НЕОДНОРОДНАЯ СИСТЕМА: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2024

Неоднородная система является одним , что , несмотря на кажущуюся однородность, его свойства могут варьироваться в определенных местах в пространстве. Например, состав воздуха, даже если он представляет собой однородную смесь газов, изменяется в зависимости от высоты.

Но что такое система? Система обычно определяется как набор взаимосвязанных элементов, которые функционируют как единое целое. Также можно добавить, что его элементы взаимодействуют вместе для выполнения определенной функции. Это касается пищеварительной, кровеносной, нервной, эндокринной, почечной и дыхательной систем.

Источник: Pixabay

Однако система может быть такой же простой, как стакан воды (верхнее изображение). Обратите внимание, что при добавлении капли чернил она распадается на свои цвета и растекается по всему объему воды. Это тоже пример неоднородной системы.

Когда система состоит из определенного пространства без точных ограничений, таких как физический объект, то она называется материальной системой. Материя имеет набор свойств, таких как масса, объем, химический состав, плотность, цвет и т. Д.

Свойства и состояния системы

Физические свойства вещества делятся на экстенсивные свойства и интенсивные свойства.

Обширные свойства

Они зависят от размера рассматриваемого образца, например от его массы и объема.

Интенсивные свойства

Это те, которые не меняются в зависимости от размера рассматриваемой выборки. Эти свойства включают температуру, плотность и концентрацию.

Состояния материала

С другой стороны, система также зависит от фазы или состояния, в котором материя связана с этими свойствами. Таким образом, материя имеет три физических состояния: твердое, газообразное и жидкое.

Материал может иметь одно или несколько физических состояний; так обстоит дело с жидкой водой, находящейся в равновесии со льдом, твердым веществом в суспензии.

Характеристики однородных, неоднородных и неоднородных систем

Однородная система

Однородная система характеризуется одинаковым химическим составом и одинаковыми интенсивными свойствами. Он имеет одну фазу, которая может находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии.

Примеры гомогенной системы: чистая вода, спирт, сталь и сахар, растворенный в воде. Эта смесь представляет собой так называемый истинный раствор, характеризующийся тем, что растворенное вещество имеет диаметр менее 10 миллимкр, устойчиво к гравитации и ультрацентрифугированию.

-Гетерогенная система

Гетерогенная система представляет разные значения некоторых интенсивных свойств на разных участках рассматриваемой системы. Участки разделены поверхностями несплошности, которые могут быть мембранными структурами или поверхностями частиц.

Грубая дисперсия частиц глины в воде является примером гетерогенной системы. Частицы не растворяются в воде и остаются во взвешенном состоянии, пока система перемешивается.

Когда перемешивание прекращается, частицы глины оседают под действием силы тяжести.

Точно так же кровь является примером гетерогенной системы. Он состоит из плазмы и группы клеток, среди которых есть эритроциты, отделенные от плазмы их плазматическими мембранами, которые функционируют как поверхности разрыва.

Плазма и внутренняя часть эритроцитов имеют различия в концентрации определенных элементов, таких как натрий, калий, хлор, бикарбонат и т. Д.

-Неоднородная система

Для него характерны различия между некоторыми интенсивными свойствами в разных частях системы, но эти части не разделены четко определенными поверхностями разрыва.

Поверхности разрыва

Эти поверхности разрыва могут быть, например, плазматическими мембранами, которые отделяют внутреннее пространство клетки от окружающей среды, или тканями, выстилающими орган.

Говорят, что в неоднородной системе поверхности несплошностей не видны даже при ультрамикроскопии. В биологических системах точки неоднородной системы принципиально разделены воздухом и водными растворами.

Между двумя точками неоднородной системы может быть, например, разница в концентрации какого-либо элемента или соединения. Между точками также может возникать разница температур.

Распространение энергии или материи

При вышеуказанных обстоятельствах между двумя точками системы происходит пассивный поток (который не требует затрат энергии) материи или энергии (тепла). Следовательно, тепло будет перемещаться в более холодные области и иметь значение в более разбавленных областях. Таким образом, благодаря этой диффузии уменьшаются различия в концентрации и температуре.

Диффузия происходит по простому диффузионному механизму. В этом случае это в основном зависит от существования градиента концентрации между двумя точками, расстояния, которое их разделяет, и легкости пересечения среды между точками.

Для поддержания разницы концентраций между точками системы требуется подача энергии или вещества, поскольку концентрации во всех точках будут равны. Следовательно, неоднородная система станет однородной системой.

Нестабильность

Характерной чертой неоднородной системы является ее нестабильность, поэтому во многих случаях для ее обслуживания требуется источник питания.

Примеры неоднородных систем

Капля чернил или пищевого красителя в воде

При добавлении капли красителя на поверхность воды первоначально концентрация красителя на поверхности воды будет выше.

Следовательно, существует разница в концентрации красителя между поверхностью стакана с водой и нижележащими пятнами. Кроме того, нет поверхности разрыва. Итак, в заключение, это неоднородная система.

Позже, из-за наличия градиента концентрации, краситель будет диффундировать в жидкость до тех пор, пока концентрация красителя не выровняется во всей воде в стакане, воспроизводя гомогенную систему.

Рябь на воде

Источник: Pixabay

Когда камень бросают на поверхность воды в пруду, возникает возмущение, которое распространяется в виде концентрических волн от места удара камня.

Камень при ударе множества частиц воды передает им энергию. Следовательно, существует разница в энергии между частицами, первоначально контактирующими с камнем, и остальными молекулами воды на поверхности.

Поскольку в этом случае поверхность разрыва отсутствует, наблюдаемая система неоднородна. Энергия, производимая ударом камня, распространяется по поверхности воды в виде волны, достигая остальных молекул воды на поверхности.

Вдохновение

Фаза вдоха при дыхании вкратце происходит следующим образом: когда сокращаются инспираторные мышцы, особенно диафрагма, происходит расширение грудной клетки. Это приводит к тенденции к увеличению объема альвеол.

Растяжение альвеол вызывает снижение внутриальвеолярного давления воздуха, которое становится ниже атмосферного. Это создает поток воздуха из атмосферы в альвеолы ​​через воздуховоды.

Затем, в начале вдоха, существует разница давления между ноздрями и альвеолами, в дополнение к отсутствию поверхностей разрыва между упомянутыми анатомическими структурами. Следовательно, нынешняя система неоднородна.

Срок действия

В фазе выдоха происходит обратное явление. Внутриальвеолярное давление становится выше атмосферного, и воздух течет по воздуховодам из альвеол в атмосферу до тех пор, пока давление в конце выдоха не уравняется.

Итак, в начале выдоха существует разница давлений между двумя точками, легочными альвеолами и ноздрями. Кроме того, между двумя указанными анатомическими структурами нет поверхностей разрыва, поэтому это неоднородная система.

Ссылки

1. Wikipedia. (2018). Материальная система. Взято с: es.wikipedia.org
2. Мартин В. Хоса Г. (29 февраля 2012 г.). Национальный университет Кордовы. Получено с: 2.famaf.unc.edu.ar
3. Уроки химии. (2008). Физическая химия. Взято с: clasesdquimica.wordpress.com
4. Хименес Варгас, Дж. И Макарулла, JM Fisicoquímica Fisiológica. 1984. Издание шестое. От редакции Interamericana.
5. Ганонг, В.Ф. Обзор медицинской физиологии. Издание двадцать первое, 2003 г. McGraw-Hill Companies, inc.