INHOMOGENT SYSTEM: EGENSKAPER OCH EXEMPEL - KEMI - 2025

Det inhomogena systemet är ett som trots dess uppenbara homogenitet kan dess egenskaper variera på vissa platser i rymden. Luftkompositionen, till exempel, även om det är en homogen blandning av gaser, ändras efter höjd.

Men vad är ett system? Ett system definieras generellt som en uppsättning sammanhängande element som fungerar som en helhet. Det kan också läggas till att dess element interagerar tillsammans för att utföra en specifik funktion. Detta är fallet med matsmältnings-, cirkulations-, nerv-, endokrina, njur- och andningsorganen.

Källa: Pixabay

Men ett system kan vara något så enkelt som ett glas vatten (toppbild). Observera att när du lägger till en droppe bläck delas den upp i sina färger och sprider sig över hela vattenvolymen. Detta är också ett exempel på ett inhomogent system.

När systemet består av ett specifikt utrymme utan exakta gränser, t.ex. ett fysiskt objekt, kallas det ett materialsystem. Matter har en uppsättning egenskaper såsom massa, volym, kemisk sammansättning, densitet, färg etc.

Egenskaper och tillstånd för ett system

Materialets fysiska egenskaper är indelade i omfattande egenskaper och intensiva egenskaper.

Omfattande egenskaper

De beror på storleken på provet som beaktas, till exempel massan och volymen.

De intensiva egenskaperna

Det är de som inte varierar med storleken på provet som beaktas. Dessa egenskaper inkluderar temperatur, densitet och koncentration.

Materialets tillstånd

Å andra sidan beror ett system också på fasen eller tillståndet i vilket materia är relaterat till dessa egenskaper. Således har materien tre fysiska tillstånd: fast, gas och vätska.

Ett material kan ha en eller flera fysiska tillstånd; detta är fallet med flytande vatten i jämvikt med is, ett fast ämne i suspension.

Egenskaper hos homogena, heterogena och inhomogena system

Homogent system

Det homogena systemet kännetecknas av att ha samma kemiska sammansättning och samma intensiva egenskaper genomgående. Den har en enskild fas som kan vara i fast tillstånd, flytande eller gasformigt tillstånd.

Exempel på det homogena systemet är: rent vatten, alkohol, stål och socker upplöst i vatten. Denna blandning utgör vad som kallas en riktig lösning, kännetecknad av att lösta ämnen har en diameter på mindre än 10 millimikra, är stabil mot tyngdkraften och för ultracentrifugering.

-Heterogent system

Det heterogena systemet presenterar olika värden för några av de intensiva egenskaperna på olika platser i systemet som behandlas. Platserna är separerade av diskontinuitetsytor, som kan vara membranstrukturer eller partiklar.

Den grova spridningen av lerpartiklar i vatten är ett exempel på ett heterogent system. Partiklarna löses inte upp i vattnet och förblir i suspension så länge systemet rörs.

När omrörningen upphör, sätter lerpartiklarna sig under tyngdkraften.

På liknande sätt är blod ett exempel på ett heterogent system. Den består av plasma och en grupp celler, bland vilka är erytrocyter, separerade från plasma med sina plasmamembran som fungerar som diskontinuitetsytor.

Plasma och det inre av erytrocyter har skillnader i koncentrationen av vissa element såsom natrium, kalium, klor, bikarbonat, etc.

-Inhomogent system

Det kännetecknas av att det har skillnader mellan några av de intensiva egenskaperna i olika delar av systemet, men dessa delar är inte separerade av väl definierade diskontinuitetsytor.

Diskontinuitetsytor

Dessa diskontinuitetsytor kan till exempel vara plasmamembran som separerar cellens inre från dess omgivning eller vävnaderna som linjer ett organ.

Det sägs att i ett inhomogent system är diskontinuitetsytorna inte synliga ens med ultramikroskopi. Punkterna i det inhomogena systemet separeras grundläggande av luft och vattenhaltiga lösningar i biologiska system.

Mellan två punkter i det inhomogena systemet kan det till exempel finnas en skillnad i koncentrationen av något element eller förening. En temperaturskillnad kan också uppstå mellan punkterna.

