- מאפיינים ומצבים של מערכת
- נכסים נרחבים
- המאפיינים האינטנסיביים
- מצבים של החומר
- מאפייני מערכות הומוגניות, הטרוגניות ואינומוגניות
- מערכת הומוגנית
- -מערכת הטרוגנית
- -מערכת אינומוגנית
- משטחי אי-רציפות
- דיפוזיה של אנרגיה או חומר
- חוסר יציבות
- דוגמאות למערכות לא הומוגניות
- טיפת דיו או צבעי מאכל במים
- אדוות מים
- הַשׁרָאָה
- תפוגה
- הפניות
המערכת הלא - הומוגנית היא כזו שלמרות ההומוגניות לכאורה שלה, תכונותיה עשויים להשתנות במקומות מסוימים בחלל. הרכב האוויר, למשל, למרות שמדובר בתערובת הומוגנית של גזים, משתנה בהתאם לגובה.
אבל מהי מערכת? מערכת מוגדרת בדרך כלל כמערכת אלמנטים קשורים זה בזה, המתפקדים כשלם. ניתן להוסיף כי האלמנטים שלה מתערבים יחדיו למילוי פונקציה ספציפית. זהו המקרה של מערכת העיכול, הדם, העצבים, האנדוקרינית, הכליות והנשימה.
מקור: Pixabay
עם זאת, מערכת יכולה להיות משהו פשוט כמו כוס מים (תמונה עליונה). שימו לב שכאשר מוסיפים טיפת דיו, הוא מתפרק לצבעיו ומתפשט בכל נפח המים. זו גם דוגמא למערכת לא הומוגנית.
כאשר המערכת מורכבת ממרחב ספציפי ללא גבולות מדויקים כמו אובייקט פיזי, אז היא נקראת מערכת חומרית. לחומר קבוצה של תכונות כמו מסה, נפח, הרכב כימי, צפיפות, צבע וכו '.
מאפיינים ומצבים של מערכת
התכונות הפיזיקליות של החומר מחולקות לתכונות נרחבות ולתכונות אינטנסיביות.
נכסים נרחבים
הם תלויים בגודל המדגם שנחשב, למשל המסה והנפח שלו.
המאפיינים האינטנסיביים
הם אלה שאינם משתנים עם גודל המדגם שנחשב. תכונות אלה כוללות טמפרטורה, צפיפות וריכוז.
מצבים של החומר
מצד שני, מערכת תלויה גם בשלב או במצב בו החומר קשור לתכונות אלה. לפיכך, לחומר שלושה מצבים פיזיים: מוצק, גז ונוזל.
לחומר יכולים להיות מצב פיזי אחד או יותר; כזה הוא המקרה של מים נוזליים בשיווי משקל עם קרח, מוצק במתלה.
מאפייני מערכות הומוגניות, הטרוגניות ואינומוגניות
מערכת הומוגנית
המערכת ההומוגנית מאופיינת בכך שיש אותה הרכב כימי ואותן תכונות אינטנסיביות לכל אורכה. יש לו שלב אחד שיכול להיות במצב מוצק, במצב נוזלי או במצב גזי.
דוגמאות למערכת ההומוגנית הן: מים טהורים, אלכוהול, פלדה וסוכר מומסים במים. תערובת זו מהווה את מה שמכונה פיתרון אמיתי, המאופיין בכך שהמומס בקוטר של פחות מ -10 מילימטרים, הוא יציב לכוח המשיכה ולצנטריפוגציה.
-מערכת הטרוגנית
המערכת ההטרוגנית מציגה ערכים שונים עבור חלק מהתכונות האינטנסיביות באתרים שונים במערכת הנבדקת. האתרים מופרדים על ידי משטחים של אי-רציפות, שיכולים להיות מבנים קרומיים או משטחים של החלקיקים.
הפיזור הגס של חלקיקי החימר במים הוא דוגמא למערכת הטרוגנית. החלקיקים אינם מתמוססים במים ונשארים במתלים כל עוד המערכת נסערת.
כאשר התסיסה נפסקת, חלקיקי החימר מתיישבים תחת פעולת הכבידה.
באופן דומה, דם הוא דוגמא למערכת הטרוגנית. הוא מורכב מפלזמה וקבוצת תאים, ביניהם אריתרוציטים, המופרדים מפלסמה על ידי ממברנות הפלזמה שלהם שמתפקדים כמשטחי אי-רציפות.
לפלזמה ובפנים של אריתרוציטים הבדלים בריכוז של יסודות מסוימים כמו נתרן, אשלגן, כלור, ביקרבונט וכו '.
-מערכת אינומוגנית
זה מאופיין בכך שיש הבדלים בין חלק מהתכונות האינטנסיביות בחלקים שונים של המערכת, אך חלקים אלה אינם מופרדים על ידי משטחי אי-רציפות מוגדרים היטב.
משטחי אי-רציפות
משטחי אי-רציפות אלה יכולים להיות, למשל, ממברנות הפלזמה המפרידות בין פנים התא לסביבתו או מהרקמות הקוויות איבר.
נאמר שבמערכת לא הומוגנית משטחי אי הרציפות אינם נראים אפילו באמצעות אולטראמוסקוסקופיה. הנקודות של המערכת הלא-הומוגנית מופרדות באופן בסיסי על ידי פתרונות אוויר ומים במערכות ביולוגיות.
