NEHOMOGĒNA SISTĒMA: RAKSTURLIELUMI UN PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Nehomogēna sistēma ir viens, ka, neskatoties uz šķietamo viendabīgumu, to īpašības var atšķirties atsevišķās vietās telpā. Piemēram, gaisa sastāvs, pat ja tas ir viendabīgs gāzu maisījums, mainās atkarībā no augstuma.

Bet kas ir sistēma? Sistēmu parasti definē kā savstarpēji saistītu elementu kopumu, kas darbojas kopumā. Var arī piebilst, ka tā elementi iejaucas kopā, lai izpildītu noteiktu funkciju. Tas attiecas uz gremošanas, asinsrites, nervu, endokrīno, nieru un elpošanas sistēmu.

Avots: Pixabay

Tomēr sistēma var būt kaut kas tik vienkāršs kā ūdens glāze (augšējais attēls). Ņemiet vērā, ka, pievienojot pilienu tintes, tā sadalās krāsās un izplatās pa visu ūdens tilpumu. Šis ir arī nehomogēnas sistēmas piemērs.

Ja sistēma sastāv no noteiktas telpas bez precīzām robežām, piemēram, no fiziska objekta, tad to sauc par materiālo sistēmu. Materiālam ir tādu īpašību kopums kā masa, tilpums, ķīmiskais sastāvs, blīvums, krāsa utt.

Sistēmas īpašības un stāvokļi

Vielas fizikālās īpašības ir sadalītas ekstensīvajās un intensīvajās īpašībās.

Plašas īpašības

Tās ir atkarīgas no apskatītā parauga lieluma, piemēram, tā masas un tilpuma.

Intensīvās īpašības

Tie ir tie, kas neatšķiras no attiecīgā parauga lieluma. Šīs īpašības ietver temperatūru, blīvumu un koncentrāciju.

Materiāla stāvokļi

No otras puses, sistēma ir atkarīga arī no fāzes vai stāvokļa, kurā viela ir saistīta ar šīm īpašībām. Tādējādi matērijai ir trīs fizikāli stāvokļi: ciets, gāze un šķidrums.

Materiālam var būt viens vai vairāki fiziski stāvokļi; piemēram, šķidrs ūdens līdzsvarā ar ledu, cieta viela suspensijas gadījumā.

Viendabīgu, neviendabīgu un nehomogēnu sistēmu raksturojums

Homogēna sistēma

Viendabīgai sistēmai raksturīgs vienāds ķīmiskais sastāvs un vienādas intensīvās īpašības visā. Tam ir viena fāze, kas var būt cietā, šķidrā vai gāzveida stāvoklī.

Viendabīgas sistēmas piemēri ir: tīrs ūdens, spirts, tērauds un ūdenī izšķīdināts cukurs. Šis maisījums ir tā sauktais īstais risinājums, kam raksturīga izšķīdinātās vielas diametrs ir mazāks par 10 milimikriem, tas ir stabils attiecībā pret smagumu un ultracentrifugēšanu.

-Heterogēna sistēma

Heterogēnajā sistēmā dažām intensīvās īpašības dažādajām vērtīgās sistēmas vērtībām ir atšķirīgas vērtības. Vietas atdala ar pārtraukumu virsmām, kas var būt membrānas struktūras vai daļiņu virsmas.

Rupja māla daļiņu izkliede ūdenī ir neviendabīgas sistēmas piemērs. Daļiņas neizšķīst ūdenī un paliek suspensijā tik ilgi, kamēr sistēma tiek uzbudināta.

Kad uzbudinājums beidzas, māla daļiņas nogulsnējas gravitācijas ietekmē.

Tāpat asinis ir neviendabīgas sistēmas piemērs. To veido plazma un šūnu grupa, starp kurām ir eritrocīti, ko no plazmas atdala plazmas membrānas, kas darbojas kā pārtraukuma virsmas.

Plazmā un eritrocītu iekšpusē ir atšķirības noteiktu elementu, piemēram, nātrija, kālija, hlora, bikarbonāta, koncentrācijā.

-Inhomogēna sistēma

To raksturo atšķirības starp dažām intensīvajām īpašībām dažādās sistēmas daļās, taču šīs daļas neatdala precīzi noteiktas pārtrauktības virsmas.

Nepārtrauktības virsmas

Šīs virsmas ar pārtraukumiem var būt, piemēram, plazmas membrānas, kas atdala šūnas iekšpusi no tās vides, vai audi, kas savieno orgānu.

Mēdz teikt, ka nehomogēnā sistēmā pārtrauktības virsmas nav redzamas pat izmantojot ultramikroskopiju. Nehomogēnās sistēmas punktus bioloģiskajās sistēmās pamatā atdala gaiss un ūdens šķīdumi.

Starp diviem nehomogēnas sistēmas punktiem var būt, piemēram, kāda elementa vai savienojuma koncentrācijas atšķirības. Starp punktiem var parādīties arī temperatūras starpība.

