NEHOMOGENNÍ SYSTÉM: VLASTNOSTI A PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025

Nehomogenní systém je, že i přes své zjevné homogenity, jeho vlastnosti se mohou měnit v určitých místech v prostoru. Například složení vzduchu, i když se jedná o homogenní směs plynů, se mění v závislosti na nadmořské výšce.

Co je to systém? Systém je obecně definován jako sada vzájemně propojených prvků, které fungují jako celek. Lze také dodat, že její prvky spolu zasahují, aby plnily určitou funkci. To je případ zažívacího, oběhového, nervového, endokrinního, ledvinového a dýchacího systému.

Zdroj: Pixabay

Systém však může být něco tak jednoduchého jako sklenice vody (horní obrázek). Pamatujte, že při přidávání kapky inkoustu se rozpadá na barvy a šíří se po celém objemu vody. Toto je také příklad nehomogenního systému.

Pokud se systém skládá ze specifického prostoru bez přesných omezení, jako je fyzický objekt, nazývá se hmotný systém. Hmota má řadu vlastností, jako je hmotnost, objem, chemické složení, hustota, barva atd.

Vlastnosti a stavy systému

Fyzikální vlastnosti hmoty jsou rozděleny na rozsáhlé a intenzivní vlastnosti.

Rozsáhlé vlastnosti

Závisí na velikosti uvažovaného vzorku, například na jeho hmotnosti a objemu.

Intenzivní vlastnosti

Jsou to ty, které se nemění s velikostí uvažovaného vzorku. Tyto vlastnosti zahrnují teplotu, hustotu a koncentraci.

Stavy materiálu

Na druhé straně systém také závisí na fázi nebo stavu, ve kterém hmota souvisí s těmito vlastnostmi. Hmota má tedy tři fyzikální stavy: pevná látka, plyn a kapalina.

Materiál může mít jeden nebo více fyzických stavů; takový je případ kapalné vody v rovnováze s ledem, pevná látka v suspenzi.

Charakteristika homogenních, heterogenních a nehomogenních systémů

Homogenní systém

Homogenní systém se vyznačuje tím, že má stejné chemické složení a stejné intenzivní vlastnosti. Má jednu fázi, která může být v pevném stavu, v kapalném stavu nebo v plynném stavu.

Příklady homogenního systému jsou: čistá voda, alkohol, ocel a cukr rozpuštěný ve vodě. Tato směs představuje to, čemu se říká skutečné řešení, vyznačující se tím, že má rozpuštěnou látku průměr menší než 10 milimetrů, je stabilní vůči gravitaci a ultracentrifugaci.

-Heterogenní systém

Heterogenní systém představuje různé hodnoty pro některé z intenzivních vlastností na různých místech v uvažovaném systému. Místa jsou oddělena povrchy diskontinuity, což mohou být membránové struktury nebo povrchy částic.

Hrubá disperze jílových částic ve vodě je příkladem heterogenního systému. Částice se nerozpouštějí ve vodě a zůstávají v suspenzi, dokud je systém protřepán.

Když se míchání zastaví, částice jílu se usazují působením gravitace.

Podobně je krev příkladem heterogenního systému. Je tvořen plazmou a skupinou buněk, mezi nimiž jsou erytrocyty, odděleny od plazmy plazmovými membránami, které fungují jako povrchy diskontinuity.

Plazma a vnitřek erytrocytů mají rozdíly v koncentraci určitých prvků, jako je sodík, draslík, chlor, bikarbonát atd.

- Nehomogenní systém

Vyznačuje se rozdíly mezi některými intenzivními vlastnostmi v různých částech systému, ale tyto části nejsou odděleny dobře definovanými diskontinuálními plochami.

Povrchy diskontinuity

Těmito diskontinuálními povrchy mohou být například plazmatické membrány, které oddělují vnitřek buňky od jejího prostředí, nebo tkáně, které lemují orgán.

Říká se, že v nehomogenním systému nejsou diskontinuální povrchy viditelné ani pomocí ultrafialové mikroskopie. Body nehomogenního systému jsou zásadně odděleny vzduchem a vodnými roztoky v biologických systémech.

Mezi dvěma body nehomogenního systému může být například rozdíl v koncentraci některého prvku nebo sloučeniny. Mezi body může také dojít k teplotnímu rozdílu.

