Inhomogene Systemeigenschaften und Beispiele

Die inhomogenes System ist eine, die trotz ihrer scheinbaren Homogenität, ihre Eigenschaften in bestimmten Orten des Raumes variieren können. Die Zusammensetzung der Luft ändert sich beispielsweise, selbst wenn es sich um eine homogene Mischung von Gasen handelt, entsprechend der Höhe.

Aber was ist ein System? Ein System wird im Allgemeinen als eine Reihe verwandter Elemente definiert, die als Ganzes funktionieren. Es kann auch hinzugefügt werden, dass seine Elemente gemeinsam eingreifen, um eine bestimmte Funktion zu erfüllen. Dies gilt für das Verdauungs-, Kreislauf-, Nerven-, endokrine, renale und respiratorische System.

Ein System kann jedoch so einfach sein wie ein Glas mit Wasser (oberes Bild). Beachten Sie, dass das Hinzufügen eines Tintentropfens in seinen Farben zerfällt und sich in der gesamten Wassermenge ausbreitet. Dies ist auch ein Beispiel für ein inhomogenes System.

Wenn das System aus einem spezifischen Raum ohne genaue Grenzen als physisches Objekt besteht, sprechen wir von einem materiellen System. Materie präsentiert eine Reihe von Eigenschaften wie Masse, Volumen, chemische Zusammensetzung, Dichte, Farbe usw.

Index

• 1 Eigenschaften und Zustände eines Systems
  • 1.1 Die umfangreichen Eigenschaften
  • 1.2 Intensive Eigenschaften
  • 1.3 Stoffzustände
• 2 Eigenschaften der homogenen, heterogenen und inhomogenen Systeme
  • 2.1 Einheitliches System
  • 2.2 - heterogenes System
  • 2.3 - Inhomogenes System
• 3 Beispiele für inhomogene Systeme
  • 3.1 Ein Tropfen Tinte oder Farbstoff in Wasser
  • 3.2 Die Wellen von Wasser
  • 3.3 Inspiration
  • 3.4 Ablauf
• 4 Referenzen

Eigenschaften und Zustände eines Systems

Die physikalischen Eigenschaften der Materie sind in ausgedehnte Eigenschaften und intensive Eigenschaften unterteilt.

Die umfangreichen Eigenschaften

Sie hängen von der Größe der betrachteten Probe ab, beispielsweise von ihrer Masse und ihrem Volumen.

Die intensiven Eigenschaften

Sie sind diejenigen, die nicht mit der Größe der betrachteten Probe variieren. Zu diesen Eigenschaften gehören Temperatur, Dichte und Konzentration.

Zustände der Materie

Auf der anderen Seite hängt ein System auch von der Phase oder dem Zustand ab, in dem sich die Angelegenheit auf diese Eigenschaften bezieht. Somit präsentiert die Materie drei physikalische Zustände: fest, gasförmig und flüssig.

Ein Material kann einen oder mehrere physikalische Zustände aufweisen; Dies ist der Fall von flüssigem Wasser im Gleichgewicht mit Eis, einem Feststoff in Suspension.

Eigenschaften von homogenen, heterogenen und inhomogenen Systemen

Homogenes System

Das homogene System zeichnet sich dadurch aus, dass es in seiner gesamten Ausdehnung die gleiche chemische Zusammensetzung und gleich intensive Eigenschaften aufweist. Es stellt eine einzelne Phase dar, die in festem, flüssigem oder gasförmigem Zustand vorliegen kann.

Die Beispiele für das homogene System sind: reines Wasser, Alkohol, Stahl und Zucker, gelöst in Wasser. Diese Mischung stellt eine sogenannte echte Lösung dar, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der gelöste Stoff einen Durchmesser von weniger als 10 Millimikron aufweist, der gegenüber Schwerkraft und Ultrazentrifugation stabil ist.

- heterogenes System

Das heterogene System weist für einige der intensiven Eigenschaften an verschiedenen Standorten des betrachteten Systems unterschiedliche Werte auf. Die Stellen sind durch Diskontinuitätsflächen getrennt, die membranartige Strukturen oder Oberflächen der Teilchen sein können.

Die grobe Dispersion von Tonteilchen in Wasser ist ein Beispiel für ein heterogenes System. Die Teilchen lösen sich nicht in dem Wasser und bleiben in Suspension, während die Bewegung des Systems aufrechterhalten wird.

Wenn die Bewegung aufhört, setzen sich die Tonpartikel unter der Wirkung der Schwerkraft ab.

Ebenso ist Blut ein Beispiel für ein heterogenes System. Es besteht aus Plasma und einer Zellgruppe, unter denen sich Erythrozyten befinden, die durch ihre Plasmamembranen, die als Diskontinuitätsflächen fungieren, vom Plasma getrennt sind.

Das Plasma und das Innere der Erythrozyten weisen Unterschiede in der Konzentration bestimmter Elemente wie Natrium, Kalium, Chlor, Bicarbonat usw. auf.

-Inhomogenes System

Es ist dadurch gekennzeichnet, dass es Unterschiede zwischen einigen der intensiven Eigenschaften in verschiedenen Teilen des Systems gibt, diese Teile jedoch nicht durch genau definierte Unstetigkeitsflächen getrennt sind.

Diskontinuität Oberflächen

Diese Diskontinuitätsoberflächen können beispielsweise die Plasmamembranen sein, die das zelluläre Innere von seiner Umgebung oder die Gewebe, die ein Organ bedecken, trennen.

