INHOMOGENT SYSTEM: KARAKTERISTIKA OG EKSEMPLER - KEMI - 2025

Det inhomogene system er et, der til trods for sin tilsyneladende homogenitet, kan dens egenskaber variere på bestemte steder i rummet. Selvom det for eksempel er en homogen blanding af gasser, ændrer luftens sammensætning sig 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 dens elementer griber sammen for at udføre en bestemt funktion. Dette er tilfældet med fordøjelses-, kredsløbs-, nervøs, endokrine, nyre- og luftvejssystemer.

Kilde: Pixabay

Imidlertid kan et system være noget så enkelt som et glas vand (øverste billede). Bemærk, at når du tilføjer en dråbe blæk, bryder den ned i dens farver og spreder sig over hele vandmængden. 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 et materielt system. Materiale har et sæt egenskaber som masse, volumen, kemisk sammensætning, densitet, farve osv.

Egenskaber og tilstande for et system

De fysiske egenskaber ved stof er opdelt i omfattende egenskaber og intensive egenskaber.

Omfattende egenskaber

De afhænger af størrelsen på den betragtede prøve, f.eks. Dens masse og dens volumen.

De intensive egenskaber

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

Tilstande af materialet

På den anden side afhænger et system også af den fase eller tilstand, i hvilken materie er relateret til disse egenskaber. Således har materien tre fysiske tilstande: faststof, gas og væske.

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

Karakteristika ved homogene, heterogene og inhomogene systemer

Homogent system

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

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

-Heterogent system

Det heterogene system præsenterer forskellige værdier for nogle af de intensive egenskaber på forskellige steder i det betragtede system. Stederne adskilles af overflader med diskontinuitet, der 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.

Tilsvarende er blod et eksempel på et heterogent system. Det består af plasma og en gruppe celler, herunder erytrocytter, adskilt fra plasma ved hjælp af deres plasmamembraner, der fungerer som diskontinuitetsoverflader.

Plasma og det indre af erythrocytter har forskelle i koncentrationen af ​​visse elementer 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 diskontinuitetsoverflader.

Diskontinuitetsoverflader

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

Det siges, at diskontinuitetsoverfladerne i et inhomogent system ikke er synlige, selv ved hjælp af ultramikroskopi. Punkterne i det inhomogene system adskilles grundlæggende 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 energiudgifter) af stof eller energi (varme) mellem systemets to punkter. Derfor vil varmen vandre til de koldere områder, og sagen til de mere fortyndede områder. Forskellen 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 let at krydse mediet mellem punkterne.

For at opretholde koncentrationsforskellen mellem systemets punkter kræves der en energiforsyning eller stof, da koncentrationerne på alle punkter ville være ens. Derfor ville det inhomogene system blive et homogent system.

ustabilitet

Et kendetegn for at fremhæve det inhomogene system er dets ustabilitet, så det kræver i mange tilfælde en strømforsyning til dens vedligeholdelse.

Eksempler på inhomogene systemer

En dråbe blæk eller mad farve i vand

Ved at tilføje en dråbe farvestof til overfladen af ​​vandet, vil koncentrationen af ​​farvestoffet oprindeligt være højere på vandets overflade.

Derfor er der en forskel i koncentrationen af ​​farvestoffet mellem overfladen af ​​glasvandet og de underliggende pletter. Desuden er der ingen overflade af diskontinuitet. Så til sidst er dette et inhomogent system.

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

Vand krusninger

Kilde: Pixabay

Når en sten kastes på overfladen af ​​vandet i en dam, opstår der en forstyrrelse, der forplantes i form af koncentriske bølger fra stens påvirkningssted.

Stenen overfører energi til dem ved påvirkning af et antal vandpartikler. 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. Energien, der produceres ved påvirkningen af ​​stenen, spreder sig på overfladen af ​​vandet i en bølgeform og når resten af ​​vandmolekylerne på overfladen.

Inspiration

Inspirationsfasen af ​​åndedræt forekommer kort på følgende måde: når de inspirerende muskler sammentrækkes, især mellemgulvet, sker der en udvidelse af ribbeholderen. Dette resulterer i en tendens til at øge alveolusvolumen.

Alveolær distension forårsager et fald i det intraalveolære lufttryk, hvilket gør det mindre end det atmosfæriske lufttryk. Dette frembringer en strøm af luft fra atmosfæren til alveolerne gennem luftkanalerne.

I begyndelsen af ​​inspiration er der derefter en trykforskel mellem næseborene og alveolerne, ud over manglen på diskontinuitetsoverflader mellem de nævnte anatomiske strukturer. Derfor er det nuværende system inhomogent.

Udløb

I udløbsfasen forekommer det modsatte fænomen. Det intraalveolære tryk bliver højere end atmosfæretrykket, og luft strømmer gennem luftkanalerne, fra alveolerne til atmosfæren, indtil de endelige udåndingstryk udjævnes.

Så i begyndelsen af ​​udløbet er der eksistensen af ​​en trykforskel mellem to punkter, lungealveolerne og næseborene. Der er desuden ingen overflader med diskontinuitet mellem de to angivne anatomiske strukturer, så dette er et inhomogent system.

Referencer

1. Wikipedia. (2018). Materiale system. Taget fra: es.wikipedia.org
2. Martín V. Josa G. (29. februar 2012). Det nationale universitet i Cordoba. Gendannes fra: 2.famaf.unc.edu.ar
3. Kemi klasser. (2008). Fysisk kemi. Taget fra: clasesdquimica.wordpress.com
4. Jiménez Vargas, J. og Macarulla, JM Fisicoquímica Fisiológica. 1984. Sjette udgave. Redaktionel Interamericana.
5. Ganong, WF Review of Medical Physiology. 2003 21. udgave. McGraw-Hill Companies, inc.