NEM HOMOGÉN RENDSZER: JELLEMZŐK ÉS PÉLDÁK - KÉMIA - 2026

Az inhomogén rendszer az, amely látszólagos homogenitása ellenére tulajdonságai a tér bizonyos helyein változhatnak. Például a levegő összetétele, bár egy gázok homogén keveréke, a magasságtól függően változik.

De mi a rendszer? A rendszert általában az egymáshoz kapcsolódó elemek összességeként definiálják, amelyek egészként funkcionálnak. Hozzá kell tenni azt is, hogy annak elemei együtt működnek egy adott funkció végrehajtása érdekében. Ez vonatkozik az emésztőrendszerre, keringési, idegrendszerre, endokrin, vese és légzőrendszerre.

Forrás: Pixabay

A rendszer azonban olyan egyszerű lehet, mint egy pohár víz (felső kép). Vegye figyelembe, hogy egy csepp tinta hozzáadása esetén a színekre bomlik és a víz teljes mennyiségére eloszlik. Ez egy példája egy inhomogén rendszernek is.

Ha a rendszer egy meghatározott helyből áll, pontos határok nélkül, például egy fizikai tárgyból, akkor azt anyagi rendszernek nevezzük. Az anyag olyan tulajdonságokkal rendelkezik, mint a tömeg, térfogat, kémiai összetétel, sűrűség, szín stb.

A rendszer tulajdonságai és állapota

Az anyag fizikai tulajdonságai kiterjedt tulajdonságokra és intenzív tulajdonságokra vannak osztva.

Kiterjedt tulajdonságok

Ezek a figyelembe vett minta méretétől, például a tömegétől és a térfogatától függnek.

Az intenzív tulajdonságok

Ezek azok, amelyek nem változnak a figyelembe vett minta méretétől. Ezek a tulajdonságok magukban foglalják a hőmérsékletet, sűrűséget és koncentrációt.

Az anyag állapota

Másrészt a rendszer attól is függ, hogy milyen fázisban vagy állapotban van az anyag ezekkel a tulajdonságokkal. Az anyagnak tehát három fizikai állapota van: szilárd, gáz és folyadék.

Az anyagnak lehet egy vagy több fizikai állapota; ilyen a folyékony víz, amely egyensúlyban van a jéggel, szilárd anyag szuszpenzióban.

A homogén, heterogén és inhomogén rendszerek jellemzése

Homogén rendszer

A homogén rendszert az azonos kémiai összetétel és azonos intenzitású tulajdonságok jellemzik. Egyfázisú, szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú lehet.

A homogén rendszer példái: tiszta víz, alkohol, acél és vízben oldott cukor. Ez a keverék alkotja az úgynevezett valódi oldatot, azzal jellemezve, hogy az oldott anyag átmérője kisebb, mint 10 millimikrus, stabil a gravitáció és az ultracentrifugálás szempontjából.

- Heterogén rendszer

A heterogén rendszer különböző értékeket mutat az egyes intenzív tulajdonságok bizonyos területein a vizsgált rendszerben. A helyeket folytonos felületek választják el, amelyek membránszerkezetek vagy a részecskék felületei lehetnek.

Az agyag részecskék durva diszperziója a vízben egy heterogén rendszer példája. A részecskék nem oldódnak a vízben, és szuszpenzióban maradnak mindaddig, amíg a rendszer fel nem keveredik.

Amikor a keverés megszűnik, az agyag részecskék gravitáció hatására leülepednek.

Hasonlóképpen, a vér egy heterogén rendszer példája. Plazmából és egy sejtcsoportból áll, amelyek között vörösvértestek vannak, amelyeket a plazmától olyan plazmamembránok választanak el, amelyek folytonosságú felületként működnek.

A plazma és az eritrociták belseje különbözik bizonyos elemek, például nátrium, kálium, klór, bikarbonát, koncentrációjából.

-Homogén rendszer

Jellemző az, hogy a rendszer különböző részein az intenzív tulajdonságok között különbségek vannak, de ezeket az alkatrészeket nem választják el egymástól jól meghatározott folytonossági felületek.

Nem folytonos felületek

Ezek a folytonos felületek lehetnek például a plazmamembránok, amelyek elválasztják a sejt belsejét a környezetétől, vagy a szöveteket, amelyek egy szervet vonnak össze.

Azt mondják, hogy egy inhomogén rendszerben a folytonosság felületei még ultrarámoszkópiával sem láthatók. Az inhomogén rendszer pontjait alapvetően levegő és vizes oldatok választják el a biológiai rendszerekben.