Enerģijas vai matērijas difūzija

Šajos apstākļos starp diviem sistēmas punktiem notiek pasīva vielas vai enerģijas (siltuma) plūsma (kurai nav nepieciešami enerģijas izdevumi). Tāpēc siltums migrēs uz aukstākajām vietām, bet viela - uz atšķaidītākajām vietām. Tādējādi koncentrācijas un temperatūras atšķirības samazinās, pateicoties šai difūzijai.

Difūzija notiek ar vienkāršu difūzijas mehānismu. Šajā gadījumā tas būtībā ir atkarīgs no koncentrācijas gradienta esamības starp diviem punktiem, attāluma, kas tos atdala, un no barotnes šķērsošanas viegluma starp punktiem.

Lai saglabātu koncentrācijas starpību starp sistēmas punktiem, nepieciešama enerģijas vai vielas padeve, jo koncentrācijas visos punktos būtu vienādas. Tāpēc nehomogēna sistēma kļūtu par viendabīgu sistēmu.

Nestabilitāte

Nehomogēnas sistēmas izcelšanas pazīme ir tās nestabilitāte, tāpēc daudzos gadījumos tās uzturēšanai ir nepieciešams barošanas avots.

Nehomogēnu sistēmu piemēri

Tintes piliens vai pārtikas krāsviela ūdenī

Pievienojot ūdens virsmai pilienu krāsvielas, sākotnēji krāsvielas koncentrācija būs augstāka uz ūdens virsmas.

Tāpēc starp ūdens glāzes virsmu un pamatā esošajām plankumiem ir atšķirīga krāsvielas koncentrācija. Turklāt nepastāv neviena nepārtrauktības virsma. Tātad nobeigumā tā ir nehomogēna sistēma.

Vēlāk, ņemot vērā koncentrācijas gradientu, krāsviela izkliedēsies šķidrumā, līdz krāsviela koncentrācija tiks izlīdzināta visā glāzes ūdenī, reproducējot viendabīgu sistēmu.

Ūdens ripples

Avots: Pixabay

Kad akmeni izmet uz ūdens virsmas dīķī, rodas traucējumi, kas izplatās koncentrisku viļņu veidā no akmens trieciena vietas.

Akmens, triecoties vairākām ūdens daļiņām, nodod tām enerģiju. Tāpēc ir enerģētiska atšķirība starp daļiņām, kas sākotnēji nonāk saskarē ar akmeni, un pārējām ūdens molekulām uz virsmas.

Tā kā šajā gadījumā nav pārtraukumu virsmas, novērotā sistēma ir neviendabīga. Akmens ietekmē iegūtā enerģija viļņu veidā izplatās uz ūdens virsmas, sasniedzot pārējās ūdens molekulas uz virsmas.

Iedvesma

Elpošanas iedvesmas fāze īsi notiek šādā veidā: kad ieelpojošie muskuļi, it īpaši diafragma, saraujas, ribu būris tiek paplašināts. Tā rezultātā palielinās alveolu tilpums.

Alveolārā dispensija izraisa intraalveolārā gaisa spiediena pazemināšanos, padarot to mazāku par atmosfēras gaisa spiedienu. Tas rada gaisa plūsmu no atmosfēras uz alveolām caur gaisa vadiem.

Tad iedvesmas sākumā starp nāsīm un alveolām pastāv spiediena starpība, turklāt starp abpusēji nekonstatētām virsmām starp minētajām anatomiskajām struktūrām nav. Tāpēc pašreizējā sistēma ir neviendabīga.

Derīguma termiņš

Derīguma termiņā notiek pretēja parādība. Intraalveolārais spiediens kļūst lielāks par atmosfēras spiedienu, un gaiss plūst caur gaisa vadiem, no alveolām līdz atmosfērai, līdz izlīdzināšanas spiediens izelpā tiek veikts.

Tātad derīguma termiņa sākumā pastāv spiediena starpība starp diviem punktiem - plaušu alveolām un nāsīm. Turklāt starp abām norādītajām anatomiskajām struktūrām nav pārtraukumu virsmu, tāpēc šī ir nehomogēna sistēma.

Atsauces

1. Wikipedia. (2018). Materiālā sistēma. Iegūts no: es.wikipedia.org
2. Martins V. Josa G. (2012. gada 29. februāris). Kordovas Nacionālā universitāte. Atgūts no: 2.famaf.unc.edu.ar
3. Ķīmijas nodarbības. (2008). Fizikālā ķīmija. Iegūts no: clasesdquimica.wordpress.com
4. Jiménez Vargas, J. un Macarulla, JM Fisicoquímica Fisiológica. 1984. Sestais izdevums. Redakcija Interamericana.
5. Ganong, WF medicīniskās fizioloģijas apskats. 2003. gada divdesmit pirmais izdevums. McGraw-Hill Companies, inc.