer gennem luftkanalerne fra alveolerne til atmosfæren, indtil trykket udlignes ved udløbet af udløbet..

Så i begyndelsen af ​​udløb er der eksistensen af ​​en trykforskel mellem to punkter, lungelveolerne og næseborene. Derudover er der ingen overflader af diskontinuitet mellem de to angivne anatomiske strukturer, så dette er et inhomogent system..

Referencer

  1. Wikipedia. (2018). Materielt system. Hentet fra: es.wikipedia.org
  2. Martín V. Josa G. (29. februar 2012). National University of Cordoba. Gendannet fra: 2.famaf.unc.edu.ar
  3. Kemi klasser. (2008). Fysisk kemi. Hentet fra: clasesdquimica.wordpress.com
  4. Jiménez Vargas, J. og Macarulla, J. M. Fisicoquímica Fisiológica. 1984. Sjette udgave. Redaktionel Interamericana.
  5. Ganong, W. F. Review of Medical Physiology. 2003 21. udgave. McGraw-Hill Companies, Inc..

Endnu ingen kommentarer