Diffusion av energi eller materia

Under ovanstående omständigheter inträffar ett passivt flöde (som inte kräver energiförbrukning) av materia eller energi (värme) mellan systemets två punkter. Därför kommer värmen att migrera till de kallare områdena och saken till de mer utspädda områdena. Således minskar skillnaderna i koncentration och temperatur tack vare denna diffusion.

Diffusion sker genom den enkla diffusionsmekanismen. I detta fall beror det i grund och botten på förekomsten av en koncentrationsgradient mellan två punkter, avståndet som skiljer dem och hur lätt det är att korsa mediet mellan punkterna.

För att upprätthålla koncentrationsskillnaden mellan systemets punkter krävs en tillförsel av energi eller materia, eftersom koncentrationerna vid alla punkter skulle vara lika. Därför skulle det inhomogena systemet bli ett homogent system.

Instabilitet

Ett kännetecken för att lyfta fram det inhomogena systemet är dess instabilitet, så i många fall kräver det en strömförsörjning för underhållet.

Exempel på inhomogena system

En droppe bläck eller matfärg i vatten

Genom att lägga till en droppe färgämne på ytan av vattnet kommer initialt koncentrationen av färgämnet att vara högre på vattenytan.

Därför finns det en skillnad i koncentrationen av färgämnet mellan ytan på glaset vatten och de underliggande fläckarna. Dessutom finns det ingen yta för diskontinuitet. Så slutsatsen är att detta är ett inhomogent system.

Senare, på grund av förekomsten av en koncentrationsgradient, diffunderar färgämnet i vätskan tills koncentrationen av färgämnet jämnas ut i allt vatten i glaset, vilket reproducerar det homogena systemet.

Vatten krusar

Källa: Pixabay

När en sten kastas på ytan av vattnet i ett damm inträffar en störning som sprider sig i form av koncentriska vågor från stens slagplats.

Stenen när den påverkar ett antal vattenpartiklar överför energi till dem. Därför finns det en energisk skillnad mellan partiklarna som initialt är i kontakt med stenen och resten av vattenmolekylerna på ytan.

Eftersom det inte finns någon yta för diskontinuitet i detta fall är det observerade systemet inhomogent. Energin som produceras genom påverkan av stenen sprider sig på vattnets yta i en vågform och når resten av vattenmolekylerna på ytan.

Inspiration

Andningsinspirationsfasen inträffar kort på följande sätt: när de inspirerande musklerna sammandras, speciellt membranet, sker en utbredning av revbenet. Detta resulterar i en tendens att öka volymen hos alveolus.

Alveolär störning orsakar en minskning av det intraalveolära lufttrycket, vilket gör det mindre än atmosfäriskt lufttryck. Detta producerar ett flöde av luft från atmosfären till alveolerna genom luftkanalerna.

Sedan, i början av inspiration, finns det en tryckskillnad mellan näsborrarna och alveolerna, förutom att det inte finns några diskontinuitetsytor mellan de nämnda anatomiska strukturerna. Därför är det nuvarande systemet inhomogent.

Utgång

I utgångsfasen inträffar det motsatta fenomenet. Intraalveolärt tryck blir högre än atmosfärstrycket och luft strömmar genom luftkanalerna, från alveolerna till atmosfären, tills de slutliga expiratoriska trycket utjämnas.

Så i början av utgången finns det en tryckskillnad mellan två punkter, lungalveoler och näsborrar. Dessutom finns det inga ytor för diskontinuitet mellan de två angivna anatomiska strukturerna, så detta är ett inhomogent system.

referenser

1. Wikipedia. (2018). Materialsystem. Hämtad från: es.wikipedia.org
2. Martín V. Josa G. (29 februari 2012). National University of Cordoba. Återställd från: 2.famaf.unc.edu.ar
3. Kemi klasser. (2008). Fysisk kemi. Hämtad från: clasesdquimica.wordpress.com
4. Jiménez Vargas, J. och Macarulla, JM Fisicoquímica Fisiológica. 1984. Sjätte upplagan. Redaktionell interamericana.
5. Ganong, WF Review of Medical Physiology. 2003 Twenty-First Edition. McGraw-Hill Companies, inc.