НЕОДНОРІДНА СИСТЕМА: ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

Неоднорідна система є одним , що , незважаючи на гадану однорідність, його властивості можуть варіюватися в певних місцях в просторі. Наприклад, склад повітря, навіть якщо це однорідна суміш газів, змінюється відповідно до висоти.

Але що таке система? Система, як правило, визначається як сукупність взаємопов'язаних елементів, які функціонують в цілому. Можна також додати, що його елементи втручаються разом у виконання певної функції. Це справа травної, кровоносної, нервової, ендокринної, ниркової та дихальної систем.

Джерело: Pixabay

Однак система може бути настільки ж простою, як склянка води (верхнє зображення). Зауважте, що при додаванні краплі чорнила вона розпадається на свої кольори і поширюється по всьому об'єму води. Це також приклад неоднорідної системи.

Коли система складається з певного простору без точних обмежень, наприклад фізичного об'єкта, то його називають матеріальною системою. Матерія має набір таких властивостей, як маса, об’єм, хімічний склад, щільність, колір тощо.

Властивості та стани системи

Фізичні властивості речовини поділяються на великі властивості та інтенсивні властивості.

Широкі властивості

Вони залежать від розміру розглянутого зразка, наприклад його маси та його обсягу.

Інтенсивні властивості

Це ті, які не відрізняються від розміру розглянутої вибірки. Ці властивості включають температуру, щільність та концентрацію.

Стани матеріалу

З іншого боку, система також залежить від фази або стану, в якому матерія пов'язана з цими властивостями. Таким чином, матерія має три фізичні стани: твердий, газовий і рідкий.

Матеріал може мати один або більше фізичних станів; такий випадок рідкої води, рівноважної з льодом, твердої речовини в суспензії.

Характеристика однорідних, гетерогенних та неоднорідних систем

Однорідна система

Однорідна система характеризується тим, що на всій території однаковий хімічний склад і однакові інтенсивні властивості. Він має єдину фазу, яка може перебувати в твердому, рідкому або газоподібному стані.

Прикладами гомогенної системи є: чиста вода, спирт, сталь та цукор, розчинені у воді. Ця суміш являє собою справжній розчин, який характеризується тим, що розчинник має діаметр менше 10 міліметрів, стійкий до гравітації та до ультрацентрифугування.

-Гетерогенна система

Гетерогенна система представляє різні значення для деяких інтенсивних властивостей на різних ділянках розглянутої системи. Майданчики розділені поверхнями розриву, які можуть бути мембранними структурами або поверхнями частинок.

Груба дисперсія частинок глини у воді є прикладом гетерогенної системи. Частинки не розчиняються у воді і залишаються в суспензії до тих пір, поки система не перемішується.

Коли хвилювання припиняється, частинки глини осідають під дією сили тяжіння.

Так само кров є прикладом гетерогенної системи. Він складається з плазми і групи клітин, серед яких є еритроцити, відокремлені від плазми їх плазматичними мембранами, які функціонують як поверхні розриву.

Плазма і внутрішність еритроцитів мають відмінності в концентрації певних елементів, таких як натрій, калій, хлор, бікарбонат тощо.

-Неоднорідна система

Він характеризується наявністю відмінностей між деякими інтенсивними властивостями в різних частинах системи, але ці частини не розділені чітко визначеними поверхнями розриву.

Розриви поверхонь

Ці поверхні розриву можуть бути, наприклад, плазматичними мембранами, які відокремлюють внутрішню клітину від навколишнього її середовища, або тканини, що виводять орган.

Кажуть, що в неоднорідній системі поверхні розриву не видно навіть за допомогою ультрамікроскопії. Точки неоднорідної системи принципово розділені повітряними та водними розчинами в біологічних системах.

Між двома точками неоднорідної системи може бути, наприклад, різниця в концентрації якогось елемента або сполуки. Різниця температур може також виникати між точками.

