NEHOMOGÉNNY SYSTÉM: CHARAKTERISTIKA A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2026

Nehomogénne systém je, že aj cez svoje zjavné homogenity, jeho vlastnosti sa môžu meniť v určitých miestach v priestore. Napríklad zloženie vzduchu, aj keď je to homogénna zmes plynov, sa mení podľa nadmorskej výšky.

Čo je to systém? Systém je všeobecne definovaný ako skupina vzájomne prepojených prvkov, ktoré fungujú ako celok. Možno tiež dodať, že jeho prvky zasahujú spolu, aby plnili špecifickú funkciu. Toto je prípad tráviaceho, obehového, nervového, endokrinného, ​​obličkového a dýchacieho systému.

Zdroj: Pixabay

Systém však môže byť niečo také jednoduché ako pohár vody (horný obrázok). Pamätajte, že keď pridáte kvapku atramentu, rozloží sa na svoje farby a rozšíri sa do celého objemu vody. Toto je tiež príklad nehomogénneho systému.

Ak systém pozostáva zo špecifického priestoru bez presných obmedzení, ako je napríklad fyzický objekt, nazýva sa to hmotný systém. Hmota má množinu vlastností, ako je hmotnosť, objem, chemické zloženie, hustota, farba atď.

Vlastnosti a stavy systému

Fyzikálne vlastnosti hmoty sú rozdelené na rozsiahle a intenzívne vlastnosti.

Rozsiahle vlastnosti

Závisia od veľkosti skúmanej vzorky, napríklad od jej hmotnosti a objemu.

Intenzívne vlastnosti

Sú to tie, ktoré sa nemenia v závislosti od veľkosti skúmanej vzorky. Tieto vlastnosti zahŕňajú teplotu, hustotu a koncentráciu.

Stavy materiálu

Na druhej strane, systém tiež závisí od fázy alebo stavu, v ktorom hmota súvisí s týmito vlastnosťami. Preto má hmota tri fyzikálne stavy: tuhá látka, plyn a kvapalina.

Materiál môže mať jeden alebo viac fyzikálnych stavov; to je prípad tekutej vody v rovnováhe s ľadom, tuhá látka v suspenzii.

Charakteristiky homogénnych, heterogénnych a nehomogénnych systémov

Homogénny systém

Homogénny systém sa vyznačuje tým, že má rovnaké chemické zloženie a rovnaké intenzívne vlastnosti. Má jednu fázu, ktorá môže byť v pevnom stave, v kvapalnom stave alebo v plynnom stave.

Príklady homogénneho systému sú: čistá voda, alkohol, oceľ a cukor rozpustený vo vode. Táto zmes predstavuje to, čo sa nazýva pravé riešenie, vyznačujúce sa tým, že má rozpustenú látku v priemere menšom ako 10 milimetrov, je stabilná voči gravitácii a ultracentrifugácii.

- Heterogénny systém

Heterogénny systém predstavuje rôzne hodnoty pre niektoré z intenzívnych vlastností na rôznych miestach v uvažovanom systéme. Miesta sú oddelené povrchmi diskontinuity, ktorými môžu byť membránové štruktúry alebo povrchy častíc.

Hrubá disperzia ílových častíc vo vode je príkladom heterogénneho systému. Častice sa nerozpúšťajú vo vode a zostávajú v suspenzii, pokiaľ je systém miešaný.

Po zastavení miešania sa častice hlinky usadzujú pôsobením gravitácie.

Podobne je krv príkladom heterogénneho systému. Je tvorený plazmou a skupinou buniek, medzi ktorými sú erytrocyty, oddelené od plazmy ich plazmatickými membránami, ktoré fungujú ako povrchy s diskontinuitou.

Plazma a vnútro erytrocytov majú rozdiely v koncentrácii určitých prvkov, ako je sodík, draslík, chlór, hydrogenuhličitan atď.

- nehomogénny systém

Vyznačuje sa rozdielmi medzi niektorými intenzívnymi vlastnosťami v rôznych častiach systému, ale tieto časti nie sú oddelené dobre definovanými diskontinuálnymi povrchmi.

Povrchy diskontinuity

Týmito diskontinuálnymi povrchmi môžu byť napríklad plazmatické membrány, ktoré oddeľujú vnútro bunky od jej prostredia alebo tkanivá, ktoré lemujú orgán.

Hovorí sa, že v nehomogénnom systéme nie sú povrchy diskontinuity viditeľné ani pri použití ultrafialovej mikroskopie. Body nehomogénneho systému sa zásadne oddeľujú vzduchom a vodnými roztokmi v biologických systémoch.