Difúze energie nebo hmoty

Za výše uvedených okolností dochází k pasivnímu toku (který nevyžaduje energetické výdaje) hmoty nebo energie (tepla) mezi dvěma body systému. Proto bude teplo migrovat do chladnějších oblastí a hmota do více zředěných oblastí. Díky této difuzi se tedy rozdíly v koncentraci a teplotě snižují.

K difúzi dochází jednoduchým difúzním mechanismem. V tomto případě to v zásadě závisí na existenci koncentračního gradientu mezi dvěma body, vzdálenosti, která je odděluje, a na snadnosti přechodu média mezi body.

Pro udržení rozdílu koncentrací mezi body systému je nutná dodávka energie nebo hmoty, protože koncentrace ve všech bodech by byly stejné. Proto by se nehomogenní systém stal homogenním systémem.

Nestabilita

Charakteristickým rysem nehomogenního systému je jeho nestabilita, takže v mnoha případech vyžaduje pro jeho údržbu napájení.

Příklady nehomogenních systémů

Kapka inkoustu nebo potravinového barviva ve vodě

Přidáním kapky barviva na povrch vody bude zpočátku koncentrace barviva na povrchu vody vyšší.

Proto existuje rozdíl v koncentraci barviva mezi povrchem sklenice vody a základními skvrnami. Navíc neexistuje žádný povrch nespojitosti. Závěrem je to nehomogenní systém.

Později, v důsledku existence koncentračního gradientu, se barvivo rozptyluje do kapaliny, dokud není koncentrace barviva vyrovnána ve všech vodách ve skle, čímž se vytvoří homogenní systém.

Vlnky vody

Zdroj: Pixabay

Když je kámen vržen na hladinu vody v jezírku, dochází k narušení, které se šíří ve formě soustředných vln z místa dopadu kamene.

Kámen při nárazu na několik částic vody na ně přenáší energii. Proto existuje energetický rozdíl mezi částicemi původně v kontaktu s kamenem a zbytkem molekul vody na povrchu.

Protože v tomto případě neexistuje žádný povrch nespojitosti, pozorovaný systém je nehomogenní. Energie produkovaná nárazem kamene se šíří na povrchu vody ve formě vlny a dosahuje zbytku molekul vody na povrchu.

Inspirace

Inspirační fáze dýchání se krátce vyskytuje následujícím způsobem: když se inspirační svaly stahují, zejména bránice, dochází k expanzi hrudní klece. Výsledkem je tendence ke zvýšení objemu alveolu.

Alveolární distenze způsobuje pokles intraalveolárního tlaku vzduchu, takže je nižší než atmosférický tlak vzduchu. To vytváří proud vzduchu z atmosféry do alveolů, vzduchovými kanály.

Poté, na začátku inspirace, existuje tlakový rozdíl mezi nosními dírkami a alveoly, kromě neexistence diskontinuálních povrchů mezi uvedenými anatomickými strukturami. Proto je současný systém nehomogenní.

Vypršení

Ve fázi exspirace dochází k opačnému jevu. Intraalveolární tlak je vyšší než atmosférický tlak a vzduch proudí vzduchovými kanály z alveol do atmosféry, dokud se nevyrovnají tlaky na konci výdechu.

Na začátku exspirace tedy existuje tlakový rozdíl mezi dvěma body, plicními alveoly a nozdrami. Kromě toho mezi uvedenými dvěma anatomickými strukturami neexistují žádné plochy nespojitosti, takže se jedná o nehomogenní systém.

Reference

1. Wikipedia. (2018). Systém materiálu. Převzato z: es.wikipedia.org
2. Martín V. Josa G. (29. února 2012). Národní univerzita v Cordobě. Obnoveno z: 2.famaf.unc.edu.ar
3. Třídy chemie. (2008). Fyzikální chemie. Převzato z: clasesdquimica.wordpress.com
4. Jiménez Vargas, J. a Macarulla, JM Fisicoquímica Fisiológica. 1984. Šesté vydání. Redakční Interamericana.
5. Ganong, WF Recenze lékařské fyziologie. 2003 Twenty-First Edition. McGraw-Hill Companies, inc.