Дифузія енергії або речовини

За вищезазначених обставин між двома точками системи відбувається пасивний потік (який не вимагає витрат енергії) речовини або енергії (тепла). Тому спека буде мігрувати в більш холодні райони, а матерія - у більш розведені райони. Таким чином, різниці концентрації та температури знижуються завдяки цій дифузії.

Дифузія відбувається за допомогою простого дифузійного механізму. У цьому випадку вона принципово залежить від існування градієнта концентрації між двома точками, відстані, що їх розділяє, та легкості перетину середовища між точками.

Для підтримання різниці концентрацій між точками системи потрібно запас енергії або речовини, оскільки концентрації в усіх точках були б однаковими. Тому неоднорідна система перетворилася б на однорідну систему.

Нестабільність

Характерною особливістю неоднорідної системи є її нестабільність, тому в багатьох випадках для її обслуговування потрібен блок живлення.

Приклади неоднорідних систем

Крапля чорнила або харчових барвників у воді

Додаючи краплю барвника на поверхню води, спочатку концентрація барвника буде вище на поверхні води.

Тому існує різниця в концентрації барвника між поверхнею склянки води та основними плямами. Крім того, немає поверхні розриву. Отже, на закінчення це неоднорідна система.

Пізніше, через існування градієнта концентрації, барвник буде дифундувати в рідину до тих пір, поки концентрація барвника не вирівняється у всій воді у склянці, відтворивши однорідну систему.

Водні брижі

Джерело: Pixabay

Коли камінь кидається на поверхню води у ставку, виникає збурення, яке поширюється у вигляді концентричних хвиль від місця удару каменю.

Камінь при ударі на ряд частинок води передає їм енергію. Тому існує енергетична різниця між частинками, спочатку контактуючими з каменем, та рештою молекул води на поверхні.

Оскільки в цьому випадку немає поверхні розриву, система, що спостерігається, є неоднорідною. Енергія, що утворюється від удару каменю, поширюється на поверхні води у хвильовій формі, досягаючи решти молекул води на поверхні.

Натхнення

Фаза вдиху дихання коротко відбувається наступним чином: коли м'язи вдиху скорочуються, особливо діафрагми, відбувається розширення грудної клітки. Це призводить до тенденції до збільшення об’єму альвеоли.

Альвеолярний дистант викликає зниження внутрішньоальвеолярного тиску повітря, роблячи його менше, ніж атмосферний тиск повітря. Це виробляє потік повітря з атмосфери в альвеоли, через повітроводи.

Потім на початку вдиху спостерігається різниця тиску між ніздрями та альвеолами, крім відсутності поверхонь розриву між згаданими анатомічними структурами. Тому нинішня система неоднорідна.

Термін дії

У фазі видиху відбувається протилежне явище. Внутріальвеолярний тиск стає вищим, ніж атмосферний тиск, і повітря протікає по повітропроводах, від альвеол до атмосфери, до тих пір, поки тиск в кінці експірації не вирівняється.

Так, на початку видиху спостерігається наявність різниці тисків між двома точками, легеневими альвеолами та ніздрями. Крім того, між двома зазначеними анатомічними структурами немає ніяких поверхонь розриву, тому це неоднорідна система.

Список літератури

1. Вікіпедія. (2018). Матеріальна система. Взято з: es.wikipedia.org
2. Martín V. Josa G. (29 лютого 2012 р.). Національний університет Кордови. Відновлено з: 2.famaf.unc.edu.ar
3. Заняття з хімії. (2008). Фізична хімія. Взято з: clasesdquimica.wordpress.com
4. Jiménez Vargas, J. та Macarulla, JM Fisicoquímica Fisiológica. 1984. Шосте видання. Редакція Interamericana.
5. Ganong, WF Огляд медичної фізіології. 2003 р. Двадцять перше видання. Компанії McGraw-Hill, в т.ч.