Medzi dvoma bodmi nehomogénneho systému môže byť napríklad rozdiel v koncentrácii určitého prvku alebo zlúčeniny. Medzi bodmi sa môže vyskytnúť aj teplotný rozdiel.

Difúzia energie alebo hmoty

Za vyššie uvedených okolností dochádza medzi dvoma bodmi systému k pasívnemu toku (ktorý nevyžaduje výdaj energie) hmoty alebo energie (teplo). Preto bude teplo migrovať do chladnejších oblastí a hmota do zriedenejších oblastí. Vďaka tejto difúzii sa teda rozdiely v koncentrácii a teplote znižujú.

K difúzii dochádza jednoduchým difúznym mechanizmom. V tomto prípade to v zásade závisí od existencie koncentračného gradientu medzi dvoma bodmi, vzdialenosti, ktorá ich oddeľuje a ľahkosti prechodu média medzi bodmi.

Aby sa zachoval rozdiel koncentrácie medzi bodmi systému, je potrebná dodávka energie alebo látky, pretože koncentrácie vo všetkých bodoch by boli rovnaké. Preto by sa nehomogénny systém stal homogénnym systémom.

nestálosť

Charakteristickým znakom nehomogénneho systému je jeho nestabilita, takže v mnohých prípadoch vyžaduje napájanie na jeho údržbu.

Príklady nehomogénnych systémov

Kvapka atramentu alebo potravinárskeho farbiva vo vode

Pridaním kvapky farbiva na povrch vody bude spočiatku koncentrácia farbiva vyššia na povrchu vody.

Preto existuje rozdiel v koncentrácii farbiva medzi povrchom pohára vody a základnými bodmi. Ďalej neexistuje žiadny povrch diskontinuity. Na záver je to nehomogénny systém.

Následne v dôsledku existencie koncentračného gradientu bude farbivo difundovať do kvapaliny, až kým nebude koncentrácia farbiva vyrovnaná vo všetkej vode v skle, čím sa vytvorí homogénny systém.

Vodné vlnky

Zdroj: Pixabay

Keď je kameň vrhnutý na hladinu vody v rybníku, dochádza k rušeniu, ktoré sa šíri vo forme sústredných vĺn z miesta dopadu kameňa.

Kameň pri náraze na množstvo vodných častíc na ne prenáša energiu. Preto existuje energetický rozdiel medzi časticami pôvodne v kontakte s kameňom a zvyškami molekúl vody na povrchu.

Pretože v tomto prípade neexistuje žiadny povrch diskontinuity, pozorovaný systém je nehomogénny. Energia produkovaná nárazom kameňa sa šíri na povrchu vody vo vlnovej forme a dosahuje na povrch zvyšné molekuly vody.

inšpirácie

Inšpiračná fáza dýchania sa krátko objavuje nasledujúcim spôsobom: keď sa inspiračné svaly sťahujú, najmä bránica, dochádza k rozširovaniu hrudnej klietky. To vedie k tendencii zvyšovať objem alveolu.

Alveolárna distenzia spôsobuje zníženie intraalveolárneho tlaku vzduchu, čím je nižší ako atmosférický tlak. To vytvára prúd vzduchu z atmosféry do alveol cez vzduchové kanály.

Potom na začiatku inšpirácie existuje tlakový rozdiel medzi nosovými dierkami a alveolmi okrem neexistencie diskontinuálnych povrchov medzi uvedenými anatomickými štruktúrami. Preto je súčasný systém nehomogénny.

Expirácia

Vo fáze exspirácie sa vyskytuje opačný jav. Intraalveolárny tlak je vyšší ako atmosférický tlak a vzduch prúdi vzduchovými kanálmi z alveol do atmosféry, až kým sa nevyrovnajú tlaky na konci exspirácie.

Takže na začiatku expirácie existuje tlakový rozdiel medzi dvoma bodmi, pľúcnymi alveolmi a nozdrami. Okrem toho medzi uvedenými dvoma anatomickými štruktúrami neexistujú žiadne plochy diskontinuity, takže ide o nehomogénny systém.

Referencie

1. Wikipedia. (2018). Systém materiálov. Prevzaté z: es.wikipedia.org
2. Martín V. Josa G. (29. februára 2012). Národná univerzita v Cordobe. Získané z: 2.famaf.unc.edu.ar
3. Hodiny chémie. (2008). Fyzikálna chémia. Prevzaté z: clasesdquimica.wordpress.com
4. Jiménez Vargas, J. a Macarulla, JM Fisicoquímica Fisiológica. 1984. Šieste vydanie. Editorial Interamericana.
5. Ganong, WF prehľad lekárskej fyziológie. 2003, dvadsiate prvé vydanie. McGraw-Hill Companies, inc.