Az inhomogén rendszer két pontja között lehet különbség például egyes elemek vagy vegyületek koncentrációjában. A pontok között hőmérsékleti különbség is előfordulhat.

Az energia vagy az anyag diffúziója

A fenti körülmények között az anyag vagy az energia (hő) passzív áramlása (amely nem igényel energiafelhasználást) történik a rendszer két pontja között. Ezért a hő a hidegebb területeken, az anyag a hígított területeken vándorol. Így a koncentráció és a hőmérsékleti különbségek ennek a diffúziónak köszönhetően csökkennek.

A diffúzió az egyszerű diffúziós mechanizmus segítségével történik. Ebben az esetben alapvetően attól függ, hogy létezik-e koncentráció-gradiens két pont között, a távolságot, amely elválasztja őket, és a közeg áthaladásának egyszerűségét a pontok között.

A rendszer pontjai közötti koncentrációkülönbség fenntartásához energia- vagy anyagellátásra van szükség, mivel a koncentrációk minden pontban egyenlők lennének. Ezért az inhomogén rendszer homogén rendszerré válik.

instabilitás

Az inhomogén rendszer kiemelésének egyik jellemzője az instabilitás, ezért sok esetben karbantartásához tápfeszültséget igényel.

Példák inhomogén rendszerekre

Egy csepp tintát vagy ételeket színező vízben

Egy csepp színezőanyag hozzáadásával a víz felületére kezdetben a színezőanyag koncentrációja magasabb lesz a víz felületén.

Ezért különbség van a festék koncentrációjában a pohár vízfelülete és az alatta lévő foltok között. Ezenkívül nincs egy folytonosság felülete. Összefoglalva tehát ez egy inhomogén rendszer.

Ezt követően, a koncentráció-gradiens megléte miatt, a színezék addig diffundál a folyadékba, amíg a színezőanyag koncentrációja az üveg teljes vízében kiegyenlítődik, és a homogén rendszert reprodukálja.

Víz hullámai

Forrás: Pixabay

Amikor egy kő dobódik a víz felületére egy tóban, zavar lép fel, amely koncentrikus hullámok formájában terjed a kő ütközés helyéről.

A kő, amikor sok vízrészecskét érint, energiát továbbít nekik. Ezért energetikai különbség van a kővel kezdetben érintkező részecskék és a felületen lévő többi vízmolekulák között.

Mivel ebben az esetben nincs folytonossági felület, a megfigyelt rendszer inhomogén. A kő hatása által előállított energia hullám formájában elterjed a víz felületén, eljutva a víz többi molekulájához a felszínen.

Ihlet

A légzés inspirációs fázisa rövid ideig az alábbiak szerint következik be: amikor a belégző izmok összehúzódnak, különös tekintettel a membránra, meghosszabbodik a borda ketrec. Ez azt eredményezi, hogy növekszik az alveolus térfogata.

Az alveoláris diszpanzió csökkenti az intraalveoláris levegőnyomást, így alacsonyabb lesz, mint a légköri levegőnyomás. Ez levegőáramot hoz létre a légkörből az alveolákba, a légcsatornákon keresztül.

Ezután az inspiráció kezdetén nyomáskülönbség van az orrlyukak és az alveolák között, amellett, hogy az említett anatómiai struktúrák között nincs folytonos felület. Ezért a jelenlegi rendszer nem homogén.

lejárata

A lejárati szakaszban az ellenkező jelenség fordul elő. Az intralveoláris nyomás magasabb lesz, mint a légköri nyomás, és a levegő áramlik a légcsatornákon keresztül, az alveolusokból a légkörbe, amíg a végső légzési nyomás kiegyenlül.

Tehát a lejárati idő elején van nyomáskülönbség két pont, a tüdő alveolák és az orrlyuk között. Ezenkívül a feltüntetett két anatómiai struktúra között nincs folytonos felület, tehát ez egy inhomogén rendszer.

Irodalom

1. Wikipedia. (2018). Anyagrendszer. Forrás: es.wikipedia.org
2. Martín V., Josa G. (2012. február 29.). Cordoba Nemzeti Egyetem. Helyreállítva: 2.famaf.unc.edu.ar
3. Kémiai órák. (2008). Fizikai kémia. Forrás: clasesdquimica.wordpress.com
4. Vargas Jiménez, J. és Macarulla, JM Fisicoquímica Fisiológica. 1984. Hatodik kiadás. Editorial Interamericana.
5. Ganong, WF az orvosi élettan áttekintése. 2003. huszonegyedik kiadás. McGraw-Hill Companies, Inc.