Es wird gesagt, dass in einem inhomogenen System Diskontinuitäten Oberflächen nicht sichtbar sind oder mit Ultramikroskopie. Die Punkte des inhomogenen Systems werden hauptsächlich durch Luft und wässrige Lösungen in biologischen Systemen getrennt.

Zwischen zwei Punkten des inhomogenen Systems kann beispielsweise ein Unterschied in der Konzentration eines Elements oder einer Verbindung bestehen. Ein Temperaturunterschied kann auch zwischen den Punkten auftreten.

Diffusion von Energie oder Materie

Unter den obigen Umständen tritt eine passive Strömung (die keinen Energieaufwand erfordert) von Materie oder Energie (Wärme) zwischen den zwei Punkten des Systems auf. Daher wird die Wärme in kühlere Bereiche wandern und in stärker verdünnte Bereiche eindringen.Die Unterschiede in der Konzentration und der Temperatur nehmen dank dieser Diffusion ab.

Die Diffusion erfolgt durch den einfachen Diffusionsmechanismus. In diesem Fall hängt es grundlegend von der Existenz eines Konzentrationsgradienten zwischen zwei Punkten, der Entfernung, die sie trennt, und der Leichtigkeit ab, die Mitte zwischen den Punkten zu kreuzen.

Um den Unterschied in der Konzentration zwischen den Punkten des Systems aufrecht zu erhalten, ist eine Zufuhr von Energie oder Materie erforderlich, da die Konzentrationen in allen Punkten ausgeglichen wären. Daher würde das inhomogene System zu einem homogenen System werden.

Instabilität

Eine Eigenschaft, sich aus dem inhomogenen System herauszuhalten, ist seine Instabilität, weshalb es in vielen Fällen eine Energieversorgung zu seiner Wartung benötigt.

Beispiele für inhomogene Systeme

Ein Tropfen Tinte oder Farbstoff in Wasser

Durch Zugabe eines Farbstofftropfens zur Oberfläche des Wassers wird anfänglich die Konzentration des Farbstoffs an der Wasseroberfläche höher sein.

Daher besteht ein Unterschied in der Konzentration des Farbstoffs zwischen der Oberfläche des Glases aus Wasser und den darunter liegenden Punkten. Außerdem gibt es keine Unstetigkeitsfläche. Zusammenfassend ist dies ein inhomogenes System.

Anschließend wird der Farbstoff aufgrund des Vorhandenseins eines Konzentrationsgradienten in Richtung auf die Flüssigkeit diffundieren, bis die Konzentration des Farbstoffs in dem gesamten Wasser des Glases ausgeglichen ist, wodurch das homogene System reproduziert wird.

Die Wellen des Wassers

Wenn ein Stein auf die Wasseroberfläche eines Teiches geworfen wird, tritt eine Störung auf, die sich in Form von konzentrischen Wellen von der Einschlagstelle des Steins aus ausbreitet.

Der Stein beim Auftreffen auf eine Anzahl von Wasserteilchen überträgt ihnen Energie. Daher besteht ein Energieunterschied zwischen den Teilchen, die anfänglich in Kontakt mit dem Stein sind, und dem Rest der Wassermoleküle auf der Oberfläche.

In Abwesenheit einer Diskontinuitätsoberfläche ist das beobachtete System inhomogen. Die durch den Aufprall des Steins erzeugte Energie breitet sich in Form einer Welle auf der Oberfläche des Wassers aus und erreicht den Rest der Wassermoleküle auf der Oberfläche.

Inspiration

Die Einatmungsphase des Atems erfolgt kurz wie folgt: Wenn sich die Einatmungsmuskeln zusammenziehen, insbesondere des Zwerchfells, findet eine Expansion des Brustkorbs statt. Dies führt zu einer Tendenz, das Volumen der Alveole zu erhöhen.

Die Alveolardehnung führt zu einer Abnahme des intraalveolaren Luftdrucks und damit zu einem geringeren Luftdruck. Dies erzeugt einen Luftstrom von der Atmosphäre zu den Alveolen durch die Luftkanäle.

Dann, zu Beginn der Inspiration, gibt es einen Druckunterschied zwischen den Nasenlöchern und den Alveolen, zusätzlich zu dem Nichtvorhandensein von Diskontinuitätsflächen zwischen den erwähnten anatomischen Strukturen. Daher ist das vorliegende System inhomogen.

Ablauf

In der Exspirationsphase tritt das entgegengesetzte Phänomen auf. Der intraalveoläre Druck wird größer als der atmosphärische Druck und die Luft strömt durch die Luftwege von den Alveolen in die Atmosphäre, bis die endexpiratorischen Drücke ausgeglichen sind.

Dann gibt es zu Beginn der Exspiration eine Druckdifferenz zwischen zwei Punkten, den Lungenbläschen und den Nasenlöchern. Außerdem gibt es keine Diskontinuitätsflächen zwischen den beiden anatomischen Strukturen, was ein inhomogenes System darstellt.

Referenzen

1. Wikipedia. (2018). Materialsystem. Genommen von: en.wikipedia.org
2. Martín V. Josa G. (29. Februar 2012). Nationale Universität von Córdoba. Von: 2.famaf.unc.edu.ar
3. Chemieunterricht. (2008). Physikalisch-chemisch. Genommen von: clasesdquimica.wordpress.com
4. Jiménez Vargas, J. und Macarulla, J. M. Physikalische Physiologie. 1984. Sechste Auflage. Redaktionelle Interamericana.
5. Ganong, W. F. Überprüfung der medizinischen Physiologie. 2003 einundzwanzigste Ausgabe. McGraw-Hill Companies, Inc.