בין שתי נקודות במערכת הלא-הומוגנית יכול להיות, למשל, הבדל בריכוז של חלק כלשהו או תרכובת. הפרש טמפרטורה יכול להתרחש גם בין הנקודות.
דיפוזיה של אנרגיה או חומר
בנסיבות דלעיל, זרימה פסיבית (שאינה דורשת הוצאת אנרגיה) של חומר או אנרגיה (חום) מתרחשת בין שתי נקודות המערכת. לכן החום ינוד לאזורים הקרים יותר והעניין לאזורים המדוללים יותר. לפיכך, ההבדלים בריכוז ובטמפרטורה יורדים בזכות דיפוזיה זו.
דיפוזיה מתרחשת על ידי מנגנון הדיפוזיה הפשוט. במקרה זה, זה תלוי ביסודו בקיומו של שיפוע ריכוז בין שתי נקודות, המרחק המפריד ביניהם וקלות מעבר המדיום בין הנקודות.
כדי לשמור על הפרש הריכוז בין נקודות המערכת, יש צורך באספקת אנרגיה או חומר, מכיוון שהריכוזים בכל הנקודות יהיו שווים. לכן המערכת הלא-הומוגנית תהפוך למערכת הומוגנית.
חוסר יציבות
מאפיין להדגשת המערכת הלא-הומוגנית הוא חוסר היציבות שלה, ולכן במקרים רבים היא דורשת ספק כוח לתחזוקה שלה.
דוגמאות למערכות לא הומוגניות
טיפת דיו או צבעי מאכל במים
על ידי הוספת טיפת צביעה על פני המים, בתחילה ריכוז הצבע יהיה גבוה יותר על פני המים.
לכן יש הבדל בריכוז הצביעה בין פני זכוכית הכוס לנקודות הבסיסיות. יתר על כן, אין משטח של אי-רציפות. אם כן, לסיכום מדובר במערכת לא הומוגנית.
בהמשך, עקב קיומו של שיפוע ריכוז, הצבע יתפזר לנוזל עד שיושווה ריכוז הצבע בכל המים שבזכוכית, ומשחזרים את המערכת ההומוגנית.
אדוות מים
מקור: Pixabay
כאשר נזרקת אבן על פני המים בבריכה, מתרחשת הפרעה המתפשטת בצורת גלים קונצנטריים מאתר ההשפעה של האבן.
האבן בהשפעת מספר חלקיקי מים מעבירה אליהם אנרגיה. לכן, יש הבדל אנרגטי בין החלקיקים שנמצאים בתחילה במגע עם האבן ושאר מולקולות המים שעל פני השטח.
מכיוון שאין משטח של אי-רציפות במקרה זה, המערכת שנצפתה אינה הומוגנית. האנרגיה המופקת כתוצאה מהשפעת האבן מתפשטת על פני המים בצורה גלית, ומגיעה לשאר מולקולות המים שעל פני השטח.
הַשׁרָאָה
שלב ההשראה של הנשימה, מתרחש בקצרה בדרך הבאה: כאשר שרירי ההשראה מתכווצים, בעיקר הסרעפת, יש התרחבות של כלוב הצלעות. זה מביא לנטייה להגדיל את נפח האלוואולוס.
התערבות alveolar גורמת לירידה בלחץ האוויר הבין-ריוולי, מה שהופך אותו ללחץ אוויר אטמוספרי. זה מפיק זרימת אוויר מהאטמוספרה אל האלוויולי, דרך צינורות האוויר.
ואז, בתחילת ההשראה יש הבדל לחץ בין הנחיריים והאלוואולי, בנוסף לאי קיומם של משטחי אי-רציפות בין המבנים האנטומיים שהוזכרו. לכן המערכת הנוכחית אינה הומוגנית.
תפוגה
בשלב התפוגה מתרחשת התופעה ההפוכה. הלחץ הבין-ריוולי הופך גבוה יותר מהלחץ האטמוספרי והאוויר זורם דרך תעלות האוויר, מהאלוואולי לאטמוספרה, עד להשוואה בין הלחצים בסוף התפוגה.
אז, בתחילת התפוגה ישנו קיום של הפרש לחץ בין שתי נקודות, גולי הריאה ונחיריים. בנוסף, אין משטחי אי-רציפות בין שני המבנים האנטומיים המצוינים, כך שמדובר במערכת לא-הומוגנית.
הפניות
- ויקיפדיה. (2018). מערכת חומר. נלקח מ: es.wikipedia.org
- מרטין V. Josa G. (29 בפברואר 2012). האוניברסיטה הלאומית של קורדובה. התאושש מ: 2.famaf.unc.edu.ar
- שיעורי כימיה. (2008). כימיה פיזיקלית. לקוח מ: clasesdquimica.wordpress.com
- Jiménez Vargas, J. ו- Macarulla, JM Fisicoquímica Fisiológica. 1984. המהדורה השישית. Interamericana עריכה.
- Ganong, WF סקירה של פיזיולוגיה רפואית. המהדורה העשרים ואחת של 2003. חברות McGraw-Hill, inc.